1、南水北调中线一期工程总干渠沙河南黄河南（委托建管项目）焦作 2 段第一施工标段桩号： 41+400 46+500（合同编号： HNJ-2008/J2/SG-001）渠道贴坡水泥土垫层试验报告批准： 审核： 编制： 河南省水利第二工程局南水北调中线工程焦作 2 段一标项目部二 O 一一年十二月二十七日南水北调中线一期工程总干渠焦作 2 段第一施工标段 渠道贴坡水泥土垫层试验报告一 、工程概况本标段为焦作 2 段第一施工标段，设计桩号为41+40046+500，渠段长度 5.1km，其中明渠长 5.1km，根据总干渠焦作 2 段一标城区段变更方案要求。我标段对41+40043+100 过水断面渠底
2、和渠坡全断面铺设 0.3m 厚水泥土垫层（水泥掺量 8%） ；43+10044+100 挖填分界线以上左右渠坡铺设 0.3m 厚水泥土垫层（水泥掺量 8%） ，压实度不小于 98%。二 、试验依据土工试验规程SL237-1999碾压式土石坝施工规范DL/T5129-2001渠道防渗工程技术规范SL 18-2004土样击实试验报告水泥土换填试验方案NZS(Jze1)X001-1-11BG 等相关设计图纸三、试验目的3.1、贴坡水泥土试验的目的是为了确保南水北调中线一期工程质量，提高渠道安全性。检验所选用施工机械的适用性及其性能的可靠性。3.2、核查水泥土压实后是否能够达到设计要求的压实度。3.3
3、、选定合理的施工压实参数，主要包括：铺料厚度、水泥掺量、所用土料含水量的适宜范围（包括环境因素对含水率的影响） 、拌合方式及施工时段、压实机具、压实方法和压实遍数等。3.4、优化选取质量好、进度快、成本低的施工方案，确定渠道贴坡水泥土的质量控制技术要求和检测方法，为现场施工提供依据。四、试验设备及主要碾压设备根据中线局有关规定，水泥土拌合采用厂拌设备；由于水泥土换填厚度较薄，如果采用水平摊铺碾压，需要超填方量较大，投资增加较多，层间结合面处理时间较长，对工程进度影响较大。参照穿黄工程渠道贴坡水泥土施工方法，选用改进型 RWCQY12 型渠道水泥土衬砌机进行水泥土摊铺碾压。表 1 水泥土摊铺碾压
4、机主要技术参数序号 名称 技术参数 备注1 压实宽度（mm） 1400 2 滚筒直径（mm） 600 3 滚筒数量 24 单个滚筒激振力(（KN） 235 单个滚筒驱动功率(KW) 116 刮板摊铺宽度(m) 27 螺旋摊铺宽度(m) 1.88 螺旋输送器转速（r/min） 1369 调整幅度 (cm) 510 输送带规格(mm) 650*10*411 一级输送功率(kw) 412 二级输送功率(kw) 4*213 送料速度（m/sec ） 1.614 振实牵引方式 钢绳牵引15 振实牵引功率(kw) 5.516 振实牵引功率(m/min) 317 布料车牵引方式 钢绳牵引18 布料车牵引功率
5、(kw) 419 布料车牵引速度(m/min) 620 密实度 98%21 钢绳规格(mm) 10/1222 运行模式 手动23 控制方式 手动按钮24 效果精度(mm) 5（2m*2m）规范表 2 试验用机械及仪器设备配置计划表机械及仪器设备名称 型号及规格 数 量挖掘机 1m3 1 台自卸汽车 20t 2 辆装载机 50 2 台改良土厂拌拌和站 MWBG 1 套壤土破碎机 YST600 1 套渠道水泥土衬砌机 RWCQY12 1 套电子天平 称量 500g、感量 0.01g 1 台电子秤 称量 15kg、感量 1g 1 台烘箱 2000w 1 台环刀 500 10 个皿盒 中号 10 个全
6、站仪 拓普康 1 台EDTA 滴定仪器设备 1 套五. 试验用料的来源根据下发的南水北调中线一期工程总干渠焦作 2 段渠道水泥土试验技术要求及NZS(Jze1)X001-1-11BG图纸中规定，水泥使用 42.5 强度等级的普通硅酸盐水泥，土料使用回填后的削坡土。故水泥采用已报批厂家的合格 42.5 等级普通硅酸盐水泥，土料从已回填渠道桩号 41+80041+850 处内边坡削坡取土运至壤土破碎加工场进行破碎筛分使用改良土厂拌拌和站进行拌合。5.1 土料：施工土料采用建管处要求的削坡土料送检。表 3 土料各项指标检测项目 粘粒含量 塑性指数 有机质含量 可溶盐含量 树根草根检测结果 21.7%
7、 19.5% 0.20% 0.04% 无5.2 水泥：水泥土所掺水泥采用 42.5 强度等级的普通硅酸盐水泥，水泥厂家为焦作中晶水泥有限公司。5.3 水泥土击实参数表 4检测项目 最大干密度 最优含水率 水泥参量检测结果 1.77g/cm3 13.4% 8%参照南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定（试行） ，初拟水泥改性土含水率宜控制在最优含水率（+1%+3%） 。由于本标段渠道内坡水泥土较薄，采用渠道水泥土衬砌机全断面摊铺碾压，面积较大考虑水份损失，拟选 16%、18%、20%三种含水率。六.水泥土垫层现场碾压试验工作6.1、渠道坡面水泥土铺土压实试验参数及施工技术要求试验区
8、长 20m,宽度 12.52m，碾压 4、6、8 遍后分别测沉降量，用环刀法取样做干密度检测。表 5 施工参数见，碾压机械 RWCQY12 型渠道水泥土衬砌机机械参数 单个滚筒激震 23（KN）压实系统自重 2.46(T)试验参数 1. 选 2、4、6 三种碾压遍数2. 选 30、20、10三种成型厚度1、水泥土配比准确，混合料拌和均匀。2、试验区铺土采用 RWCQY12 型渠道水泥土衬砌机摊铺找平、统一震碾，并配备人员参与整平作业，确保试验区土料表面平整。3、震实过程中没有发现局部“弹簧土” 、层间中空、松土层或剪切破坏等质量问题。4、已铺土料表面在压实前被晒干时，应洒水润湿。5、低温时施工
9、：负温施工时应取正温土料；装土、铺土、压实、取样等工序，采取快速连续作业；土料压实时的日平均气温在 0以上。6、从拌合到压实成型的时间控制在 4h 之内。6.2、试验场地的选择及整理按上报方案计划在渠道桩号43+43043+450 右渠堤半挖半填段范围内选取面积为 243m2（20m12.52m）的区域作为本次贴坡试验的试验区。经驻地监理工程师沟通进一步优化试验区域。首先将原坡面预留保护层削除 30cm 削坡过程中由测量人员控制削坡边线及坡比（坡比为 1:2）相对平整度误差控制在-2cm/2m。削坡过程中先使之露出原渠提土料压实层，而后采用人工精削至设计断面，由试验室对渠道坡面压实度进行检测达
10、到设计压实度值（压实度 98%） ，经试验压实度检测，符合设计指标，能满足试验要求。本次削坡每天投入人工*人挖掘机 1 台，清理基础面*天，施工效率不算太快。6.3、土料的粉碎、拌合、装、运根据试验计划，本次水泥土垫层试验共需水泥土料压实方64.8m3松铺系数暂时按 1.5 计算，共需松散水泥土料 97.2 m3考虑到土料拌合、运输、铺料过程中的损失，水泥土料共需 100 m3。试验所用土料均为 41+80041+850 处内边坡削坡土，土料拉运至改良土厂拌站用壤土破碎机粉碎筛分，使用 MWBG 型改良土拌和机进行拌合。 按照监理工程师同意采用的水泥土配比，水泥土室内试验确定的最优含水率为 1
11、3.4%，但根据现场实际施工情况分析（天气状况），在出机口土料含水率在 16%20%比较合适。通过试验对施工含水率进行验证，确保水泥土的压实后水泥土的最小干密度达到 1.73g/cm3。本次选择试验段在渠道桩号43+43043+550 处距离水泥土拌合站很近运输路程不超过 200m，当 20t 自卸汽车每次拉运 6m3料时，土料拌合及运输时间约为 10 分钟。6.4、渠道坡面水泥土垫层施工试验6.4.1、成型厚度 30cm 碾压试验在于厂家建议及监理工程师研究和参考南水北调中线工程穿黄工程标的水泥土衬砌工程的试验结果分析 30cm 的成型厚度很难达到设计要求。对此我部对成型 30cm 厚度碾压
12、 6 遍进行试验验证，碾压 6 遍后沉降基本没有变化，在取样时观查表层 15cm 一下的土层松散空隙多，20cm 以下环刀取样很难成型。通过（表 6）统计分析判断，铺土 30cm 过厚现有斜坡碾压机具无法达到设计要求。表 6 成型厚度 30cm 含水率 16%碾压试验统计通过对成型 30cm 厚的水泥碾压试验统计分析，压实度指标小于98%不能满足设计要求，经监理工程师同意不再进行其他指标检测。试验编号 1 2 3 4 5水泥土含水率（%） 16.3 16.5 16.9 15.8 16.3干密度（g/cm 3） 1.63 1.64 1.66 1.65 1.6492.1 92.7 93.8 93.
13、2 92.7碾压6 遍压实度（%） 压实度小于 98%，不满足设计要求，不再进行其他指标检测。根基南水北调中线工程穿黄工程标的水泥土衬砌工程的试验结果分析，考虑到水泥土垫层在试验过程中有可能造成试验失败，我部经项目部研究与监理工程师协商改变原试验方案，不再进行成型 20cm 厚度的碾压试验，直接进行成型厚度为 10cm 的碾压试验。6.4.2、成型厚度7. 试验数据采集、统计与分析将机械碾压试验的各个参数组合各取 5 个试样组成相应的组，然后分别测定其含水率和干密度。然后将每一组合的试验数据进行整理、统计，结果见碾压试验成果统计表（一）（九）：通过对机械碾压试验成果统计表分析、对比得出：碾压厚
14、度为 30cm，含水率 16%、18%、20%的土料经碾压 4 遍后压实度为90.4%94.4%，碾压 6 遍后压实度为 92.1%94.9%，碾压 8 遍后压实度为 92.1%95.5%，均不能满足设计要求，压实后层间结合部松散，无压实；碾压厚度为 20cm，含水率为 16%、18%、20%的土料经碾压 4 遍后压实度为 92.7%96.6%，碾压 6 遍后压实度为94.9%96.6%，碾压 8 遍后压实度为 94.9%97.7%，均不能满足设计要求，压实后层间结合部比较松散；碾压厚度为 10cm 含水率为16%、18%、20%土料经碾压 4 遍后压实度为 95.5%97.7%，碾压 6遍后
15、压实度为 96.6%97.7%，碾压 8 遍后压实度为 97.2%98.9%，保证率低，不能满足设计要求。8. 碾压试验结论1、压实厚度为 30cm，在含水率分别为 16%、18%、20%碾压4、6 、 8 遍后取样 45 组压实度检测均无法达到设计要求。碾压后表面粗糙，有明显龟裂现象，3/4 层厚水泥土碾压不密实，达不到压实标准。 （见附图）2、压实厚度为 20cm，在含水率分别为 16%、18%、20%碾压4、6 、 8 遍后取样 45 组压实度均无法达到设计要求。碾压后表面粗糙，有明显龟裂现象，1/2 层厚水泥土碾压不密实。 （见附图）3、压实厚度为 10cm，在含水率分别为 16%、1
16、8%、20%碾压4、6 遍后取样 30 组压实度无法达到设计要求。碾压 8 遍后取样 15组，5 组达到设计要求，压实度为98.3%、98.3%、98.9%、98.9%、98.3% ，合格率为 33%，不能作为施工参数。碾压 4 遍、6 遍、8 遍压实度变化不大，断面上下基本均匀一致，6 遍、8 遍耗时较长，效率极低。4、含水率在 16%附近时，碾压后表面粗糙，有明显龟裂现象；含水在 20%附近时，碾压出现粘磙现象。 （见附图）5、根据试验数据来看，含水率较最优含水率偏高些有利于压实，表面平整无龟裂，但因土料粘粒含量高，拌合时水泥包裹土料，成干散的球状，不利于压实。通过试验分析总结，30cm、
17、20cm、10cm 压实度均达不到设计要求。9. 建议1、渠道防渗水泥土厚度薄，采用水平摊铺碾压，超填防量大，层间结合面处理由于水泥土换填厚度较薄，如果采用水平摊铺碾压，需要超填方量较大，投资增加较多，层间结合面处理时间较长，对工程进度影响较大。采用渠道水泥土衬砌机进行水泥土摊铺碾压，可以整断面一次成型，有利于保证质量和工程进度。2、本次试验压实 30cm、20cm、10cm 均未达到设计压实度，但压实 10cm 断面上下均匀，如采用 30cm、20cm 需分层摊铺碾压，层间结合面处理复杂，且不利于防渗，费工费时。建议采用压实10cm 水泥土，但压实指标需根据实际情况进行调整。3、根据渠道防渗
18、工程技术规范 ，水泥土防渗渠道，土料中粘粒含量的多少，对水泥土的强度、水泥用量、抗渗性、抗冻性及干缩性都有较大影响。土料中粘粒含量过少，则水泥土的抗渗性差；粘粒含量过多，则施工拌和困难、强度低、水泥用量大、抗冻性差、干缩大。国内如山东、天津、内蒙、湖南、广东、江西、四川、浙江等省的实践，一般要求土料中粘粒含量在 7%15%之间。综合以上经验，按水泥土防渗、强度、抗冻性能及施工等要求，规范规定，含粘粒量宜为 8%12%。根据现有资料土料粘粒含量均在 20%左右，能够满足防渗要求，采用水泥土对土的渗透系数降低不多，建议加厚衬砌混凝土板取消水泥土。南水北调中线工程焦作 2 段 1 标项目部2011 年 12 月 27 日
