輸水渠渠底換填水泥土防滲處理施工技術

谷安民

某段渠底面以下的土層以沖洪積成因的砂壤土、礫砂、卵石為主，在局部渠底已出露，局部基巖出露，對渠道的防滲產生影響。渠道正常輸水時，渠底滲漏水導致渠坡腳潮濕，局部已形成沼澤化，對渠坡的安全產生隱患。為了改善和消除安全隱患，確定在渠底采用水泥改性土進行防滲加固。

一、水泥土防滲體的主要性能指標

水泥土防滲體是利用水泥固化劑與土料拌和物形成混合料，經過機械壓實后，形成具有一定強度和良好抗?jié)B性能的水泥土層，從而達到改良效果。

（一）水泥土防滲體有效厚度

水泥土防滲體的有效厚度按下列公式確定：

T—防滲體的有效厚度，m;

H—最大設計水深，本工程為2.60m;

J—水泥土的允許比降，本工程取10.0。

施工控制厚度大于計算厚度，取值0.28m。

（二）土料及質量標準

根據《堤防工程設計規(guī)范》的相關要求，水泥土混合料中的土料采用黏粒含量為20%～30%的粘性土料并具有較好的塑性和滲透穩(wěn)定性；水溶鹽含量不大于3%；有機質含量不大于2%；土料的滲透系數k＜1×10-5cm/s。本著就地取材的原則，根據土料勘察結果，水泥土防滲體所采用的土料的物理、力學性能試驗結果見表1。

表1 拌和用土料的物理性能指標統計結果表

（三）水泥的質量標準

改良水泥土的固化劑采用PO.42.5 普通硅酸鹽水泥，其性能指標試驗結果見表2。

表2 改良土所用水泥的檢測指標表

二、防滲水泥土試驗成果

（一）水泥摻入比

水泥摻入比按照下列公式進行計算：

式中：αc—水泥摻入量；

mc—水泥質量，kg；

m—天然濕土質量，kg。

（二）水泥土試驗結果

室內水泥土試驗時，采用的土料為現場料場取得，其天然含水率在22%左右。分別按照摻入5%、7%、9%的水泥摻入量配制水泥土試件，其配制密實度達到壓實度的95%，試驗結果見表3。

表3 水泥土試驗結果表

由表3 的試驗結果看出：現場施工采用的水泥摻入量按照8%進行控制，拌和水泥所有土料的含水率控制在19%～22%之間。

（三）水泥土換填碾壓工藝試驗成果

在水泥土換填施工前，選擇長40m 的渠段進行工藝試驗，確定其鋪土厚度和壓實質量標準。經過試驗得出：水泥與土料拌和4 遍、拌合物的虛鋪厚度為42cm、碾壓采用20t 的振動碾、碾壓遍數為6 遍。

三、水泥土防滲體的施工過程

（一）準備改良土

對料場開挖出來的土料采用旋耕機破碎，最大粒徑不超過30mm，土料的含水率控制在最優(yōu)含水率范圍內，當大于此要求時進行翻曬，當小于此要求時進行灑水拌和，做到填土料含水均勻。將符合填筑要求的土料運輸至施工現場處，放在渠底規(guī)定的位置處。采用推土機配合人工進行初步整平。

（二）擺放和攤鋪水泥

嚴格控制鋪土料的虛鋪厚度，在施工面上設置控制鋪土厚度樁，每鋪好一段后測量出鋪土的虛鋪厚度，在土層上用石灰打成網格進行分區(qū)，計算每區(qū)需要的水泥用量，在每個網格內擺放好水泥，報請監(jiān)理工程師檢查核實通過后，將水泥均勻攤開，表面無漏鋪、無水泥過分集中區(qū)域；攤鋪水泥時，不得污染周圍的環(huán)境。

（三）拌和水泥土

采用旋耕機進行現場拌和，并設專人負責隨時檢查拌和深度、均勻度，保證拌和均勻、色澤一致，沒有灰條、灰團和花面；拌合過程中，及時檢查混合料含水率，保證含水率略大于最佳含水率。

（四）整形和整平

水泥土拌和均勻后，立即用推土機進行初步整形；初步整形結束后，用碾壓機械在初步整平的作業(yè)面上快速碾壓一遍，以暴露潛在的不平整處；要特別注意接縫處的整平，做到接縫順適平整。

（五）水泥土碾壓

整平后的作業(yè)面，立即用碾壓機械進行碾壓，碾壓采用進退錯距法，碾跡搭壓寬度大于10cm，每個填筑層應碾壓6 遍以上，前兩遍碾壓速度采用1.5～1.7km/h，其余采用2.0～2.5km/h。

碾壓過程中，水泥土表面保持濕潤，若水份蒸發(fā)過快，應及時噴灑少量的水；如發(fā)生“彈簧”、松散、起皮等現象，根據出現區(qū)域面積大小，采用新的混合料或添加適量的水泥重新拌和進行處理。在水泥初凝前完成碾壓，及時檢測水泥土的壓實度是否滿足要求。

對于碾壓機械碾壓不到的部位，采用人工夯實，夯實時應進行連環(huán)套打法，夯跡雙向套壓。

（六）作業(yè)面間接縫的處理

1.同日施工的兩個工作段的銜接處，應采用搭接法。前一段拌和整平后，留出5～8m 長不進行碾壓，后一段施工時，前段留下的未碾壓部分，應再加部分水泥重新拌和并與后一段一起碾壓。

2.非同日施工的兩個工作段的銜接處，采用搭接法時，應將前一段削成1∶3 的斜坡，表面均勻鋪一層2cm 厚1∶2 的水泥砂漿后，再鋪筑新拌制的水泥土與后施工一段碾壓。

（七）水泥土的養(yǎng)護

碾壓完成經初檢合格后，立即開始養(yǎng)護，養(yǎng)護期為7d，養(yǎng)護期間加強觀測，保持改良土表面濕潤。

四、水泥土施工質量控制及效果

（一）工序質量控制

1.定期檢測土料的質量，每次施工前對土料含水率進行檢測，將土料的含水率控制在19%～22%的范圍內，制備好的土料用塑料布覆蓋好待用，避免土料含水率的增減。

2.為保證邊緣處水泥土的壓實，需要先超填壓實后再清刷，超填寬度不小于0.3m。

3.水泥土拌合物必須在拌合后2h 內碾壓成型，以免水泥失效。

（二）壓實水泥土質量檢測

每段防滲體施工完成后，按照每間隔30m 左右抽取一處檢測探坑，對其回填質量進行檢測，檢測結果為：

1.在防滲體的施工范圍內共抽取了86 組試樣進行壓實干密度試驗并計算其壓實度為94%～100%，合格率為93%，在所有抽檢的試樣中，最小壓實度值為94%。壓實水泥土的滲透系數k20=8.32×10-8～3.18×10-7cm/s，滿足設計要求。

2.抽取120 組水泥土拌合物的含水率檢測成果表明：水泥土的含水率在18.5%～23%之間，平均含水率19.5%；含水率在最優(yōu)含水率-3%～+3%范圍內的占95%，回填水泥土的含水率達到了有效的控制。

3.抽取86 處探坑檢查得出水泥土防滲體的壓實層厚度為28～31.4cm，平均值為29.8cm，均滿足防滲體的設計厚度要求。

五、結論

水泥土換填施工機械設備簡單，能夠有效控制加固所用土料、水泥土的拌和、回填壓實等質量，且土料就地取材、投資少、施工速度快。該技術能較好地對渠底進行有效的防滲加固。

渠底防滲體施工完成后，渠道正常通水三年多來，渠底、渠坡未見有滲、漏水現象。加固前的渠坡腳潮濕及沼澤化消失了，說明水泥土形成的防滲體在渠道底部的防滲處理是成功的■