引江济汉2标渠道边坡膨胀土换填试验研究与应用.doc

引江济汉2标渠道边坡膨胀土换填试验研究与应用 马永杰 李学强 摘 要 南水北调中线一期引江济汉工程2标段渠道边坡部分为弱偏中膨胀土，为了解决渠道边坡稳定性，设计要求渠道边坡进行3.00m宽膨胀土换填。由于边坡膨胀土不能满足换填要求，对现场膨胀土参加一定量水泥进行试验研究。根据试验研究成果，经设计同意，采用路拌法进行施工，换填质量满足设计要求。 关键词 渠道边坡 膨胀土换填 试验研究 1 概况 引江济汉工程作为南水北调中线水源区工程之一，是从长江上游荆江河段附近引水至汉江兴隆河段、补济汉江下游流量的一项大型输水工程。工程的主要任务是向汉江兴隆以下河段（含东荆河）补充因南水北调中线调水而减少的水量，同时改善该河段的生态、灌溉、供水和航运用水条件。引水干渠的引水口位于荆州市龙洲垸、出水口为潜江市高石碑，线路地跨荆州、荆门两地级市所辖的荆州区和沙洋县，以及省直管市潜江市和仙桃市，干渠全长67.23km。干渠设计引水流量350m3/s，最大引水流量500m3/s。根据开挖成型渠道，经过地质素描显示，部分区段呈现弱偏中膨胀土，这对渠道边坡的稳定性形成了较大的安全隐患。为了消除安全隐患，依据设计要求，将弱偏中膨胀土的区段利用挖掘机全部挖掉，在原膨胀土的基础上参加4%的水泥进行换填施工。 2 试验目的 根据《南水北调中线一期引江济汉工程设计2标膨胀土处理施工技术要求》中规定的铺土厚度、试验工艺以及水泥掺量，对素土掺加水泥进行改性土并对其碾压试验效果进行验证，最终确定水泥改性土施工的控制性参数，为后续施工提供指导： （1）核查水泥改性土压实后是否达到设计压实度、水泥改性土自由膨胀率是否达到设计要求； （2）确定合理的施工技术参数。 3 设计要求 根据设计要求，标段水泥掺量按照素土（最优含水率）的4%进行控制，水泥改性土压实度不小于96%，自由膨胀率不大于40%。 4 试验用料 （1）水泥：选用三峡牌P·O42.5普通硅酸盐水泥，水泥检测结果见表1。 表1 水泥检验结果汇总表 检测项目 水泥品种比表面积（m2/kg）凝结时间（min）安定性 （雷氏法）抗折强度（MPa）抗压强度（MPa）初凝终凝3d28d3d28dP·O42.5 三峡牌水泥36421729506.48.321.847.4GB175-2007 标准要求≥300≥45≤600≤5≥3.5≥6.5≥17.0≥42.5结果表明:所检指标均满足GB175-2007中P·O42.5水泥的合格标准要求。 （2）素土：根据试验结果，改性土所用素土物理性能见表2，素土自由膨胀率为43%。 表2 素土物理性能一览表 取样 桩号液限塑限自由膨胀率塑性指数击实结果（轻型）土壤分类最大干密度最优含水率 ωl % ωp %ωlωpδefIpρdmaxωop%%%_g/cm3%10+185482243261.611.848225 现场碾压试验 5.1 碾压试验场地布置 测量放线：放线内容主要包括控制点的设置、平面位置的放线、高程的控制，主要需要对换填水泥土的位置边线进行精确定位。试验场地所选桩号范围为10+145～10+230，试验区面积为3.00m×95m，根据设计要求，铺料厚度为30cm。 水泥改性土回填前先进行填筑基面清理干净并整平，用振动碾压实作为下部结合层。经四方联合验收后，才允许下一道工序。 5.2 施工工艺 5.2.1 素土破碎 本次试验采用WB-5000-6型路拌机破碎的方式进行素土破碎，破碎前采用推土机对回填土料顶部进行整平处理，破碎时路拌机采用错距法行走1趟为1遍，行走4遍，错距不小于20cm。 5.2.2 含水率控制 考虑到素土破碎的均匀性，需将现场水泥改性土含水率控制在一定范围内，素土若含水率过高需要翻晒，低必须进行均匀洒水拌和，含水率调整可与素土工序合并进行，本次试验根据设计要求，将素土天然含水率控制在最优含水率的-3%～+3%范围内，以控制在高于最优含水率1.5%左右为宜。 5.2.3 摆放和摊铺水泥 对摊铺好的素土利用推土机进行整平，使其表面平整厚度均匀。按照设计要求计算出单位面积水泥用量，将水泥运到摊铺场地后，据此在填筑面上划分为方格，单个网格面积大小以每格放置1袋水泥，应注意使每方格水泥的摊铺面积相等。摆放水泥经确认无误后，人工用木刮板或铁锹均匀摊开，水泥的摊铺宽度超过设计边线的10cm即可，水泥摊铺完毕后，表面应没有空白位置，也没有水泥集中的地方。水泥摊铺完成后，采用路拌机对混合料开始拌和。 5.2.4 水泥拌和 拌合过程中设专人跟随拌和机，随时检验混合料