地基水泥土換填施工技術(shù)

李強軍 楚國鋒

【摘 要】 通過對濕陷性黃土的地質(zhì)分析，地基采取了水泥土換填處理措施。在分析了水泥、粘性土以及水泥土的本身特性，采取了符合其本身特性的施工技術(shù)措施，施工過程中嚴(yán)格控制原材料、施工工藝的質(zhì)量，取得了比較理想的效果。

【關(guān)鍵詞】 濕陷性黃土 水泥、粘性土以及水泥土的特性 ?地基水泥土換填

隨著水泥土地基處理施工技術(shù)的發(fā)展，同行業(yè)中并沒有針對這項技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的論述。本文通過具體施工實例，總結(jié)了根據(jù)水泥、粘性土以及水泥土的本身特性進(jìn)行施工質(zhì)量的控制，并取得了良好效果的施工經(jīng)驗。

1 工程概況

神華準(zhǔn)能新建鐵路巴準(zhǔn)線點岱溝站還建車站綜合樓為六層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積10856.83平方米，其中一層面積3018.36平方米，二～五層每層面積為1670.8平方米，六層1073.01平方米;建筑高度23.58米，其中一層4.2米，二～五層3.9米，六層3.6米，建筑耐火等級為二級，其中一層設(shè)兩個防火分區(qū)，二～六層每層各設(shè)一個防火分區(qū)，各兩部疏散樓梯，均為封閉樓梯間。建筑設(shè)計使用年限為50年，抗震設(shè)防裂度7度。

場地勘探深度范圍內(nèi)的地基土主要為砂質(zhì)黃土及砂巖泥巖互層，其表面層為砂質(zhì)黃土：褐黃色、稍濕、中密，土質(zhì)較均勻，巖芯散狀，局部夾有鈣質(zhì)結(jié)核，厚度10～20m。其下面為砂巖泥巖互層：紫紅色、灰白色，青灰色，強風(fēng)化，泥質(zhì)膠結(jié)，泥砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖芯呈柱狀、塊狀，節(jié)長10～35cm，塊徑1～6m。地基承載力特征值fak=300kpa，該層未揭穿。

考慮到當(dāng)?shù)厝鄙偈遥虼嗽O(shè)計采取的處理措施為：建設(shè)場地范圍內(nèi)濕陷性黃土全部挖除，基底下?lián)Q填1：4水泥土至Ⅱ級普通土下不小于300mm，每層300mm厚，分層夯實，壓實系數(shù)≥95%，換填后土層的地基承載力特征值不低于150kpa。水泥和土按照1：4的體積比進(jìn)行配比，配比完成后的水泥土應(yīng)按照《水泥土配合比設(shè)計規(guī)程》要求進(jìn)行無側(cè)限抗壓試驗、壓縮試驗、剪切試驗，檢測土體能否達(dá)到預(yù)定的壓實系數(shù)及地基承載力特征值。

基坑開挖后經(jīng)過設(shè)計單位、地勘單位、建設(shè)單位、監(jiān)理單位到現(xiàn)場查看后，確定換填深度為3m。

2 原材料的選擇和檢測

（1）土料的選擇：現(xiàn)場基坑開挖出的土分為砂質(zhì)黃土和粘性黃土，其中的砂質(zhì)黃土具有濕陷性，不能作為水泥土換填的土料;其中的粘性黃土，現(xiàn)場查看不具有濕陷性，需要通過試驗檢測來確定是否能作為水泥土換填的土料。由于現(xiàn)場基坑中的粘性黃土數(shù)量不多，需要現(xiàn)場考察外運粘性土作為水泥土換填的土料。

（2）土料的檢測：去現(xiàn)場粘性黃土和考察既定的取土場的土樣送至第三方試驗室進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果兩種土樣符合粘性土的要求，至此基坑現(xiàn)場的粘性黃土和取土場的粘性黃土確定為地基水泥土換填的土料，土料選擇時不得使用含有鹽漬土、膨脹土、凍土、有機質(zhì)等不良粘性土料。

（3）水泥的選擇：水泥作為唯一的穩(wěn)定劑，其質(zhì)量至關(guān)重要 。考慮到水泥土的拌合、運輸、攤鋪、整平、碾壓需要一個過程和一定時間要求，因此選擇終凝時間相對比較長的復(fù)合硅酸鹽水泥。通過考察當(dāng)?shù)厮嗍袌龉?yīng)情況，決定采用初凝時間不小于4.5小時，標(biāo)號為32.5水泥，進(jìn)場后立即報監(jiān)理工程師見證取樣，待第三方實驗室檢測合格后方可投入使用。

（4）水泥土的檢測：將水泥和土樣送至第三方實驗室，試驗人員把水泥和土按照1：4的體積比進(jìn)行配比，配比完成后的水泥土按照《水泥土配合比設(shè)計規(guī)程》要求進(jìn)行無側(cè)限抗壓試驗、壓縮試驗、剪切試驗，檢測結(jié)果土體能達(dá)到預(yù)定的壓實系數(shù)及地基承載力特征值，將試驗結(jié)果送至設(shè)計方，設(shè)計方復(fù)核無誤后，最終確定上述水泥土的原材料可以使用。

3 水泥土質(zhì)量檢驗

（1）水泥換填土每層壓實厚度為300mm，采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢測;水泥換填土每層壓實壓實系數(shù)≥95%，采用環(huán)刀法檢測;換填完成后水泥土地基其承載力特征值不低于150kpa，采用靜載試驗確定。

（2）檢測數(shù)量及部位。1）壓實度檢測：取樣部位，采取分層取樣檢驗，并在每層表面以下的2/3厚度處取樣，取樣點位置在各層的中間及離邊緣150～300mm;取樣數(shù)量，每200 m2一個點。2）靜載試驗檢測：本工程地基換填面積在3000m2以上，因此按照：每300m2至少應(yīng)有1點，每一獨立基礎(chǔ)下至少應(yīng)有1點。

4 施工機械選擇與工藝流程

4.1 施工機械的選擇

（1）拌合：采用組合式WDZ-600型穩(wěn)定土拌合站進(jìn)行水泥土的拌合，并且使用兩臺裝載機配合攪拌設(shè)備進(jìn)行上土料，水泥的上料為水泥罐配合自動上料系統(tǒng)。（2）運輸：場外土運輸采用挖掘機和自卸汽車，場內(nèi)土運輸采用自卸汽車。（3）攤鋪、整平：粗平采用裝載機，精平采用平地機。（4）碾壓：采用22t的壓路機和小型蛙式打夯機。（5）供電設(shè)備：TZH2-400-4型號發(fā)電機一臺，由于現(xiàn)場的供電系統(tǒng)負(fù)荷不足。

4.2 施工工藝流程

（1）拌合設(shè)備的標(biāo)定：土料進(jìn)料設(shè)備的標(biāo)定和水泥進(jìn)料的標(biāo)定，標(biāo)定時通知建設(shè)單位和監(jiān)理單位現(xiàn)場見證，合格后方可投入使用。（2）場外土的運輸：采用一臺挖掘機挖土，四臺自卸汽車運輸。（3）土料的加工：不得有草皮，大塊粒徑要打碎、過篩，使其粒徑不得超過50mm。（4）裝載機上料：將合格的土料用裝載機運輸至拌合設(shè)備的料倉。（5）水泥土拌和：土料和水泥料經(jīng)過拌合設(shè)備進(jìn)行拌合，其時做好含水量檢測與調(diào)整。（6）方格網(wǎng)的布設(shè)：按照自卸汽車的方量和虛鋪厚度計算出面積，然后據(jù)此布設(shè)方格網(wǎng)。（7）水泥土的運輸：拌合好的水泥土通過出料口進(jìn)入自卸汽車料斗內(nèi)，然后汽車運輸?shù)幕觾?nèi)，卸水泥土拌合料時注意按預(yù)先布設(shè)好的方格網(wǎng)進(jìn)行。（8）水泥土的攤鋪、整平，粗平采用裝載機整平，精平采用平地機，邊角部位人工配合進(jìn)行。（9）水泥土的施工層碾壓：采用22t的壓路機，邊角部位采用小型蛙式打夯機配合，碾壓時注意隨著整平的步伐進(jìn)行，盡量避免不超過水泥土的初凝時間。（10）壓實度檢測;壓實和格后，通知第三方實驗室和監(jiān)理單位到現(xiàn)場進(jìn)行檢測。（11）進(jìn)行下層換填（檢測結(jié)果合格后）;（12）循環(huán)進(jìn)行水泥土拌合、攤鋪、整平、碾壓、檢測、壓實度檢測，即可完成地基換填水泥土的施工。

5 施工過程的質(zhì)量控制

（1）為防止下雨時地表雨水直接匯入基坑、沖刷邊坡，基坑周圍開挖排水溝和集水坑，且按開挖平面進(jìn)行合理布置，配備足夠水泵。

（2）材料的進(jìn)場檢測：本工程采用散裝32.5復(fù)合硅酸鹽水泥，按同一生產(chǎn)廠家、同一等級、同一品種、同一批號且連續(xù)進(jìn)場的水泥，每500t做一次監(jiān)理工程師見證取樣檢測，實驗室檢測合格后方可投入使用;同一取土場每5000立方米做一次監(jiān)理見證取樣檢測，土料如有變化時必須再一次見證取樣檢測。

（3）組合式WDZ-600型穩(wěn)定土拌合站的進(jìn)場檢驗及使用前的計量標(biāo)定。

（4）水泥土的拌和。拌和時要保證做到水泥土拌合料均勻、色澤一致，沒有灰條、灰團和花面;拌和過程中，及時檢查拌合料的含水量，含水量宜略大于最佳含水量。氣溫高時還應(yīng)注意水泥土表面補水。

（5）水泥土的卸料。由專人負(fù)責(zé)指揮自卸汽車的倒料，嚴(yán)格按照已測設(shè)好的方格網(wǎng)進(jìn)行倒料，以保證虛鋪厚度的均勻。

（6）水泥土的攤鋪和整平。拌合料虛鋪厚度按350mm，用裝載機將拌合料攤鋪和整平。整平時分兩道工序，即粗平和精平，粗平采用裝載機，精平采用平地機，對邊角部位平地機精平不到位的地方，可采用人工配合平地機機的方式進(jìn)行。

（7）水泥土的壓實。水泥土拌合料整平后，用低頻高幅振動壓路機（22T）在換填全寬內(nèi)相鄰交錯排列進(jìn)行碾壓，由外側(cè)向內(nèi)側(cè)進(jìn)退式進(jìn)行碾壓。碾壓時，重疊1/2輪寬，后輪超過兩段的接縫處。壓路機的碾壓速度頭兩遍采用1.5～1.7km/h，以后采用2.0～2.5km/h。先靜壓2遍，再弱振1遍、強振2遍、弱振1遍，最后再靜壓2遍的操作程序收光平整表面。縱向搭接長度不小于2m，上下兩層填筑接頭錯開3.0m以上。對局部表面不平整處要及時補平、補壓。碾壓完成后，按規(guī)定進(jìn)行幾何尺寸和壓實標(biāo)準(zhǔn)檢查。檢查內(nèi)容見表1，合格地段按規(guī)定進(jìn)行后期修整養(yǎng)護，不合格處及時進(jìn)行補壓，直到合格為止，進(jìn)入修整養(yǎng)護階段。已完成的填筑地段要控制車輛通行，防止表層擾動破壞。

碾壓時注意如下事項：1）碾壓過程中，水泥穩(wěn)定土的表面始終保持濕潤，如水分蒸發(fā)過快，及時補灑少量的水。2）經(jīng)過拌和、整形的水泥穩(wěn)定土，在水泥初凝前或試驗確定的延遲時間內(nèi)完成碾壓，并達(dá)到要求的密實度，同時無明顯的輪跡。

（8）水泥土的養(yǎng)護。水泥土施工層經(jīng)壓實成型后，應(yīng)及時進(jìn)行灑水養(yǎng)護，保證施工層水泥土的合理含水量，避免水泥凝結(jié)時缺水。全部施工層完成后，采用灑水車灑水、薄膜或彩條布覆蓋的方法保濕養(yǎng)護7d，每天灑水的次數(shù)視氣候而定，以保證整個養(yǎng)護期間水泥土層表面始終保持濕潤。

6 水泥土地基的質(zhì)量效果

水泥土地基施工完成后，進(jìn)行灑水養(yǎng)護七天，然后開始做靜載試驗，結(jié)果表明其地基承載力已經(jīng)達(dá)到400Kpa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計承載力150Kpa，預(yù)期效果非常好。

參考文獻(xiàn)：

[1]何鋒.換填法在軟基處理中的應(yīng)用[J].科技咨詢導(dǎo)報，2007（14）.