地基水泥土换填施工技术
2015-07-10
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核心提示：通过对湿陷性黄土的地质分析，地基采取了水泥土换填处理措施。在分析了水泥、粘性土以及水泥土的本身特性，采取了符合其本身特性的施工技术措施，施工过程中严格控制原材料、施工工艺的质量，取得了比较理想的效果。
随着水泥土地基处理施工技术的发展，同行业中并没有针对这项技术进行详细的论述。本文通过具体施工实例，总结了根据水泥、粘性土以及水泥土的本身特性进行施工质量的控制，并取得了良好效果的施工经验。
1工程概况
神华准能新建铁路巴准线点岱沟站还建车站综合楼为六层框架结构，建筑面积10856.83平方米，其中一层面积3018.36平方米，二～五层每层面积为1670.8平方米，六层1073.01平方米；建筑高度23.58米，其中一层4.2米，二～五层3.9米，六层3.6米，建筑耐火等级为二级，其中一层设两个防火分区，二～六层每层各设一个防火分区，各两部疏散楼梯，均为封闭楼梯间。建筑设计使用年限为50年，抗震设防裂度7度。
场地勘探深度范围内的地基土主要为砂质黄土及砂岩泥岩互层，其表面层为砂质黄土：褐黄色、稍湿、中密，土质较均匀，岩芯散状，局部夹有钙质结核，厚度10～20m。其下面为砂岩泥岩互层：紫红色、灰白色，青灰色，强风化，泥质胶结，泥砂质结构，层状构造，岩芯呈柱状、块状，节长10～35cm，块径1～6m。地基承载力特征值fak=300kpa，该层未揭穿。
考虑到当地缺少石灰，因此设计采取的处理措施为：建设场地范围内湿陷性黄土全部挖除，基底下换填1：4水泥土至Ⅱ级普通土下不小于300mm，每层300mm厚，分层夯实，压实系数≥95%，换填后土层的地基承载力特征值不低于150kpa。水泥和土按照1：4的体积比进行配比，配比完成后的水泥土应按照《水泥土配合比设计规程》要求进行无侧限抗压试验、压缩试验、剪切试验，检测土体能否达到预定的压实系数及地基承载力特征值。
基坑开挖后经过设计单位、地勘单位、建设单位、监理单位到现场查看后，确定换填深度为3m。
2原材料的选择和检测
（1）土料的选择：现场基坑开挖出的土分为砂质黄土和粘性黄土，其中的砂质黄土具有湿陷性，不能作为水泥土换填的土料；其中的粘性黄土，现场查看不具有湿陷性，需要通过试验检测来确定是否能作为水泥土换填的土料。由于现场基坑中的粘性黄土数量不多，需要现场考察外运粘性土作为水泥土换填的土料。
（2）土料的检测：去现场粘性黄土和考察既定的取土场的土样送至第三方试验室进行检测，检测结果两种土样符合粘性土的要求，至此基坑现场的粘性黄土和取土场的粘性黄土确定为地基水泥土换填的土料，土料选择时不得使用含有盐渍土、膨胀土、冻土、有机质等不良粘性土料。
（3）水泥的选择：水泥作为唯一的稳定剂，其质量至关重要。考虑到水泥土的拌合、运输、摊铺、整平、碾压需要一个过程和一定时间要求，因此选择终凝时间相对比较长的复合硅酸盐水泥。通过考察当地水泥市场供应情况，决定采用初凝时间不小于4.5小时，标号为32.5水泥，进场后立即报监理工程师见证取样，待第三方实验室检测合格后方可投入使用。
（4）水泥土的检测：将水泥和土样送至第三方实验室，试验人员把水泥和土按照1：4的体积比进行配比，配比完成后的水泥土按照《水泥土配合比设计规程》要求进行无侧限抗压试验、压缩试验、剪切试验，检测结果土体能达到预定的压实系数及地基承载力特征值，将试验结果送至设计方，设计方复核无误后，最终确定上述水泥土的原材料可以使用。
3水泥土质量检验
（1）水泥换填土每层压实厚度为300mm，采用水准仪进行检测；水泥换填土每层压实压实系数≥95%，采用环刀法检测；换填完成后水泥土地基其承载力特征值不低于150kpa，采用静载试验确定。
（2）检测数量及部位。1）压实度检测：取样部位，采取分层取样检验，并在每层表面以下的2/3厚度处取样，取样点位置在各层的中间及离边缘150～300mm；取样数量，每200m2一个点。2）静载试验检测：本工程地基换填面积在3000m2以上，因此按照：每300m2至少应有1点，每一独立基础下至少应有1点。
4施工机械选择与工艺流程
4.1施工机械的选择
（1）拌合：采用组合式WDZ-600型稳定土拌合站进行水泥土的拌合，并且使用两台装载机配合搅拌设备进行上土料，水泥的上料为水泥罐配合自动上料系统。（2）运输：场外土运输采用挖掘机和自卸汽车，场内土运输采用自卸汽车。（3）摊铺、整平：粗平采用装载机，精平采用平地机。（4）碾压：采用22t的压路机和小型蛙式打夯机。（5）供电设备：TZH2-400-4型号发电机一台，由于现场的供电系统负荷不足。
4.2施工工艺流程
（1）拌合设备的标定：土料进料设备的标定和水泥进料的标定，标定时通知建设单位和监理单位现场见证，合格后方可投入使用。（2）场外土的运输：采用一台挖掘机挖土，四台自卸汽车运输。（3）土料的加工：不得有草皮，大块粒径要打碎、过筛，使其粒径不得超过50mm。（4）装载机上料：将合格的土料用装载机运输至拌合设备的料仓。（5）水泥土拌和：土料和水泥料经过拌合设备进行拌合，其时做好含水量检测与调整。（6）方格网的布设：按照自卸汽车的方量和虚铺厚度计算出面积，然后据此布设方格网。（7）水泥土的运输：拌合好的水泥土通过出料口进入自卸汽车料斗内，然后汽车运输的基坑内，卸水泥土拌合料时注意按预先布设好的方格网进行。（8）水泥土的摊铺、整平，粗平采用装载机整平，精平采用平地机，边角部位人工配合进行。（9）水泥土的施工层碾压：采用22t的压路机，边角部位采用小型蛙式打夯机配合，碾压时注意随着整平的步伐进行，尽量避免不超过水泥土的初凝时间。（10）压实度检测；压实和格后，通知第三方实验室和监理单位到现场进行检测。（11）进行下层换填（检测结果合格后）；（12）循环进行水泥土拌合、摊铺、整平、碾压、检测、压实度检测，即可完成地基换填水泥土的施工。
5施工过程的质量控制
（1）为防止下雨时地表雨水直接汇入基坑、冲刷边坡，基坑周围开挖排水沟和集水坑，且按开挖平面进行合理布置，配备足够水泵。
（2）材料的进场检测：本工程采用散装32.5复合硅酸盐水泥，按同一生产厂家、同一等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥，每500t做一次监理工程师见证取样检测，实验室检测合格后方可投入使用；同一取土场每5000立方米做一次监理见证取样检测，土料如有变化时必须再一次见证取样检测。
（3）组合式WDZ-600型稳定土拌合站的进场检验及使用前的计量标定。
（4）水泥土的拌和。拌和时要保证做到水泥土拌合料均匀、色泽一致，没有灰条、灰团和花面；拌和过程中，及时检查拌合料的含水量，含水量宜略大于最佳含水量。气温高时还应注意水泥土表面补水。
（5）水泥土的卸料。由专人负责指挥自卸汽车的倒料，严格按照已测设好的方格网进行倒料，以保证虚铺厚度的均匀。
（6）水泥土的摊铺和整平。拌合料虚铺厚度按350mm，用装载机将拌合料摊铺和整平。整平时分两道工序，即粗平和精平，粗平采用装载机，精平采用平地机，对边角部位平地机精平不到位的地方，可采用人工配合平地机机的方式进行。
（7）水泥土的压实。水泥土拌合料整平后，用低频高幅振动压路机（22T）在换填全宽内相邻交错排列进行碾压，由外侧向内侧进退式进行碾压。碾压时，重叠1/2轮宽，后轮超过两段的接缝处。压路机的碾压速度头两遍采用1.5～1.7km/h，以后采用2.0～2.5km/h。先静压2遍，再弱振1遍、强振2遍、弱振1遍，最后再静压2遍的操作程序收光平整表面。纵向搭接长度不小于2m，上下两层填筑接头错开3.0m以上。对局部表面不平整处要及时补平、补压。碾压完成后，按规定进行几何尺寸和压实标准检查。检查内容见表1，合格地段按规定进行后期修整养护，不合格处及时进行补压，直到合格为止，进入修整养护阶段。已完成的填筑地段要控制车辆通行，防止表层扰动破坏。
碾压时注意如下事项：1）碾压过程中，水泥稳定土的表面始终保持湿润，如水分蒸发过快，及时补洒少量的水。2）经过拌和、整形的水泥稳定土，在水泥初凝前或试验确定的延迟时间内完成碾压，并达到要求的密实度，同时无明显的轮迹。
（8）水泥土的养护。水泥土施工层经压实成型后，应及时进行洒水养护，保证施工层水泥土的合理含水量，避免水泥凝结时缺水。全部施工层完成后，采用洒水车洒水、薄膜或彩条布覆盖的方法保湿养护7d，每天洒水的次数视气候而定，以保证整个养护期间水泥土层表面始终保持湿润。
6水泥土地基的质量效果
水泥土地基施工完成后，进行洒水养护七天，然后开始做静载试验，结果表明其地基承载力已经达到400Kpa，远远大于设计承载力150Kpa，预期效果非常好。
参考文献：
[1]何锋.换填法在软基处理中的应用[J].科技咨询导报，2007（14）.
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