淺談水泥改性土隨時(shí)間變化壓實(shí)度檢測(cè)方法的確定

摘要：膨脹土（巖）因其特殊的工程特性，在工程建設(shè)中如處理不當(dāng)，將起到極大破壞作用。南水北調(diào)中線干線工程施工中采用水泥改性土來(lái)作為中線膨脹土（巖）渠坡保護(hù)的主要方法，以此確保邊坡的穩(wěn)定性。在施工過(guò)程中由于水泥改性土碾壓結(jié)束后放置時(shí)間較長(zhǎng)，表面就會(huì)砂化，無(wú)法取出完整環(huán)刀，故通過(guò)環(huán)刀與灌砂法對(duì)比試驗(yàn)，確定水泥改性土碾壓完成后隨時(shí)間變化壓實(shí)度檢測(cè)方法。

關(guān)鍵詞：水泥改性土;時(shí)間變化;壓實(shí)度;檢測(cè)方法

1、前言

南水北調(diào)中線工程總干渠全長(zhǎng)1432 km，渠道沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，穿越膨脹土（巖）渠段累計(jì)長(zhǎng)約386.8km。膨脹性土（巖）分布區(qū)地貌形態(tài)多為丘陵，壟崗和山前沖洪積、坡洪積裙，渠道挖深主要以15m以下為主，局部渠段深15～30m，少數(shù)渠段挖深超過(guò)30m。膨脹土（巖）因其具有特殊的工程特性，易造成渠坡失穩(wěn)，對(duì)工程的安全運(yùn)行影響很大，而且其處理難度、處理的工程量和投資也較大，因此，膨脹土（巖）的處理是南水北調(diào)中線工程的主要技術(shù)問題之一。膨脹土（巖）具有多裂隙性、超強(qiáng)固結(jié)性、強(qiáng)脹縮性和邊坡浸水時(shí)強(qiáng)度衰減等特點(diǎn)，在工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中起到極大破壞作用，如地基隆起、路面開裂、邊坡失穩(wěn)等。而且這種破壞具有反復(fù)性和長(zhǎng)期性，被土建工程師視為“工程中的癌癥”。

對(duì)于膨脹作用下的邊坡滑動(dòng)破壞特性，南水北調(diào)中線干線工程多方案對(duì)比，最終確定采用水泥改性土作為中線膨脹土（巖）渠坡保護(hù)的主要方法，來(lái)確保邊坡的穩(wěn)定性。水泥改性土就是根據(jù)膨脹土中（巖）的膨脹率，加入適量水泥，使其改變性質(zhì)。在施工過(guò)程中由于水泥改性土碾壓結(jié)束后放置時(shí)間較長(zhǎng)，表面就會(huì)砂化，無(wú)法取出完整環(huán)刀，故在淅川3標(biāo)進(jìn)行環(huán)刀與灌砂法對(duì)比試驗(yàn)。

2、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

2.1通過(guò)20天對(duì)比試驗(yàn)確定水泥改性土中水泥礦物質(zhì)的變化情況對(duì)壓實(shí)度影響程度。

2.2確定改性土壓實(shí)度是否衰減，壓實(shí)度是否滿足施工設(shè)計(jì)要求，因此選用環(huán)刀法與灌砂法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)檢測(cè)。

3、試驗(yàn)用料的擊實(shí)試驗(yàn)

試驗(yàn)用料采用5%水泥摻量的改性土作為本次試驗(yàn)基數(shù)，按土工試驗(yàn)規(guī)定方法，進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)。確定試驗(yàn)用料擊實(shí)最大干密度為1.65g/cm3，最佳含水量為21.8%。

4、主要碾壓機(jī)具及場(chǎng)地布置

本次試驗(yàn)選用型號(hào)為L(zhǎng)T220B，自重為20t自行式凸塊振動(dòng)碾、振動(dòng)頻率為30Hz。

本次試驗(yàn)選在已填筑過(guò)，并檢驗(yàn)合格的改性土填筑面上，試驗(yàn)區(qū)按長(zhǎng)30m×寬10m布置。首先用推土機(jī)推平整理，再用振動(dòng)碾將試驗(yàn)場(chǎng)地碾壓密實(shí)。

5、試驗(yàn)

5.1測(cè)量放樣

試驗(yàn)場(chǎng)地整平后，測(cè)量人員再按試驗(yàn)場(chǎng)地布置圖及時(shí)進(jìn)行測(cè)量放樣，測(cè)量放樣采用全站儀以坐標(biāo)形式放樣定點(diǎn)，確定填筑邊線、樁號(hào)、高程等樣點(diǎn)。

5.2改性土料鋪土

鋪土厚度按碾壓試驗(yàn)確定的松鋪厚度30cm控制，由自卸汽車運(yùn)輸進(jìn)入填筑部位，采用進(jìn)站法直接卸料。參照以往工程經(jīng)驗(yàn)，擬根據(jù)1.2的松鋪系數(shù)進(jìn)行松方卸料控制，推土機(jī)推平誤差控制在±5cm以內(nèi)，并輔以人工整平。

5.3改性土料碾壓

碾壓過(guò)程嚴(yán)格按碾壓試驗(yàn)確定的參數(shù)進(jìn)行碾壓。采用20t振動(dòng)碾碾壓，行駛速度為2km/h，碾跡搭接寬度為1/3輪胎寬，振動(dòng)碾壓作業(yè)時(shí)采用進(jìn)退錯(cuò)距法。先全場(chǎng)靜壓2遍，再振動(dòng)碾壓8遍。

進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓示意圖如下：

5.4試驗(yàn)點(diǎn)布置

在碾壓結(jié)束后，按檢測(cè)點(diǎn)布置圖進(jìn)行檢測(cè)點(diǎn)的測(cè)量放樣，灑好白灰線，做好方格網(wǎng)。

試驗(yàn)場(chǎng)地及檢測(cè)點(diǎn)平面布置圖如下：

5.5環(huán)刀與灌砂法試驗(yàn)

在已準(zhǔn)確定位試驗(yàn)區(qū)同一檢測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行環(huán)刀法與灌砂法對(duì)比試驗(yàn)測(cè)定壓實(shí)度，并以碾壓結(jié)束時(shí)間算起，對(duì)試驗(yàn)區(qū)不同點(diǎn)位進(jìn)行1天、3天、5天、8天、11天、14天、17天、20天對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程嚴(yán)格按照《土工試驗(yàn)規(guī)程》操作，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

6、成果整理

試驗(yàn)完成后，及時(shí)將試驗(yàn)資料進(jìn)行系統(tǒng)整理分析，繪制對(duì)比試驗(yàn)關(guān)系曲線圖等成果圖表。根據(jù)試驗(yàn)成果，結(jié)合水泥礦物變化情況，確定水泥礦物在變化期間對(duì)改性土壓實(shí)度的影響程度。

試驗(yàn)成果整理及分析總結(jié)

環(huán)刀法與灌砂法20天檢測(cè)關(guān)系曲線圖

系列1號(hào)曲線是灌砂法試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，經(jīng)過(guò)時(shí)間的變化灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度時(shí)檢測(cè)結(jié)果趨于穩(wěn)定。

系列2號(hào)曲線是環(huán)刀試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，第6天的檢測(cè)過(guò)程中環(huán)刀法檢測(cè)壓實(shí)度時(shí)部分環(huán)刀的試樣已不完整，第11天的檢測(cè)過(guò)程中，環(huán)刀法檢測(cè)壓實(shí)度時(shí)已取不出完整的試樣，因水泥在改性土中水泥礦物的變化，水泥與土相凝結(jié)一體，在取試樣環(huán)刀時(shí)，改性土震動(dòng)幅度大，改性土易碎，在此表中可以看出水泥在變化期間對(duì)密實(shí)度的影響。

7、試驗(yàn)結(jié)論

經(jīng)過(guò)20天檢測(cè)、對(duì)比、分析試驗(yàn)，改性土碾壓結(jié)束擱置時(shí)間較長(zhǎng)后，環(huán)刀法檢測(cè)壓實(shí)度時(shí)不能完整的將試樣取出，不是因?yàn)閴簩?shí)度不能滿足設(shè)計(jì)要求，而是水泥礦物在變化期間的特性，在與灌砂法對(duì)比的過(guò)程中可看出灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度是滿足設(shè)計(jì)要求的。因此，水泥改性土壓實(shí)度隨時(shí)間變化是不會(huì)出現(xiàn)衰減狀況;所以，結(jié)合上圖中環(huán)刀法與灌砂法試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在水泥改性土施工完一定時(shí)間后進(jìn)行復(fù)檢時(shí)，應(yīng)采用灌砂法試驗(yàn)來(lái)確定水泥改性土壓實(shí)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]南水北調(diào)中線一期工程總干渠渠道膨脹巖土處理施工技術(shù)要求【R】.北京：南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局，2010.

[2]南京水利科學(xué)研究院.土工試驗(yàn)規(guī)程【S】.北京：中國(guó)水利水電出版社，1999.