水泥砂在蒙陰縣橡膠壩地基處理中的應(yīng)用

王晨龍，張麗萍，張家鑫

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276006）

蒙陰縣東汶河第一橡膠壩除險(xiǎn)加固工程主要建設(shè)內(nèi)容為：拆除重建橡膠壩，配套建設(shè)管理運(yùn)行設(shè)施。蒙陰縣第一橡膠壩共4孔，單孔凈寬76m，壩底板頂高程180.27m，壩底板墊層下地基處理為1.2m厚沙層翻壓和0.9m厚水泥砂換填。處理后的壩底板地基承載力特征值不小于160kN，相對密度≥0.8。

1 材料特性及工藝試驗(yàn)

1.1 水泥砂混合料的成份與特性

該工程水泥砂換填位于壩室底板下部高程178.17～179.27m處。水泥砂以砂料為主，水泥摻量占總質(zhì)量的10%，使用路拌機(jī)均勻拌合后壓實(shí)養(yǎng)護(hù)而成，是一種有特殊性能的地基處理建筑材料。當(dāng)砂子與混凝土拌制膠結(jié)后，基本上改善了砂的特性，而且水泥摻量越大，與混凝土特性也更接近，相當(dāng)于使用較低標(biāo)號的水泥，且橡膠壩在河床中施工，砂料易就地取材，施工簡單易行。

1.2 現(xiàn)場工藝性試驗(yàn)

在橡膠壩鋪蓋上游40m處選定試驗(yàn)區(qū)域，試驗(yàn)區(qū)總長60m，鋪土厚度選定為30cm、40cm、50cm。每個(gè)分區(qū)分別在碾壓遍數(shù)為2、4、6遍時(shí)取點(diǎn)做含水率、相對密度檢測，每次取點(diǎn)3個(gè)。然后根據(jù)現(xiàn)場檢查和實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，并綜合考慮效率和經(jīng)濟(jì)等多種原因，選定22t振動(dòng)碾。散砂料松鋪30cm，采用混凝土撒布機(jī)布料47.3kg/m2，用路拌機(jī)拌合后再用振動(dòng)碾碾壓5遍的建設(shè)工法，又稱為水泥砂碾壓施工法。經(jīng)過試驗(yàn)，該方法滿足施工標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求，可作為指導(dǎo)施工現(xiàn)場水泥砂換填施工的重要依據(jù)。

2 水泥沙的質(zhì)量控制措施

2.1 沙料的選擇

橡膠壩的基礎(chǔ)換填料物必須選用符合持力層地基承載力特征值的料物，通過經(jīng)濟(jì)性比選，擇優(yōu)采用現(xiàn)場壩底板建基面下部的砂料，可以就地取材，節(jié)省施工成本，并有減少局部應(yīng)力過大的功能，可以降低下臥基礎(chǔ)的應(yīng)力，進(jìn)而降低基礎(chǔ)的沉降。

2.2 最大干密度及最優(yōu)含水率的確定

水泥砂拌合后的強(qiáng)度變化線呈拋物線形，項(xiàng)目部通過第三方質(zhì)量檢測中心的多次擊實(shí)試驗(yàn)后確定了最大干密度及含水率。

2.3 水泥沙的施工工藝

1）施工前的準(zhǔn)備工作。由于地基的各項(xiàng)指標(biāo)會(huì)直接影響底基層的平整度、標(biāo)高、厚度、相對密度等設(shè)計(jì)指標(biāo)，在底基層施工前，對地基平整度、標(biāo)高等進(jìn)行檢測，保證滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)技術(shù)要求。如地基有坑洼應(yīng)及時(shí)進(jìn)行平整夯實(shí)，如遇到彈簧土，應(yīng)開挖至彈簧土以下50cm處，重新?lián)Q填級配砂石并壓實(shí)，以免水泥砂混合料基層被過早破壞。

2）測量放樣。采用GPS定位找出橡膠壩壩底板和鋪蓋交匯邊線，沿邊線向外50cm砸入木樁，預(yù)留好換填的超壓范圍，然后用鋼尺根據(jù)木樁位置量取結(jié)構(gòu)的邊界位置，做好標(biāo)記，然后用水準(zhǔn)儀進(jìn)行基層高程測量，并用推土機(jī)整平。

3）水泥砂混合料的運(yùn)輸、攤鋪、拌和、碾壓。水泥砂混合料在鋪蓋段進(jìn)行拌和，靠近壩底板較近的水泥砂混合料由挖掘機(jī)翻到底板上，由推土機(jī)整平。離壩底板較遠(yuǎn)的上游處水泥砂混合料，使用挖掘機(jī)開挖裝車，自卸車運(yùn)輸至施工區(qū)域，裝載機(jī)配合卸料。

物料拌和均勻并攤鋪、整平完成后，及時(shí)對全寬范圍進(jìn)行碾壓，前兩次碾壓采用靜壓，其后均為振動(dòng)碾壓，碾壓的方向與垂直水流中心線平行。由上游開始至下游碾壓，依次連續(xù)均勻碾壓。碾壓時(shí)振動(dòng)碾輪輪跡要重疊1/3輪寬，碾壓次數(shù)控制在2～3次。振動(dòng)壓實(shí)后再靜壓光面，直到表面平整，無輪跡或隆起。碾壓過程中，水泥砂混合料基層保持濕潤，若水份蒸發(fā)及時(shí)補(bǔ)灑適量的水。若有松散、起皮等現(xiàn)象，及時(shí)挖除翻松重新碾壓。振動(dòng)碾在已完成或正在施工的路段上嚴(yán)禁調(diào)頭和急剎車，不得長期在剛壓過的底基層上停留。對壓實(shí)機(jī)械不能作業(yè)的部位，采用人工打夯夯實(shí)。采用流水施工作業(yè)，每一層水泥砂養(yǎng)護(hù)達(dá)到要求后，再進(jìn)行下一層物料埔填。

3 施工中的質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 鋪料厚度

在施工過程中用GPS測量獲取高程的同時(shí)，在消力池段架設(shè)水準(zhǔn)儀，采用“一測一復(fù)”的方式對鋪料厚度進(jìn)行測量。在上料過程中采用現(xiàn)場檢查的方式檢測鋪土厚度，持塔尺的技術(shù)人員順?biāo)鞣较蛐凶?，保證每3m2至少檢驗(yàn)一個(gè)點(diǎn)次，持GPS接收機(jī)的技術(shù)人員沿著垂直于水流方向進(jìn)行校核。每一層檢測680點(diǎn)次，其中鋪料厚度在30～35cm外的點(diǎn)次控制在68次以內(nèi)，鋪料厚度在25～30cm內(nèi)的點(diǎn)次控制在612次以上，保證合格率在90%以上。

3.2 物料翻曬

1）在4個(gè)翻曬區(qū)段的基礎(chǔ)上再增加2個(gè)翻曬區(qū)段，加大翻曬區(qū)段面積，由原來的鋪蓋段延伸至上游格賓網(wǎng)拋石段，并延長每個(gè)區(qū)段曬料時(shí)間，做好流水施工作業(yè)。

2）實(shí)時(shí)檢測砂料含水量，達(dá)到9%～13%時(shí)，及時(shí)通知施工班組進(jìn)行后續(xù)施工作業(yè)。

3.3 布料機(jī)械

采用水泥撒布機(jī)代替裝載機(jī)，精確控制布料厚度和布料量。行車電腦精準(zhǔn)控制每平方米水泥摻量，專人監(jiān)控水泥撒布遍數(shù)和撒布機(jī)行走速度，確保每層水泥重量達(dá)到47.3kg/m2。

4 技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效果比較

通過工程實(shí)踐證明，10%水泥砂換填地基處理的方法具有就地取材方便、施工速度快、造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理、容易掌握和應(yīng)用等特點(diǎn)。

與水泥土相比在相同水泥摻量的情況下，回填砂有很好的穩(wěn)定性，不下沉、不變型、收縮小，更容易達(dá)到設(shè)計(jì)承載力的要求。而回填土?xí)S著時(shí)間的推移下沉、收縮，且受季節(jié)影響較大。回填土層與層之間結(jié)合必須經(jīng)過“刨毛”處理，施工速度慢，土料含水量過大時(shí)經(jīng)過振動(dòng)碾碾壓后會(huì)形成“橡皮土”。

但是，砂料的密度大于土料，由于水泥摻量是質(zhì)量比，所以水泥砂換填水泥摻量較大，雖承載力較強(qiáng)但成本較高。就水泥砂換填本身而言，底板開挖的沙層翻曬到鋪蓋段，回填時(shí)再用挖掘機(jī)翻到底板段，減少了自卸車倒運(yùn)，便于施工過程中的土方平衡，有利于降低工程造價(jià)。

5 結(jié)語

水泥砂基礎(chǔ)處理的方法對橡膠壩這種施工距離很長且單體較大的水利工程是比較實(shí)用而有效的，而且發(fā)展前景巨大。水泥砂換填適用于大規(guī)模機(jī)械化施工，操作簡便，相對于其它地基處理方式不僅經(jīng)濟(jì)效益更好，還節(jié)約施工時(shí)間，能夠加快施工進(jìn)度，降低人工成本，有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用意義。