CN110565618A - 一种水泥改性土施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种膨胀土处理工艺技术领域，尤指一种水泥改性土施工工艺，主要包括以下步骤：第一步、测试膨胀土料的膨胀等级，并对填换的水泥改性土进行物理性试验和击实试验；第二步、检测并调控水泥改性土性质后进行掺拌填筑准备；第三步、采用机械设备进行作业施工；第四步、对填筑施工的水泥改性土的施工质量进行质量控制与检测；第五步、实时检测与定时养护；本发明用以改良渠段、施工段的膨胀土与施工质量，保证了膨胀土水泥改性效果及改性土料填筑质量，通过调整施工数据到标准参数可快速实现高含水率速降、超大土团破碎、提高了水泥拌和均匀性等功能，同时施工操作高效简单，质量可控，施工可靠，节约成本，具有明显的社会效益和经济效益。

Description

一种水泥改性土施工工艺

技术领域

本发明涉及一种膨胀土处理工艺技术领域，尤指一种水泥改性土施工工艺。

背景技术

在水利施工中，位于坡岗地段的渠段施工，施工领域地形相对起伏，渠基基础主要为土质边坡，覆盖层较厚，且渠基土具有中等弱膨胀性，中等弱膨胀性的土属于膨胀土，是一种浸水后体积剧烈膨胀，失水后体积显著收缩的黏性土，由于土中含有较多的蒙脱石、伊利石等黏土矿物，故亲水性很强，当天然含水率较高时，浸水后的膨胀量与膨胀力均较小，而失水后的收缩量与收缩力则很大；天然孔隙比愈大时，膨胀量与膨胀力愈小，收缩量与收缩力则大些，膨胀土对建筑物会造成严重危害，对膨胀土地基应当做好地表的防渗与排水措施。

由于膨胀土是一种遇水膨胀、失水收缩的特殊土，其具有多裂隙性、超固结性、崩解性、风化性，极易受气候和环境影响剧烈变化等性质，导致膨胀土地区的建筑、铁路、公路、机场、水利工程等经常遭受巨大的破坏，造成重大的经济损失，因此在膨胀土地区开展工程建设，首先要考虑如何处理膨胀土的问题，如何进行处理工作并更新填筑是目前面临的操作性问题，而在膨胀土改性处理完成的同时，如何严谨高效地进行施工质量监控亦是一个严峻的工作问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在公开一种膨胀土处理工艺技术领域，尤指一种水泥改性土施工工艺。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水泥改性土施工工艺，其特征在于，所述的施工工艺主要包括以下步骤：

第一步、测试膨胀土料的膨胀等级，并对填换的水泥改性土进行物理性试验和击实试验；

第二步、检测并调控水泥改性土性质后进行掺拌填筑准备；

第三步、采用机械设备进行作业施工；

第四步、对填筑施工的水泥改性土的施工质量进行质量控制与检测；

第五步、实时检测与定时养护。

优选地，所述第一步具体还包括步骤：

1)通过检测膨胀土料的天然含水率、塑限含水率、自由膨胀率，以判别开挖的膨胀土料的膨胀等级；

2)采用EDTA滴定法确定水泥改性土中水泥的适宜掺量，以检测填换的水泥改性土。

优选地，所述第二步具体还包括步骤：

1)选用旋耕机对施工场地的土料进行破碎与旋耕翻晒，翻晒次数为至少一次，翻晒时间为30～40min，翻晒土厚度为至少25cm；

2)检测破碎施工后的施工质量，包括对碎土含水率与土团级配的检测与控制，其中控制碎土含水率等于或低于所述第一步检测的塑限含水率，控制土团级配标准为：进入填筑仓面的土块粒径等于或小于10cm，其中粒径为5cm～10cm的土块含量等于或少于5％，粒径为5mm～5cm土块的含量等于或少于50％；

3)符合施工质量后，采用路拌法进行水泥掺拌施工以获得水泥改性土，选取75m×25m的施工场地，按规划的份量准备水泥掺量，以待铺筑在破碎的土料上。

优选地，所述第三步采用挖掘机、旋耕机、推土机、自卸汽车、振动压路机进行施工作业；具体还包括步骤：

1)采用推土机将第二步步骤3)中准备的水泥均匀撒在破碎的土料之上，土料厚度为15cm；

2)采用旋耕机拌合水泥与土料，以拌合均匀形成水泥改性土，拌合时间至少30min；

3)按照质量比在水泥改性土上雾喷增补3％～5％的水份，以补充施工期间土料含水率的损耗。

优选地，所述第四步还包括步骤：

1)采用水泥含量标准差控制与检测水泥改性土拌合施工是否均匀，施工初期每次拌合批次等于或小于600m²，检测时抽取样品6-8个，样品重量≥30g；

2)检测施工质量符合后，进行现场碾压试验时，在试验基础上进行水泥改性土碾压填筑施工；

3)对水泥改性土填筑施工质量检测，检测范围包括水泥改性土的压实密度、含水率、透水率和自由膨胀率。

优选地，所述第五步检测养护还包括步骤：填筑层每层依次填筑及碾压，且逐层碾压后于4h内完成质量检测，在6～8小时内完成上土覆盖，对填筑面和建基面做防雨和保湿保护措施，防止大型施工设备行驶，并对局部弹簧土、层间光面、层间中空、松土层或剪切破坏实时监控处理。

优选地，所述第四步步骤1)的水泥含量标准差的判断方式为：采用EDTA滴定法测定水泥含量，水泥含量比重的平均值≥规划的水泥掺量比重，弱膨胀水泥改性土水泥含量标准差≤0.7，中膨胀水泥改性土水泥含量标准差≤0.5。

优选地，所述第四步步骤2)中，碾压试验在4h内完成，通过碾压试验确定碾压机具吨位、铺土厚度、碾压遍数、碾压速度及振动频率施工参数，并应用于填筑施工。

优选地，所述第四步步骤3)检测判断方式为：水泥改性土的压实密度等于或大于0.96，含水率为1％～2％，透水率等于或小于1×10^-5cm/s，自由膨胀率等于或低于40％。

本发明的有益效果体现在：本发明通过高效率的水泥改性土施工以改良渠段、施工段的膨胀土与施工质量，保证了膨胀土水泥改性效果及改性土料填筑质量；本发明设定的有效的工作标准参数，通过调整施工数据到标准参数可快速实现高含水率速降、超大土团破碎、提高了水泥拌和均匀性等功能，同时本发明将工程特点与现场实情况相结合，以及与科学管理制度的综合运用，使施工操作高效简单，质量易于控制，施工更加安全可靠，亦可以节约施工成本，具有明显的社会效益和经济效益；本发明还可以在常规工序交验制度的基础上增加了影像留存制度，通过对水泥改性土施工的工序验收进行拍照留存，保证了原始记录的可追溯性。

首先本发明通过测定膨胀土料的膨胀等级并对水泥改性土进行试验，确定水泥改性土最大干密度和最优含水率，作为水泥改性土料现场碾压试验压实度计算值，利于后续的填筑施工准备并且较好地掌控填筑质量，然后通过水泥含量标准差控制与检测水泥改性土拌合施工是否均匀从而监控拌合质量，并在现场碾压试验时时在试验基础上进行水泥改性土碾压填筑施工，最后通过实施检测填筑施工质量而进行实时监督改进；本发明还可以通过质量控制方法以监控保证施工质量，完成控制与检测同步进行的质量掌握过程。

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施方式：

一种水泥改性土施工工艺，所述的施工工艺主要包括以下步骤，每个步骤开展时需要进行影像留存，对产品质量的检查起到追踪溯源的作用：

第一步、测试膨胀土料的膨胀等级，并对填换的水泥改性土进行物理性试验和击实试验；具体还包括步骤：

1)通过检测膨胀土料的天然含水率、塑限含水率、自由膨胀率，以判别开挖的膨胀土料的膨胀等级；根据自由膨胀率判别膨胀等级：65％≤自由膨胀率FS<90％为中膨胀土，40％≤自由膨胀率FS<65％为弱膨胀土；进行水泥改性土室内击实试验(湿法，设计水泥掺量)，确定水泥改性土最大干密度和最优含水率，作为水泥改性土料现场碾压试验压实度计算值；

2)采用EDTA滴定法确定水泥改性土中水泥的适宜掺量，以检测填换的水泥改性土；

第二步、检测并调控水泥改性土性质后进行掺拌填筑准备；具体还包括步骤：

1)选用旋耕机对施工场地的土料进行破碎与旋耕翻晒，翻晒次数为至少一次，翻晒时间为30～40min，翻晒土厚度为至少25cm；

2)检测破碎施工后的施工质量，包括对碎土含水率与土团级配的检测与控制，其中控制碎土含水率等于或低于所述第一步检测的塑限含水率，控制土团级配标准为：进入填筑仓面的土块粒径等于或小于10cm，其中粒径为5cm～10cm的土块含量等于或少于5％，粒径为5mm～5cm土块的含量等于或少于50％；

3)符合施工质量后，采用路拌法进行水泥掺拌施工以获得水泥改性土，选取75m×25m的施工场地，按规划的份量准备水泥掺量，以待铺筑在破碎的土料上

第三步、采用机械设备进行作业施工；机械设备采用挖掘机、旋耕机、推土机、自卸汽车、振动压路机进行施工作业；具体还包括步骤：

1)采用推土机将第二步步骤3)中准备的水泥均匀撒在破碎的土料之上，土料厚度为15cm；

2)采用旋耕机拌合水泥与土料，以拌合均匀形成水泥改性土，拌合时间至少30min；

3)按照质量比在水泥改性土上雾喷增补3％～5％的水份，以补充施工期间土料含水率的损耗，由于水泥土在化学反应过程中产生大量的热量，加速了水分蒸发，本发明对水泥改性土增补3％～5％含水率，可弥补由于水化反应和施工时间造成土料含水率损耗，保证碾压填筑施工土料整体的含水率保持在最优含水率范围。

第四步、对填筑施工的水泥改性土的施工质量进行质量控制与检测；具体还包括步骤：

1)采用水泥含量标准差控制与检测水泥改性土拌合施工是否均匀，施工初期每次拌合批次等于或小于600m²，检测时抽取样品6-8个，样品重量≥30g；拌合施工质量的均匀即拌合均匀性是否合格，检测频率及数量视工程规模而定，抽取检测的样品至少为6个；水泥含量标准差的判断方式为：采用EDTA滴定法测定水泥含量，水泥含量比重的平均值≥规划的水泥掺量比重，弱膨胀水泥改性土水泥含量标准差≤0.7，中膨胀水泥改性土水泥含量标准差≤0.5；

2)检测施工质量符合后，进行现场碾压试验时，在试验基础上进行水泥改性土碾压填筑施工；碾压试验在4h内完成，通过碾压试验确定碾压机具吨位、铺土厚度、碾压遍数、碾压速度及振动频率施工参数，并应用于填筑施工；

3)对水泥改性土填筑施工质量检测，检测范围包括水泥改性土的压实密度、含水率、透水率和自由膨胀率，检测判断方式为：水泥改性土的压实密度等于或大于0.96，含水率为1％～2％，透水率等于或小于1×10^-5cm/s，自由膨胀率等于或低于40％；

第五步、实时检测与定时养护，检测养护还包括步骤：填筑层每层依次填筑及碾压，且逐层碾压后于4h内完成质量检测，在6～8小时内完成上土覆盖，对填筑面和建基面做防雨和保湿保护措施，防止大型施工设备行驶，并对局部弹簧土、层间光面、层间中空、松土层或剪切破坏实时监控处理；

同时对于水泥改性土填筑施工质量检测中，还包括质量控制方法：

S1、填筑前期准备：渠道填筑前，清除表层杂物或有机物，包括腐耕土、淤泥、树根、树枝、草、垃圾等，挖方渠道的保护层剥离完成后及时启动水泥改性土的换填工作；

S2、控制水泥改性土的含水率：对于水泥改性土中的土料，当天然含水率超出±2％范围时对其进行翻晒或喷雾处理；水泥改性土中的土料最佳天然含水率控制在±2％范围内，若超出范围导致其偏高或偏低时，需要及时进行适当地翻晒或喷雾处理，与控制天然含水率在指定范围内；

S3、控制水泥改性土的特性：监控水泥改性土的自由膨胀率为等于或低于40％，压实度等于或大于0.96，透水率等于或小于1×10-5cm/s，以防止过压；水泥改性土的含水率为1％～2％；

S4、拌合水泥改性土：对特性符合要求的水泥改性土料进行完全拌合，然后上堤填筑；对条件合格的水泥改性土料进行拌合，拌合后及时上堤填筑，填筑施工过程中，需进行逐层填筑，每一层填料经过碾压、取样检查合格后，继而进行第二层填筑，并依次碾压及检查；

S5、控制填筑深度：填筑水泥改性土时控制厚度为25～40cm；填筑时采用压路机振动碾压以压实填筑土料，沿填方渠道轴线方向前进或后退，以利用全振进退错距法碾压，碾压次数为两次或以上，碾压速度控制在2～4km/h内；

S6、控制填筑成型：填筑过程中，控制外坡面以台阶状结构填筑成型；为使处理层与边坡更好地结合，外坡填筑时填筑成型为台阶状，每层填筑时超填土料，填筑完成后按照设计坡比进行削坡修整成设计边坡；

S7、控制填筑土块粒径：进入填筑仓面，控制填筑的土块路径为等于或小于10cm；其中粒径为5cm～10cm的土块含量控制在5％以内，粒径为5mm～5cm的土块含量控制在50％以内；

S8、控制质量检测时间：每层水泥改性土料完成填筑及碾压后，在4h的时间内完成质量检测，并在6～8h的时间内完成上土覆盖；同时，对填筑面与建基面做应对的防雨和保湿等保护措施，并防止大型施工设备在其表面行驶；

S9、控制填筑坡面坡度：控制相邻的施工段的作业面为依次均衡上升；当相邻的施工段与施工段之间出现高坡时，以设置斜坡坡面相接，坡度不陡于1:5；当高差大时选用缓坡，待下一施工段施工时，在坡面上开挖小台阶，小台阶的高度为一层虚铺土的厚度，通过小台阶利于下一施工段逐层填筑；

S10、气候性填筑控制：控制气候变化的施工措施，当雨季施工时，实时做出雨水防护措施，避免土料受到雨淋；当施工过程中降雨时，暂停施工以避免雨中施工，同时对已摊铺的工作面进行快速密实碾压、封面并进行工作面防雨覆盖；

S11、改进性填筑控制：控制水泥改性土铺料与碾压工序为连续性施工工序；当填筑层检验合格后，对于未能连续性施工的填筑层进行清除杂物后再复压处理并进行复检；由于验收合格后因故未能持续施工的填筑层，因搁置较久或经过雨淋干湿交替，导致表面产生疏松层时，因此复工前应进行清除后再复压处理，并进行复检；

S12、实时控制填筑效果：控制施工过程中出现的突发情况，当发现局部弹簧土、层间光面、层间中空、松土层或剪切破坏时，实时解决并重新检验填筑质量，检验合格后继续施工；

更具体地，机械设备采用挖掘机、旋耕机、推土机、自卸汽车、振动压路机进行施工作业，操作方式为：

1)通过挖掘机在开挖膨胀土、挖方渠道时应用，采用挖掘机作业时，保持工作位置平坦稳固，工作前履带制动，对轮胎式挖掘机的支腿做好防滑移工作，车身方向与挖掘工作面延伸方向一致，操作时进铲或提斗力度适中；对吊杆顶端的滑轮和钢丝绳进行保养、检修拆换时，将铲斗和吊杆吊运至地面，然后进行维修；防止铲斗从运土车辆的驾驶室顶上越过，向运土车辆卸土时，降低铲斗高度，防止偏载或砸坏车厢；

2)采用旋耕机翻晒、拌合水泥与土料等，以拌合均匀形成水泥改性土，拌合时间至少30min；

3)采用推土机将水泥均匀撒在破碎的土料之上，推土机作业时，推土机上下坡的坡度≤30°，在横坡上作业的横坡坡度≤10°，下坡时采用后退下行，并按需采用辅助制动；在陡坡、高坎上作业时，避免铲刀超出边坡的边缘，送土结束换成倒车档后再提铲刀倒车；在垂直边坡的沟槽作业时，其沟槽深度，对大型推土机不超过2m，对小型推土机不得超过1.5m，防止推土机刀片推坡壁上高于机身的孤石或土块；推土机在摘卸推土刀片时，按便于挂装设计；

4)振动压路机在本实施例中用于碾压试验与施工中，利用自身的重力和振动以压实各种建筑和筑路材料，以压实水泥与碎土形成压实度足够的水泥改性土；作业时，起振和停振在压路机行走时进行，避免在坚硬路面上行走时振动；对于碾压松软虚铺改性土时，先静压2-3遍，然后振动碾压；在主离合器脱开后进行对换向离合器、起振离合器和制动器的调整工作，未起振的情况下禁止调节振动频率；

5)采用自卸汽车用于卸货，本实施例主要用于卸土，通过发动机动力驱动液压举升机构，将其车厢倾斜一定角度卸货，并依靠车厢自重使其复位；保持车辆装土场地平整坚实，当用机械装土时，汽车就位后应拉紧手刹，装载均匀，不得偏载；在陡坡、高坡、坑边或填方边坡卸土时，保持停卸地点平整坚实，地面若有反坡，与边缘必须保持安全距离；在危险地段卸土时，应检查实地情况后逐步按指导作业；当装载高度超过车厢栏板时，平稳行驶，避免紧急加速或紧急制动；卸料起斗时，检视上空有无电线，防止刮断。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种水泥改性土施工工艺，其特征在于，所述的施工工艺主要包括以下步骤：

第一步、测试膨胀土料的膨胀等级，并对填换的水泥改性土进行物理性试验和击实试验；

第二步、检测并调控水泥改性土性质后进行掺拌填筑准备；

第三步、采用机械设备进行作业施工；

第四步、对填筑施工的水泥改性土的施工质量进行质量控制与检测；

第五步、实时检测与定时养护。

2.根据权利要求1所述的一种水泥改性土施工工艺，其特征在于，所述第一步具体还包括步骤：

1)通过检测膨胀土料的天然含水率、塑限含水率、自由膨胀率，以判别开挖的膨胀土料的膨胀等级；

2)采用EDTA滴定法确定水泥改性土中水泥的适宜掺量，以检测填换的水泥改性土。

3.根据权利要求1所述的一种水泥改性土施工工艺，其特征在于，所述第二步具体还包括步骤：

1)选用旋耕机对施工场地的土料进行破碎与旋耕翻晒，翻晒次数为至少一次，翻晒时间为30～40min，翻晒土厚度为至少25cm；

2)检测破碎施工后的施工质量，包括对碎土含水率与土团级配的检测与控制，其中控制碎土含水率等于或低于所述第一步检测的塑限含水率，控制土团级配标准为：进入填筑仓面的土块粒径等于或小于10cm，其中粒径为5cm～10cm的土块含量等于或少于5％，粒径为5mm～5cm土块的含量等于或少于50％；

3)符合施工质量后，采用路拌法进行水泥掺拌施工以获得水泥改性土，选取75m×25m的施工场地，按规划的份量准备水泥掺量，以待铺筑在破碎的土料上。

4.根据权利要求1所述的一种水泥改性土施工工艺，其特征在于，所述第三步采用挖掘机、旋耕机、推土机、自卸汽车、振动压路机进行施工作业；具体还包括步骤：

1)采用推土机将第二步步骤3)中准备的水泥均匀撒在破碎的土料之上，土料厚度为15cm；

2)采用旋耕机拌合水泥与土料，以拌合均匀形成水泥改性土，拌合时间至少30min；

3)按照质量比在水泥改性土上雾喷增补3％～5％的水份，以补充施工期间土料含水率的损耗。

5.根据权利要求1所述的一种水泥改性土施工工艺，其特征在于，所述第四步还包括步骤：

1)采用水泥含量标准差控制与检测水泥改性土拌合施工是否均匀，施工初期每次拌合批次等于或小于600m²，检测时抽取样品6-8个，样品重量≥30g；

2)检测施工质量符合后，进行现场碾压试验时，在试验基础上进行水泥改性土碾压填筑施工；

3)对水泥改性土填筑施工质量检测，检测范围包括水泥改性土的压实密度、含水率、透水率和自由膨胀率。

6.根据权利要求1所述的一种水泥改性土施工工艺，其特征在于，所述第五步检测养护还包括步骤：填筑层每层依次填筑及碾压，且逐层碾压后于4h内完成质量检测，在6～8小时内完成上土覆盖，对填筑面和建基面做防雨和保湿保护措施，防止大型施工设备行驶，并对局部弹簧土、层间光面、层间中空、松土层或剪切破坏实时监控处理。

7.根据权利要求5所述的一种水泥改性土施工工艺，其特征在于，所述第四步步骤1)的水泥含量标准差的判断方式为：采用EDTA滴定法测定水泥含量，水泥含量比重的平均值≥规划的水泥掺量比重，弱膨胀水泥改性土水泥含量标准差≤0.7，中膨胀水泥改性土水泥含量标准差≤0.5。

8.根据权利要求5所述的一种水泥改性土施工工艺，其特征在于，所述第四步步骤2)中，碾压试验在4h内完成，通过碾压试验确定碾压机具吨位、铺土厚度、碾压遍数、碾压速度及振动频率施工参数，并应用于填筑施工。

9.根据权利要求5所述的一种水泥改性土施工工艺，其特征在于，所述第四步步骤3)检测判断方式为：水泥改性土的压实密度等于或大于0.96，含水率为1％～2％，透水率等于或小于1×10^-5cm/s，自由膨胀率等于或低于40％。