水利工程论文水泥施工方向论文范文

　　水利论文发表期刊推荐：北大核心级期刊《人民长江》，《人民长江》于1955年创刊，是水利部长江水利委员会主办的水利水电技术综合性科技期刊，2008年改为半月刊。主要内容为宣传长江治理与开发战略规划，报道治江工作重大进展与建设成就，总结水资源保护与开发利用实践经验，交流国内外水利水电先进技术。近年来，按照科学发展观的要求，围绕“维护健康长江、促进人水和谐”的治江理念，重点对长江流域的水资源保护与开发利用进行了宣传报道，内容丰富、信息量大、实用性强。
　　摘要：南水北调中线工程黄河以南大部分地区及黄河以北的部分标段膨胀土处理施工大多采用水泥改性土换填处理。水泥改性土的生产通常采用水泥土拌和机拌制的生产方式。一些标段为了补充场拌生产能力的不足，采用了在场地内用液压路拌机集中路拌的方式生产水泥改性土。质量和生产能力在满足技术要求的同时，也确保了水泥改性土的进度计划。

　　关键词：改性土,路拌法,场地,平整,摊铺,拌和,检测

　　一．概述

　　南水北调中线干线工程在建项目总长1125km，共53个土建设计单元工程、166个施工标段；有膨胀土（岩）的渠段累计长约368km，占在建项目总长度的33%。其中：弱膨胀土渠段长213.075km，挖深＜15m的中膨胀土渠段长100.513km，挖深≥15m的中膨胀土渠段长28.896km，强膨胀土渠段长25.588km。

　　初步设计阶段，经多方案比选论证，对膨胀土（岩）渠道采取放缓渠坡和对膨胀土（岩）渠床换填保护层的措施处理，后经现场试验和分析研究，并针对膨胀土（岩）的特性以及膨胀土（岩）渠坡失稳的机理和现象，为了进一步提高工程的运行安全度，对处理施工进行了优化设计，重点是对强膨胀土（岩）渠道和挖深≥15m的中膨胀土（岩）渠道在原换填保护层的基础上，根据开挖后的地质情况增加了水泥改性土换填、边坡抗滑桩和部分坡面钢砼梁系，以加大保护力度。

　　水泥改性土换填的渠段分布在19个设计单元（占总设计单元的35.8%），54个土建施工标段内（占总施工标段的32.5%），需要改性土换填的渠段累计长度约300.22km，占膨胀土渠段的81.6%；水泥改性土填筑量约3225.62万m3。

　　由于黄河以南的大部分地区及黄河以北的部分标段所在区域无法获得自由膨胀率<20%的土料进行挖方渠道渠坡或渠堤保护层的填筑，或由于运距较远，施工成本很大等原因，所以选用自由膨胀率<65%中、弱膨胀土掺和3%～6%的水泥，改变了膨胀土的结构和化学成分，从而改变了膨胀土的物理力学特性，进而有效的降低了自由膨胀率至35%以下，才能用于膨胀土（岩）渠床保护的换填材料和采用弱膨胀土填筑渠堤的外层保护材料。

　　水泥改性土大多数采用碎土机破碎土料、水泥土拌和机拌制的方式生产，拌制的水泥改性土料（抽检合格）直接装车运至填筑工作面铺料碾压。一些标段为了补充场拌生产能力的不足，采用了在施工现场以外的场地内用液压路拌机集中路拌的方式生产水泥改性土，在质量满足设计要求的同时，也满足改性土施工进度的需要。

　　二．生产工艺

　　在采用液压路拌机前，依据设计对本标段水泥改性土技术要求做好相关的生产性试验工作，将试验所得数据上报监理，监理签字确认后，方可开展大规模的生产。大规模生产的步骤和程序，是生产性试验的延伸。

　　1.生产工艺流程

　　场地平整、处理及检查验收→土料摊铺→整平与测量检验→水泥摊铺→水泥改性土集中拌制→滴定试验→水泥改性土堆拢及运输→填筑整平与测量检验→碾压→压实度检测→资料整理

　　2.基础面处理

　　水泥改性土拌制直接在取土场进行，将已取土完成的取土场清出根据本标段的生产需要确定生产场地的面积。清除场地基础上所有的浮土、杂物等杂质，开辟出生产场地的基础面，并用平地机对基础面进行找平，平整度要求高差在±5cm之内。用大型喷洒设备对基础面洒水湿润。采用8t以上的光面震动碾，对基础面进行碾压，一般建议碾压4～6遍。碾压完成后，对基础面再次进行找平，以减少基础面对改性土拌和的影响。同时按设计图纸设置场地排水系统，该系统应符合在降水过后生产场地内无积水的要求。在处理好的场地内每5m设置插钎，并在插钎上标高以便于进行铺土厚度控制。

　　3.土料摊铺

　　用自卸汽车将合适含水率的土料运输至拌合作业面，采用人工配合推土机进行土料摊铺、整平，摊铺厚度一般为35cm～40cm。摊铺后，用液压路拌机在摊铺层上均匀行走1～2遍，这样既可平整表面又可对土料进行再次粉碎，局部采用人工整平。确保土料的粒径在10cm以下，如有超径土料，应及时进行破碎或剔除。工作人员根据插钎的标高，对土料的摊铺厚度进行初检，保证摊铺厚度均匀。测量人员采用全站仪测量对现场每组试验区铺土厚度及高程进行跟踪检测，确保铺料厚度及沉降观测满足相关要求。

　　4.水泥摊铺

　　依据设计提供的水泥改性土施工技术要求，由实验室测定土料含水率，并计算出土料最大干密度，根据所测定的最大干密度计算水泥掺量和含水率。当含水率大于最优含水率时先将土料进行翻晒，再进行拌合；当含水率小于最优含水率时，可在水泥改性土拌合过程中根据计算的含水量进行水量调整，使其达到比最优含水率高1～3个百分点，以弥补水泥改性土在运输和填筑过程中水分的散失。

　　在已摊铺好的土料层上，表示出5×5m的框格。再根据设计提出的改性土水泥掺量的百分比、土料的松铺厚度和表示框格的尺寸，确定该框格内的水泥用量。

　　打开水泥袋将水泥倒在网格中心，人工用刮板将水泥均匀摊开，做到土料表面既无空白位置也无水泥集中点。

　　施工人员应穿着特质服装，并佩戴呼吸器，以降低水泥对人员的危害。施工单位应密切关注当地的天气状况，应避开雨天和刮风，减少水泥的散失，降低水泥对环境污染。

　　5.水泥改性土集中拌和

　　水泥均匀摊铺后，驾驶员将路拌机开上摊铺层，拌和3～4遍，做到拌和均匀，不留死角。拌和好的改性土应符合中线局下发的《水泥改性土施工技术要求》（试行）中的土料粒径级配的要求：最大粒径不大于10cm，10cm～5cm粒径含量不大于5%，5cm～5mm粒径含量不大于50%。如有超径料出现，应配合人工及时剔除。

　　6.水泥改性土滴定检测

　　水泥改性土拌和3遍后，应立即取样进行水泥含量及水泥土均匀性检测。根据现场拌和方量的大小，确定检测组数，一般取10～12组，每组样品重量不低于300g，采用EDTA滴定法测定水泥含量。检测结果也应满足《水泥改性土施工技术要求》（试行）中对水泥含量标准差的要求：水泥改性土水泥含量标准差不得大于0.7，且水泥含量的平均值不小于设计提供的技术要求。检测结果应作为施工重要数据长久保留。

　　7.水泥改性土的堆拢及运输

　　经检测符合设计要求的水泥改性土尽快用推土机进行堆拢，减少水分的散失，为下一场拌制腾出场地。堆拢的土料宜采用20t的自卸卡车快速运至填筑面。

　　8.水泥改性土的摊铺

　　在没进行上层土料摊铺前，施工单位应严格按施工要求，用大型喷洒设备对已完成碾压的填筑面进行洒水湿润，以确保层间结合良好。并沿渠道纵向在开挖面或是填筑面进行开蹬，开蹬高度不大于土料的松铺厚度，以确保填筑材料与渠床或渠堤结合良好。

　　应采用进占法倾卸土料至指定地点。依据设计和安全施工的要求，确定超填范围，在超填边界岩渠道纵向设置表示，以确定土料的摊铺范围。

　　土料的松铺厚度，采用碾压试验所得的数据，一般的松铺厚度为30～35cm。采用推土机进行摊铺、整平，并人工持铁锹配合修补找平，表面的平整度不超过±5cm。在摊铺过程中，现场工作人员手持刻有标高的钢钎对摊铺厚度进行初检，测量人员采用全站仪测量对每层铺土厚度及高程进行跟踪检测，以确保铺土厚度和高程满足相关设计要求。

　　9.水泥改性土碾压

　　改性土的压实采用20t以上的凸块振动碾沿渠道轴线方向行走碾压。碾压遍数依据试验确定，即根据最大干密度确定达到设计提出压实度时所对应的遍数，但最少不少于6遍。一般前两遍为静碾，剩下的遍数为振动碾。采用进退错距法对土料进行碾压，行车速度控制在2～3km/h，相邻碾迹的大街宽度不小于碾宽的1/10，最小不小于30cm。由于碾压，会使部分改性土料碾压至超填范围以外，应配合人工手持铁锹，及时将超填范围以外的新鲜土料翻回碾压面，以减少土料的浪费。

　　10.压实度检测

　　为了充分反映压实工作面压实度是否满足设计要求，需按照《土工试验规程》SL237-1999规定的环刀法进行压实度检测，在达到相应试验碾压遍数时的压实厚度的下1/3处取样进行干密度检测，同时挖取探坑检查压实层间有无松散、剪力破坏等现象，并做好检测记录。遇到蒋石土或泥砾土时，应避开取样或才用灌砂法进行压实度检测。取样和检测标准长度150～200m的填筑渠段设置一个检验单元，1次/（100～200m3）且每层不少于3个点为宜，检测合格率≥95%，最小值≥设计值98%；取样位置应严格按照布设的取样点进行取样或是遵从监理工程师现场指定。每层填筑完成后，应在4h内完成质量检测，在6～8h内完成上土填筑。如不能及时跟进，要对填筑面做好防雨和保温等施工期的保护措施，并防止大型施工设备在上行驶。

　　11.资料整理

　　在水泥土拌制和填筑压实两个阶段，均需要监理和技术员旁站监督生产和施工，确保每个数据真实可靠，严格控制各项指标满足生产和施工要求。在这两个阶段所得的检测数据，要是及时整理、造册，上报监理备份。为工程日后的检查和验收，留有第一手资料。

　　三.注意事项

　　由于水泥改性土路拌生产方式与厂拌的不同，受天气和人为等诸多因素影响。因此要达到设计提出的质量要求，就需要付出更多的努力和关注更多的影响因素，才能确保生产和填筑的每一方水泥改性土的合格。

　　1.改性土拌制生产应充分掌握当地天气状况，避开大风、雨雪天气；

　　2.拌和场地应设置必要的排水设施，基础面的平整度不大于±5cm；

　　3.土料摊铺厚度要均匀，土料的最大粒径和级配要满足技术规定的要求；

　　4.水泥的用量要计算准确，摊铺均匀。拌和遍数要达标，不漏拌；

　　5.改性土的含水率需高于最有含水率1～3个百分点；

　　6.改性土摊铺前要对建基面洒水，摊铺厚度要均匀，厚度相差不大于±5cm；

　　7.碾压设备的行走要满足相关技术要求，不漏碾、欠碾或过碾。

　　8.改性土要尽可能的快速摊铺、快速整平、碾压密实、快速检测。

　　9.压实度检测要依照规范执行，确保检测数据真实可靠。

　　10.监理和技术员全过程旁站，做好施工记录和数据收集，及时整理造册，为后续施工抽检和验收保留第一手资料。

　　四.结束语

　　南水北调中线膨胀土（岩）渠段处理施工具有战线长、处理工程量大、时间紧和任务重等一系列的特点，加之膨胀土处理施工本身也是世界性的难题，这就更加重了南水北调中线工程的施工难度。自2011年11月开始摸索试生产，到2012年4月的正式生产，期间经历数月的摸索和磨合，经过全线工程技术和施工人员的共同努力，结合全线各改性土施工标段的特点，逐步总结摸索出了适合南水北调中线工程膨胀土（岩）渠段处理施工的方法，水泥改性土路拌施工法就是其中之一。解决了改性土施工中的技术问题，消除了影响改性土施工进度的因素，使得改性土施工逐步转向正轨，并突破了600万m3/月的生产能力（全线共计），圆满的完成了年初国务院南水北调办对中线膨胀土（岩）渠道处理施工下达的任务，即年底完成改性土总量的80%。消除了南水北调中线工程中又一个关键性制约项目，确保了全线工程按计划进行，为14年实现南水北调中线一期工程全线通水奠定坚实的基础。

　　参考书籍：

　　[1]《南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工工法》

　　（NSBD—ZXJ—4—01）

　　[2]《南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求》

　　（NSBD—ZXJ—2—01）

　　[3]《南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则》

　　（NSBD—ZXJ—4—02）

　　[4]《南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求》

　　（NSBD—ZXJ—2—02）

　　[5]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)

　　[6]《碾压式土石坝施工规范》SL274-2001)

　　[7]《土工试验规程》(SL237-1999)