中小型水利工程水泥土地基處理施工方法及監理控制

陳加志

(宿遷市水利工程建設監理咨詢有限公司 223800)

魏曉祥

(沭陽縣水務局 223600)

范以宇

(宿遷江淮水利集團公司 沭陽 223600)

水泥土是通過在素土中拌入一定比例的水泥，使水泥和土充分拌和并進行壓實，水泥和土中的水分發生充分反應，在壓實成形后，水泥開始凝結產生強度，從而達到提高地基強度的目的。近年來，水泥土雖得到廣泛的研究和應用，但對于施工和監理，至今沒有統一的操作規程。目前，發表的相關文章，也大都是針對公路路基中的水泥土處理。公路路基具有開闊的施工面，而中小型水利工程的施工面局限性較大，兩者水泥土地基處理在施工方法及監理控制上有諸多不同。筆者通過在蘇州宿遷工業園區防汛泵閘工程中的實踐，介紹中小型水利工程水泥土地基處理的施工方法及監理控制要點。

1 工程概況

蘇州宿遷工業園區是江蘇省委、省政府實施“區域共同發展”、“加快蘇北工業化”、“實現宿遷更大突破”等一系列重大戰略決策的重要舉措，是蘇州宿遷兩市緊密合作共建的新型工業園區，位于宿遷市區西。

為提升蘇州宿遷工業園區的防洪排澇能力，2012年4月，在園區的東西南北四個角，分別開始興建為民河北閘站、為民河南閘站、利民河閘站和民便河東閘。2012年8月，主體工程完工，其中:為民河北閘站設計了水泥土地基處理方案。為民河北閘站位于宿遷市為民河與清水河交界處商住區的東北角，兼有防洪、補蓄水、排澇功能，共7 孔，其中:6 孔為泵室、1 孔為閘室。該閘站有上游聯接段、上游消力池段、泵閘室段、下游消力池段、下游聯接段，其中:上游聯接段平面尺寸為60m×15m、上游消力池段平面尺寸為35.6m×10m、泵閘室段平面尺寸為35.6m×11.5m、下游消力池段平面尺寸為35.6m×8.5m、下游連接段平面尺寸為60m×15m。泵閘室段及下游消力池段地基設計采用8%水泥土處理，其他段設計采用6%水泥土處理，壓實度設計均為97%。

2 施工準備

2.1 試驗檢測

用于本工程的水泥、土料在監理見證下，送有資質的檢測中心進行檢測，檢測項目有:

a.水泥原材檢測。本工程使用的P.O42.5 水泥，經檢測合格，初凝時間為184min，終凝時間229min，監理同意此批水泥在本項目中使用。

b.水泥劑量標準曲線試驗，測出在一定水泥劑量下EDTA的平均耗量，為復核拌和后水泥土的水泥劑量提供依據。

c.水泥土擊實試驗，測出水泥土最優含水率與最大干密度，為壓實度檢測提供依據。經檢測，本工程8%水泥土的最優含水率為15.9%，最大干密度為1.762g/cm3。

2.2 施工段劃分

中小型水利工程水泥土地基處理，因其各段設計的水泥劑量不一致，以及施工過程中的其他多諸多因素，一般不能一次性進行全部施工，而是分段施工。水泥土處理施工段一般與底板施工段相一致，以配合上部結構的施工。

2.3 基坑降排水

根據地質勘察報告，本工程水泥土基面以下20m范圍內均為粉質黏土，有一定的透水性，但其透水性不強，比砂土差。經分析，在泵閘室基坑周圍使用輕型井點法降水。通過輕型井點法降水，截住基坑外圍來水，抽排基坑內地下水，地下水位不再上升。

由于基底土質為粉質黏土，透水性不強，僅靠輕型井點降水，速度較慢。本工程在使用輕型井點降水的同時，輔以明排措施，即沿基坑外圍開挖排水溝，排水溝底部比基坑表面深70～100cm;在基坑中間開挖縱橫排水龍溝，龍溝底部比基坑表面深約30cm;在排水溝的兩個角開挖集水坑?；觾炔康乃ㄟ^龍溝排入基坑外圍的排水溝，再匯入到集水坑，然后用潛水泵統一抽排。

基坑降排水時，監理重點控制環節為:?根據土質，審批施工單位的降排水措施;?檢查降排水效果，要達到基坑表面無水、無彈簧土。

2.4 土料選擇與儲備

用于拌制水泥土的土料應就近選擇均質素土，無腐殖質、雜質、凍土，同時，含水率要適宜。本工程從河口20m 外的河岸上，在清除表層雜填土、腐殖質土后進行開挖，開挖深度約30cm，開挖土方量略大于將要施工的施工段體積。

土料開挖要掌握好時機。開挖的時機與土壤的天然含水量有關，如果地下水位較高，或降雨過后，要盡早開挖，以留出土料晾曬時間，如果土壤的天然含水量適宜，則可推遲開挖。

土料開挖完成后，遠離基坑邊緣堆置。為了減小堆置高度，同時，為了方便拌制水泥土，土料要分幾堆堆置。土料堆要用防雨布覆蓋，以防降雨浸泡土料，同時，也為了防止水分蒸發。如土料含水量偏大，要翻開晾曬，如含水量較小，要翻開灑水?？傊?，土料在水泥拌和前要保證含水率達到最佳程度。

土料含水率可用手握土團的方法進行判斷，如果土握在手中能夠成團，用手指輕捏即碎，即施工中常講的“手握成團、落地開花”，則說明土壤含水率達到最佳狀態，可用于拌制水泥土。

2.5 驗槽

在基面無水、基坑無彈簧土的情況下，且用于拌制水泥土的土料含水率已達到最佳狀態時，施工方挖除表面保護層，報請監理進行初步驗槽。對于受擾動而出現的彈簧土，監理初驗前應將其挖除干凈?；劢洷O理初驗合格后，由監理報請業主，組織設計、勘察、監理等單位組成聯合小組進行正式驗槽，經驗槽合格后方可進行水泥土施工。

3 施工過程

3.1 土料含水率控制

正式施工前，要現場實測用于拌制水泥土的土料含水率。根據實踐，素土的含水率控制在水泥土最優含水率的0～+2.5%左右，壓實度容易達到設計要求。如果現場實測的土料含水率與水泥土的最優含水率相差較大，監理應叫停該土料用于拌制水泥土。本工程水泥土的最優含水率為15.9%，經現場實測土料含水率，均在16.0%～17.5%之間，與“手握成團、落地開花”的經驗判斷法相差不大。

3.2 水泥土拌制

中小型水利工程，由于施工面的局限性，無法像公路工程那樣采用框格法控制素土鋪設量、用路拌機拌制水泥土。本工程水泥土拌制機械采用斗容為1m3的挖掘機，在基坑上專用平臺拌制。拌制前，用稱重法稱出挖掘機一平斗素土重量，作為初步控制水泥用量的標準，在此基礎上，按濕土重量的8%摻入水泥。

水泥土拌制前，拌制場地應整平、清表、碾壓，保證場地無雜土、雜質混入水泥土中。拌和遍數為3 遍，基本可以拌勻。在拌制的過程中，需有專人撿取土中的少部分土塊及雜物。

3.3 水泥劑量檢測

水泥土拌好后，在監理見證下，從中隨機選取土樣，送有資質的檢測中心檢測水泥劑量。經檢測，本工程泵閘室8% 水泥土各層的水泥劑量均在8.5%～8.9%之間，符合設計要求。

3.4 鋪土、壓實

鋪土厚度與壓實方式有關。本工程泵閘室段平面尺寸為35.6m×11.5m，施工面狹窄，無法采用大型碾壓機械碾壓。經分析比較，本工程壓實機具采用電動平板沖擊夯。平板沖擊夯在一定的鋪土厚度之內，沖擊力可以穿透土層，且因其自身重量較輕、沖擊力不大，在下層水泥土已凝結的情況下，仍可繼續施工上層水泥土，而不會破壞下層已凝結的水泥土結構，這點已經在施工過程中得到驗證。本工程所用的平板沖擊夯參數為:電壓380V、功率2.2kW、轉數2800 轉/min，沖擊次數420～625 次/min、跳躍高度40～65mm、沖擊力10kN、行進速度10～13m/min。

本工程鋪土厚度采用25cm，經現場開挖觀測，平板沖擊夯的沖擊力能夠穿透本施工層。同時，在已凝結的水泥土層上繼續施工時，在同樣的鋪土厚度下，經現場挖取下層已凝結的水泥土，其結構沒有因上層施工而破壞。

夯實過程中，需在現場進行壓實度檢測，從而控制夯實的遍數，判斷夯實的效果。經檢測，本工程使用平板沖擊夯夯擊6～8 遍，壓實度能夠達到97.0%，從而符合設計要求。在施工過程中，要嚴格控制夯擊遍數，以防壓實度不夠，同時，也要避免過夯，使已壓實的土體破壞。

在鋪土與壓實過程中，監理要重點控制壓實度與夯擊時間，既要保證水泥土每層壓實度都能達到設計要求，又要控制每層水泥土的施工時間必須在初凝前完成?？刂茐簩嵍?，重點是要控制土料含水率、鋪土厚度與壓實遍數;控制夯擊時間，重點是控制壓實機具數量，同時還需留有備用數量，以防施工機具出現故障時替換。本工程共投入7臺平板沖擊夯，其中5臺投入使用，兩臺備用，每層施工時間約200min，而本工程使用的P.O42.5 水泥初凝時間為184min，水泥土的初凝時間約在240min 以上，從而保證了每層水泥土在初凝前完成。

3.5 施工段之間的搭接

中小型水利工程水泥土地基處理一般是分塊分段進行。為了保證基礎的整體性，先施工段與后施工段之間要進行有效的搭接。本工程泵閘室段為最先施工段，在與上游消力池段及下游消力池段交接處每側均多施工100cm，在后施工段施工時，將搭接處做成臺階狀，并對搭接處進行夯實，從而保證了地基的整體性。

3.6 養護與防護

本工程水泥土地基處理于3月底～4月初進行，氣溫約在5～20℃之間，日平均氣溫約在10～15℃之間，氣溫不冷不熱，施工僅在夜間停頓，夜間未進行養護，但如氣溫較低，應加強覆蓋保溫，防止霜凍破壞土體結構;如氣溫較高，且施工間隔時間較長，應進行灑水養護。

水泥土施工期間及強度未完全達到設計值時，基坑外圍的降水措施不能撤除，以防地下水浸泡水泥土;每層水泥土施工停頓時，要用防雨布對完成后的水泥土進行及時覆蓋，以防降雨浸泡。

4 結 語

中小型水利工程水泥土地基處理的壓實機具應推廣使用電動平板沖擊夯，鋪土厚度為25cm。用此種施工方法，層與層之間可以停頓，施工組織要求不高，施工更加靈活。

影響水泥土質量的因素很多，但監理要重點控制土壤含水率、水泥劑量、鋪土厚度、壓實機具、壓實遍數、每層施工時間、壓實度等，特別是每層的施工時間，施工單位容易忽視，更應進行重點控制，以確保在初凝前完成。

1 王朋，王維濤.淺談水泥改良土施工工藝［J］.企業開發(下半月)，2009(7).

2 劉倩.西寧防洪工程水泥土回填加固地基施工方法及質量控制［J］.農業科技與信息，2011(6).

3 陳強，王輝，張偉彬.淺談黃土地區水泥土施工工藝的運用［J］.中國房地產業，2011(4).