浅谈水泥改性土施工工艺.doc

论粉砂段水泥改性土施工工艺 潘晓城/（中国水利水电第三工程局有限公司路桥分局）【摘要】：粉砂土作为路基填料时，属于难以压实的土类之一，这种土其结构松散，力学性质极不稳定，粘性含量小，持水能力差，压实的时候最佳含水量的控制显得非常困难，且压实稍有过度，成型土体的结构又很容易被破坏。文章结合粉沙、细沙层地区市政工程城市主干道为进一步提高路基尤其是路床结构的强度和稳定性，采用对路基路床下30cm进行4%水泥处治施工。结合施工实践，浅谈水泥改性土施工工艺，并对水泥改性土施工过程遇到的问题及处理措施进行介绍。【关键词】：粉砂；水泥改良土；施工；工艺61. 工程概况1.1. 工程简介本文以中兴路（清溪街东风路）市政道路工程K0+000K1+321.97段施工为背景，全长1321.97m，所处地貌单元为黄河泛滥冲积平原，位于中牟县城东部，为中牟县的一条南北向城市主干道，工程南起规划清溪街，北至东风路，全长1321.97米。道路标准断面型式为：50m（红线）-4.5m（人行道）-7m（非机动车道）-2.5m（绿化带）-22m（机动车道）-2.5m（绿化带）-7m（非机动车道）-4.5m（人行道）。其中在桩号0+8501+300路段路基为粉沙、细砂层，其结构松散，力学性质极不均匀。为增强路基强度，对车行道路床下30cm（分两层各15铺筑）路基掺水泥进行拌合和压实处理，施工时应先做试验段，在满足路基压实度及验收弯沉设计条件下，确定最佳水泥含量，方可进行全面施工。本次按4%水泥进行统计，共4860方。1.2. 砂性土特性及施工控制要点根据工程地质勘探报告，桩号0+8501+300路段路基为粉沙、细砂层。本土质结构松散保水性差，土体板结困难，在静凉一段时间或随着车辆上土工程中碾压，表面易形成35cm厚浮土层。该类土的最大干密度对水的敏感性较高，含水率高或低均不能很好的压实。粉粒和沙粒间的空隙没有粘粒来填充，虽然经过了碾压但整体性较差，很难达到较高的压实度。沙土的毛细孔发达，易吸水也易蒸发失水。施工时针对以上粉砂土特点：1.施工时为增强路基尤其是路床的强度和稳定性，对路基车行道路床下30cm（分两层各15cm铺筑）采用了4%水泥进行拌合压实处治。2.施工中试验检测人员进行含水量的检测工作，加强土的含水量控制，力求在最佳含水量范围内施工。3.针对沙土本身的内部结构，在施工中调整施工工艺，使用振动压路机往复作用保证粉质土的压实质量。4.粉土掺水泥施工在碾压结束后及时洒水养生及时补充一下表面散失的水份。2. 水泥改性土原理及作用水泥改性土通过在素土中拌入一定比例的水泥，使水泥和土充分拌合后进行碾压整平，使得水泥和土中的水分充分反应，碾压成形后水泥开始凝结产生强度，从而达到提高土基强度，消除土基失陷性的目的。这种方法硬化速度快，搅拌均匀，施工速度快，质量得以保证，适应于要求下承层具备较高的强度及整体性的工程，达到通过下承层提供给上部结构以足够支持，防止产生较大的变形。3. 施工准备3.1. 原材料准备土：本工程填料选用道路沿线路槽开挖的可利用土方，从颗粒结构分析来看，土样中粉粒含量较多，此类土塑性较差不易碾压成型。原材检测数据：在施工前，我们对原材料土场土样机水泥样品进行了详细的检测分析，并确定了水泥和土的拌合料击实标准。水泥改性土的颗粒组成最大粒料不应超过37.5mm，土的均匀系数应大于5，土中的有机质含量应小于10%。水泥土的最大干密度（1.8g/cm3）和最优含水率（11.2%），用以指导施工. 水泥：应使用初、终凝时间长的水泥以适应工艺要求，一般应要求初凝时间大于3h，终凝时间大于6h的水泥。水泥采用普通硅酸盐水泥，采用终凝时间较长标号为42.5级的水泥，快硬水泥、早强水泥及已受潮变质的水泥不得使用。在施工前，我们根据水泥土拌合料在试验室的检测结果，对其在不同延时条件下的力学指标和含水量进行了统计分析，得出以下结论，水泥改良土的抗压强度随时间的延长呈衰减趋势，含水量亦同。3.2. 施工人员、机械及检测设备配置水泥改性土施工受水泥最早凝结时间限制，施工过程是一个连续紧凑的过程，对施工组织要求较高，施工中不允许出现机械故障或由于工序不衔接等因素拖延或终止水泥改良土的施工，造成水泥改性土中的水泥凝结，从而导致水泥改良土施工的失败。因而要有合理的人员、机械配置。本着快检的原则应配备相应的试验及测量设备。4. 施工工艺及步骤施工工艺流程： 4.1. 路槽准备开工前进一步对路槽标高进行自检并将其表面的浮杂物清理干净，下承层检测合格后，进行水泥土施工，首先进行素土摊铺；采用框格法控制素土摊铺数量：框格取7*8m,松铺厚度18cm，并现场实测含水量，含水量控制在最佳含水量+23%，含水量较大时，翻开晾 晒，含水量不足时，及时进行洒水。（最佳含水率11.2%）。4.2. 施工放样在路槽恢复中线，每20m打设一桩，并在边缘外设指示桩。在指示桩上用明显标记标出水泥改良土边缘的设计高。4.3. 素土整平备土完成后，先用平地机将土刮平，测定含水量，当含水量较小时须用洒水车洒水，再用压路机静压12遍，使其表面平整，厚度均匀，并达到一定的压实度。该工序有利于水泥的均匀摊铺及拌合。4.4. 摆放和摊铺水泥布灰前应首先做好运送水泥时的防灰尘措施，拟采用彩条布覆盖方法且最好选择无大风（四级以上）的天气。将水泥均匀地摊铺在预定的路基方格上，表面应力求平整。在整平后的原状土面上按照拟定的比例将水泥均匀摊铺在土层上，人工摊铺、平整水泥，使水泥均匀。具体操作要点如下：根据计算的水泥用量和摆放间距，按石灰网格摆放水泥，并用刮板均匀摊开，尽量使每袋水泥的摊铺面积相等。4%水泥土最大干密度1.8/3,每平方水泥用量为1.80.150.04=10.8/,每袋水泥撒布4.6。在试验段施工中，具体按试验结果满足路基压实度及验收弯沉设计条件下，确定最佳水泥用量。撒布水泥采用机械配合人工的作业方法，平地机整平，人工填补找平，水泥要撒布均匀，施工中要严格控制水泥用量。拌和采用路拌法施工，首先要选择良好的拌和设备，拌和遍数根据试验段确定控制为至少2遍，拌和作业长度控制为半幅150m左右。路拌机每道拌合有效宽度为2.2m，水泥土拌合时，应注意每道搭接宽度不少于30cm，确保工作区内无漏拌。路拌机根据层厚调整拌合深度，确保本层拌合彻底，无夹层现象。水泥摊铺完成后路拌机及时开始拌合，拌合机应匀速、平稳行走，现场取5m/min行走速度,确保拌合均匀、深度一致。其次需重视含水量对施工的影响。含水量对水泥稳定土的碾压是一个特别敏感的指标，控制的好坏关系到压实成败。拌和好的混合料在碾压前含水量应高出最佳含水量2%左右。这样不仅保证了碾压工作的顺利进行，也尽量避免了稳定土起皮、“干弹”或“湿弹”现象。施工过程中要严格控制拌和深度和混合料均匀性。拌和深度应犁入下层0.51cm左右，以利上下层的粘结。拌和完毕后要求混合料均匀、色泽一致，没有灰条、灰团和花面，并取样试验，整个拌和过程应在1.5h内完要成。水泥土开始拌合后，应有专人跟踪拌和机，控制拌和机的拌合宽度，行走速度，对拌合效果进行现场实测。技术人员应在现场随机抽取若干部位，对拌合厚度，均匀程度，含水量、灰剂量等指标进行检测。我部施工时，压实厚度取15cm，含水量取最佳含水量+2%作为碾压前拌合料的控制含水量。4.5. 混合料整型碾压水泥拌和第2遍时推土机进行粗平，然后用重型压路机快速静压封面，这样可以防止土中水分的过早散失和表面的初次找平，再用PY160型平地机进行平整，平整时从两侧向中间进行，遍数一般12遍直到路拱及横坡符合设计要求、平整度满足规范要求，形成1.5%横坡，目视平整，对局部坑凹处用装载机配合人工进行找平。测量人员在现场跟踪测量，及时指挥司机准确精平，直到高程、横坡达到规范要求为止。如果含水量过大或过小，则采用翻晒或撒水的办法处理。紧跟着用平地机整平人工配合整型。整完后，用振动压路机快速静压一遍，以消除不平整处，再用人工进行精平，在整平过程中检查混合料的松铺厚度，按设计规定的坡度和路拱成型。整个整型过程一般应在1.5h内完成。在碾压过程中，应配备洒水车随时补充混合料表面散失的水份，保持混合料表面的潮润，初压采用22t振动压路机，对水泥土在半幅范围内进行碾压，静压1-2遍；复压采用22t（振动压路机振压34遍(叠压1/2，往返算1遍）,最后采用胶轮压路机揉压2遍，在碾压过程中检验压实度（最大干密度1.8），直到达到规定压实度为止。压实顺序按先两侧后中间，先慢后快，先静压1遍后振动压45遍最后静压1遍进行碾压，并保证当日拌好的混合料当日完成碾压，按照“先轻后重、先静压后弱振、再强振最后再静压”的原则进行碾压。直线段由两侧向中心碾压，每一碾压带与相邻碾压带相重叠1/2，使每一层整个厚度和宽度完全均匀压实。压路机碾压速度头两遍以采用1.52.0km/h为宜，复压、终压宜采用2.02.5km/h。压实后表面应平整、无轮迹或隆起裂纹、搓板及松皮等现象。水泥改性土宜在水泥初凝之前并在试验确定的延迟时间内完成压实，并达到规定压实度。碾压过程，如有“弹簧”、松散等现象，应及时翻开重新换料或用其它方法处理，使其达到质量要求。4.6. 接头处理及养生 前后作业的两个施工段衔接处，采取搭接拌和，前一段空出5m不进行水泥拌和和碾压，与下一段一起加水泥拌和施工。当不连续施工时，碾压结束后，在末端做斜坡，第二天开始摊铺新料时，将末端斜坡挖除，并挖成一横向（与路中心线垂直）垂直向下的断面。碾压完成后及时检测压实度、高度、厚度等指标，合格后专人洒水养护。当水泥改性土表面稍干时，应补充一下表面散失的水份。水泥土养生非常关键，需设置专门的养生班组，随时检查水泥土表面养生情况；在养生期间内禁止车辆通行，养生段落配备专用洒水车，在未施工一侧根据情况补充表面水份，防止水泥土表面失水而产生干缩裂缝。我部采用在碾压完成的表面进行洒水养生，养生23天后，在表面摊铺一层素土进行覆盖配合养生。5. 水泥土施工注意事项1、在现行规范中水泥改性土最大干密度是以室内重型击实、标准养护时取得的数值为标准，这就使得施工现场压实后实测的压实度很难达到要求，工地强度和室内试验也不一致。因此，在实际工作中，一方面应该使用高效率的拌和机械，并使拌和、整平、碾压几道工序紧紧相接，尽可能缩短从加水到压实的间隔时间；另一方面建议在现场取1.53.5h的水泥改性土样，测定其最大干密度，作为现场压实度控制的标准。2、水泥土施工应认真做好前期准备工作，如：施工段落位置、原土性质、水泥性能、水泥土的技术条件、施工设备及其性能、技术人员及工人以及天气条件等方面进行充足准备。3、水泥改性土的压实，必须配备20t或更重的设备重碾，否则难以达到96%的压实度，如果碾重不足而仅靠增加碾压遍数，往往达不到要求，同时也应避免片面强调压实度而过度碾压。对于水泥改性土这类结构层，在满足强度的条件下，可适当降低压实度，以减少剪切破坏。4、水泥土施工应注重过程控制。即在施工过程中应从严控制各项指标满足施工要求，如：素土的摊铺厚度、拌合前及拌合后的含水量、水泥剂量、拌合均匀程度、碾压顺序及组合形式等都应在施工过程中及时修正并完成水泥稳定土混合料的含水量控制不一定以最佳含水量为好，而应根据天气、气温情况综合确定。5、确定好合理的作业长度，保证撒布好水泥的段落在4h内完成拌和、整平