(国企)10%水泥土、碎石水泥土换填层施工总结

南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南段（委托建管项目）南阳段第一施工标段

10%水泥土、碎石水泥土换填层

施工总结

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南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南段（委托建管项目）南阳段第一施工标段

中国水利水电第十三工程局有限公司

南水北调南阳段一标项目部 二〇一一年六月二十七日

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目 录

一、 概况 ...................................................................................... 2

二、施工目的 ............................................................................... 3

三、 人员、设备配置 .................................................................... 2

四、有关施工参数 .................................................................... 3

五、施工流程 ............................................................................ 4

六、施工前的准备工作 ............................................................ 4

七、施工与检测 ........................................................................ 8

八、检测数据统计分析 ............................................................ 9

九、技术参数总结 .................................................................. 19

十、施工应注意的问题 .......................................................... 20

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10%水泥土、碎石水泥土换填层

施工总结

一、概括

根据《土工试验规程》（SL/T237—1999）、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）、《南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南段南阳段第一施工标段招标—技术条款》和设计图纸要求，及2011年5月5日设计交底及图纸审查会相关要求，并参考已进行的渠道水泥改性土填筑施工经验，本标段分别在木沟河排水涵洞1#-5#建基面范围内、王村干渠倒虹吸进行了10%水泥土换填层和碎石水泥土（水泥掺量10%、碎石掺量50%）换填层进行了填筑施工，并对压实度与碾压遍数、碾压遍数与压缩系数的关系数据、土样含水量与压实度的关系数据等各项技术指标进行了统计、整理。

二、施工目的

通过填筑确定以下参数，指导和规范今后的10%水泥土、碎石水泥土换填层填筑施工。

1、通过水泥土、碎石水泥土填筑的施工，确定水泥土、碎石水泥土拌制工艺。

2、通过水泥土、碎石水泥土换填层的施工，根据现有进场设备，确定碾压机械的类型及重量、机械最佳组合方式及铺土方式、铺土厚度、压缩系数、填筑土样含水量范围。

3、充分收集试验数据，即铺土厚度、每两遍碾压后的沉降量、碾压遍数与压实度及对应含水率，碾压机械的行车速度等。

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4、根据所收集的数据绘制碾压遍数与压实度的关系曲线、土样含水量与压实度的关系曲线，从而确定合理的工艺流程和质量控制方法。

5、对水泥土、碎石水泥土碾压试验段施工中出现的问题，及时找出处理方法，采取对策，指导大面积施工。

三、人员、设备配置 1、现场组织机构及人员

现场负责人：闫金东 技术负责人：范传卫 施 工 员：成超超 质 检 员：王志强 试 验 员：孙建华 测 量 员：史东亮 安 全 员：龙 江 机械操作手：8 人 2、现场投入机械设备 设备名称 稳定土拌和站 碎土机 推土机 挖掘机 洒水车 装载机 平碾 GPS 水准仪 滴定试验仪器 环刀 烘箱 电子计重称 铝盒 锤子 铁锨 洋镐 削土刀 型号 WBZ400-D YST600A TMY220 CX360B 6000L ZL50C XS202（20t） 5800 DSZ2 V：200cm3 101FX-2 ACS-30 / / / / / 数量 1套 1台 1台 2台 1台 1台 1台 1套 1套 1套 50个 1台 1台 50个 3把 3把 3把 3把 状况 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 四、有关施工参数

根据河南省水利基本建设工程质量检测中心站《土样击实报告》（委托编号：NSBD/NY2011-IBTG06002）所用水泥改性土采用最大干密度

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为1.76g/cm3、最优含水率为18.2%。每层铺土厚度为30cm，以最佳含水率18.2%为标准，水泥剂量按10%控制。

根据河南省水利基本建设工程质量检测中心站《土样击实报告》（委托编号：NSBD/NY2011-IBTG05003）所用水泥改性土采用最大干密度为2.18g/cm3、最优含水率为5.3%。每层铺料厚度为20cm，以最佳含水率5.3%为标准，水泥剂量按10%控制。

五、施工流程

施工流程：施工准备→水泥土、碎石水泥土拌制→运输→摊铺→碾压→取样检测→成果总结。 六、施工前的准备工作 1、施工准备

10%水泥土所用土料为TS88+600-TS+310段渠道开挖土方，先通过室内试验取得土样的物理指标参数。具体技术参数如下所示： 击实 桩号 击数 次 TS88+600 25 最大干密度 g/cm3 1.70 最优含水率 % 18.0 见后附件《土样击实报告（编号NSBD/NY2011-IBTG04003）》 碎石水泥土所用土料为TS+310-TS90+400段渠道开挖土方，先通过室内试验取得土样的物理指标参数。具体技术参数如下所示： 击实 桩号 击数 次 TS+390 25 最大干密度 g/cm3 1.76 最优含水率 % 13.9 见后附件《土样击实报告（编号NSBD/NY2011-IBTG04004）》 2、技术交底

由总工程师对各施工员、试验员、质检员、施工班组进行技术交底，使他们明确换填层施工的技术要求及各自的任务和质量职责。

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根据施工经验、招投标文件要求以及相关规范确定以下参数，指导和规范填筑施工。

（1）确定含水量的适宜范围；

（2）确定压实设备类型、机械最佳组合方式、碾压遍数和碾压速度； （3）确定合理的施工压实参数，铺土厚度； （4）确定合理的工艺流程和质量控制方法。 3、土料

所用土料为渠道开挖弱膨胀土，与总干渠换填水泥改性土所用土料要求一致。土料经检验合格。

4、碎石要求及检验

碎石水泥土垫层填筑所用碎石使用镇平光源石料场生产的规格为5mm～20mm、20mm～40mm的级配碎石，碎石最大粒径不大于37.5mm，颗粒组成符合规范JTJ034-2000第3.2.2中2#级配要求。碎石均经检验检测合格。

5、水泥检验

采用中联P.O42.5水泥，终凝时间为261min，可以满足施工要求。 6、测量放样

准确测量放样，定出填筑边桩位置。 7、碎土

使用稳定土拌和机拌制水泥土一般情况下需要碎土。碎土在拌和场内采用液压碎土机进行。本部购买碎土机一台，型号中大YST600A，该机采用齿鼓式液压碎土技术，通过液压驱动，高速旋转的合金破碎头对土壤进行切削、抛甩、拍击、挤压，使土壤细碎粒度达到施工技术及规范的要求。

首先剔除膨胀土土料内粒径大于 10cm 的钙质结核或土块，然后利用碎土机将土料进行破碎处理，破碎后土的粒径最大值为3.75cm，粒径可以满足有关技术要求。采用轮式装载机上料、拢堆，采用塑料布临时覆盖。

通过对碎土机破碎土料进行颗粒分析，筛前取土总重为2000g，所得试验数据如下：

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颗粒大小分析试验记录（筛分法） 粗筛分析 孔 径留筛土分计筛累计筛通过率孔径留筛土细筛分析 分计筛累计筛通过率（mm） 重（g） 余（%） 余（%） （%） （mm） 重（g） 余（%） 余（%） （%） 50 40 20 10 5 2 筛底 0 151 331 257 248 328 685 0 7.55 16.55 12.85 12.4 16.4 34.25 0 7.55 24.1 36.95 49.35 65.75 100 100 92.45 75.9 63.05 50.65 34.25 0 2 1 0.5 0.25 0.075 筛底 0 103 225 172 114 71 0 15.04 32.85 25.11 16. 10.36 0 15.04 47. 73.00 . 100 100 84.96 52.11 27.00 10.36 0 试验数据显示所破碎土料可以满足施工技术要求。

8、10%水泥土拌制

本部水泥土施工采用厂拌法施工，机械为稳定土拌和站。拌合添加的土料、水泥重量比例，由试验室依据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）通过 EDTA 滴定试验确定。通过试验，绘制水泥含量标准曲线，以便检测水泥土水泥含量，然后进行稳定土拌合机拌合水泥土的试验，以确定拌合机运行控制参数。拌合称量系统按试验参数控制土料、水泥和水的重量。充分拌合出料后，取样进行均匀性检测。均匀性可采用水泥含量标准差控制，用 EDTA 滴定法测定水泥含量，平均值不得小于设计掺量。水泥改性土水泥含量标准差不得大于有关技术要求。检测合格的水泥土，由装载机拢堆并覆盖或直接运至填筑工作面。

项目部对10%水泥土进行试拌，并对所拌水泥土进行了试验检测。试验所得技术参数为：

（1）击实标准：最大干密度：1.76g/cm3、最优含水率：18.2% （2）水泥掺量：176kg/m3 （3）10%水泥土滴定曲线

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（4）滴定试验：通过对拌制的水泥土样进行滴定试验，所得水泥剂量10.1%-10.3%，拌制水泥土的水泥剂量符合施工技术要求。

试样编号 V1（ml） V2（ml） EDTA二钠标准溶液消耗量（ml） 平均EDTA二钠标准溶液消耗量（ml） 1 2 1 2 0 24.5 1.0 25.0 24.3 49.4 34.9 44.4 24.3 24.9 24.5 23.7 24.6 10.3 结合料剂量（%） 24.1 10.0 通过滴定试验得到该层水泥土水泥剂量平均值为：10.2% 9、碎石水泥土拌制

本部碎石水泥土施工采用厂拌法施工，机械为稳定土拌和站。拌合添加的碎石、水泥比例按照2011年5月5日设计交底及图纸审查会确定的50%碎石、水泥剂量为10%，由试验室依据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）通过 EDTA 滴定试验确定。通过试验，绘制水泥含量标准曲线，以便检测水泥土水泥含量，然后进行稳定土拌合机拌合碎石水泥土的试验，以确定拌合机运行控制参数。拌合称量系统按试验参数控制土料、水泥和水的重量。充分拌合出料后，取样进行均匀性检测。均匀性可采用水泥含量标准差控制，用 EDTA 滴定法测定水泥含量，平均值不得小于设计掺量。水泥改性土水泥含量标准

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差不得大于有关技术要求。检测合格的碎石水泥土，由装载机拢堆并覆盖或直接运至填筑工作面。

项目部对碎石水泥土进行试拌，并对所拌碎石水泥土进行了试验检测。试验所得技术参数为：

（1）击实标准：最大干密度：2.18g/cm3、最优含水率：5.3% （2）水泥掺量：218kg/m3 （3）碎石水泥土滴定曲线

（4）滴定试验：通过对拌制的碎石水泥土样进行滴定试验，所得水泥剂量平均为10.3%，拌制的碎石水泥土的水泥剂量符合施工技术要求。

碎石水泥土滴定试验表

试样编号 V1（ml） V2（ml） EDTA二钠标准溶液消耗量（ml） 11.5 11.9 11.6 12.2 平均EDTA二钠标准溶液消耗量（ml） 11.7 结合料剂量（%） 1 2 1 2 0.1 11.7 0.3 12.0 11.6 23.6 11.9 24.2 10.1 11.9 10.3 通过滴定试验得到碎石水泥改性土水泥剂量平均值为：10.2 10、10%水泥土、碎石水泥土运输、上料

采用轮式装载机装料、自卸车运输至填筑工作面，采用“进占法”卸料。

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七、施工与检测

1、自卸车运输的土料采用进占法卸料，采用“算方上料、定点卸料、随卸随平、定机定人、铺平把关、插钎检查”的方法，以保证铺土厚度均匀。铺土找平采用TMY220推土机摊平，沿轴线或平行轴线进行，人工配合。

2、推土机整平后，采用平碾进行碾压，碾压方式为静压八遍，顺次碾压，前后两次轮迹横向重叠20cm轮迹，做到无漏压，确保碾压均匀、边角到位。碾压时静压速度控制在1.5km/h之内。

3、检测：采用插钎法和断面高程测量检查土料的松铺厚度和压实厚度。压实度采用环刀法检测：自静压两遍开始到碾压八遍，每碾压两遍结束后立即检测一次压实度。

八、检测数据统计分析 1、换填层施工时间：

10%水泥土换填层施工具体实施时间见下表： 试验时间 2011.6.26 铺土厚度（cm） 30 碾压遍数 静压8遍 土料含水率 （%） 最优含水率 碎石水泥土换填层施工具体实施时间见下表： 试验时间 铺土厚度（cm） 碾压遍数 土料含水率 （%） 最优含水率+2% 2011.6.6 30 静压8遍 2、水泥剂量滴定试验结果：

10%水泥土换填层水泥剂量滴定试验结果：

EDTA二钠标准溶液消耗量（ml） 24.9 24.3 24.4 10

平均EDTA二钠标准溶液消耗量（ml） 24.6 24.3 试样编号 V1（ml） V2（ml） 结合料剂量（%） 1 2 1

5.7 18.7 3.5 30.6 43.0 27.9 10.3 10.1 南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南段（委托建管项目）南阳段第一施工标段 2 1 2 1 2 18.6 0 18.7 0.3 24.7 42.8 24.8 44.1 24.5 49.7 24.2 24.8 25.4 24.2 25.0 25.1 10.6 24.6 10.3 通过滴定试验得到该层水泥土水泥剂量平均值为：10.3%

碎石水泥土换填层水泥剂量滴定试验表

EDTA二钠标准溶液消耗量（ml） 11.5 11.7 12.5 12.1 11.8 12.0 11.4 12.0 平均EDTA二钠标准溶液消耗量（ml） 11.6 结合料剂量（%） 试样编号 V1（ml） V2（ml） 1 2 1 2 1 2 1 2 0.5 12.6 0.3 12.9 0.5 12.5 0.1 11.6 12.0 24.3 12.8 25.0 12.3 24.5 11.5 23.6 10.0 12.3 10.6 11.9 10.3 11.7 10.1 通过滴定试验得到该层碎石水泥土水泥剂量平均值为：10.3%

3、压实度与碾压遍数汇总统计表

10%水泥土换填层（松铺厚度30cm）

序号 碾压遍数 实测压实度 平均值 备注 1 静压两遍 83.5、85.2、82.4、83.0、84.7、83.0 83.6 压实度 设计要2 静压四遍 .2、90.3、.8、91.5、90.9、90.9 90.4 求不小 11

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96.6、97.2、95.5、95.5、97.7、94.9 96.2 3 静压六遍 于98% 4 静压七遍 98.9、100.6、99.4、98.3、101.1、99.4 99.6 5 静压八遍 100.0、98.3、98.3、99.4、98.9、97.7 98.8

压实度与碾压遍数关系曲线

10%水泥土换填层（松铺厚度30cm）见下图：

经实际检测，以上工艺在静压到七遍时，压实度呈递增形势；静压至第八遍时，压实度较静压第七遍略低。静压七、八遍时，压实度已经稳定的达到98%以上。

碎石水泥土换填层（松铺厚度20cm）

序号 1 2 碾压遍数 静压两遍 静压四遍 实测压实度 83.5、84.4、83.5、82.6、83.0、84.9 91.8、.9、.0、90.4、91.3、91.3 平均值 85.3 90.6 备注 压实度 设计要 12

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3 4 5 静压六遍 静压七遍 静压八遍 96.8、97.7、95.4、95.4、97.2、97.2 98.6、99.5、99.1、100.0、100.5、98.2 98.2、99.1、98.2、98.6、97.7、98.6 96.6 99.3 98.4 求不小于98%

压实度与碾压遍数关系曲线

碎石水泥土换填层（松铺厚度20cm）见下图：

经实际检测，以上工艺在静压到七遍时，压实度呈递增形势；静压至第八遍时，压实度较静压第七遍略低。静压七遍、八遍时，压实度已经稳定的达到98%以上。

综合以上数据，可得出结论：10%水泥土在松铺厚度30cm时经静压七遍后，压实度可满足设计要求。

碎石水泥土在松铺厚度20cm时经静压七遍后，压实度可满足设计要求，故可以采用此施工参数进行施工，即松铺厚度20cm，静压7遍，以最佳含水率控制。

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4、断面测量检查土料的松铺厚度和压实厚度。 4.1 10%水泥土松铺系数：

通过现场高程测量比较下表数据，10%水泥土松铺厚度为30cm时，经过静压七～八遍后，松铺系数为0.8115。

具体测量数据见下表：

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10%水泥土换填层（松铺厚度30cm）压缩系数与碾压遍数数据汇总统计

碾压遍数 静压两遍 沉降高程 量 （mm） 测点一 一层 127.490 127.490 127.490 127.798 127.756 127.763 127.7 42 127.744 层数 断面测点 基础面高程 铺土后高程 静压四遍 沉降高程 量 （mm） 12 静压六遍 静压七遍 沉降静压八遍 沉降高程 量 （mm） 127.737 1 高程 沉降量 （mm） 高程 量 （mm） 127.740 4 127.738 2 测点二 127.801 38 127.748 15 127.742 6 127.740 2 127.740 0 测点三 统计 一层 127.793 39 127.742 12 127.738 4 127.737 1 127.736 -1 碾压七遍松铺系数 80.52% 80.39% 81.52% 80.19% 碾压八遍后松铺系数 81.17% 81.19% 15

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4.2碎石水泥土松铺系数

通过现场高程测量比较下表数据，碎石水泥土松铺厚度为20cm时，经过静压七遍后，松铺系数为0.8523。 具体测量数据见下表：

碎石水泥土换填层 松铺厚度20cm（第二层） 压缩系数与碾压遍数数据汇总统计 碾压遍数 静压两遍 层数 断面测点 基础面高程 铺土后高程 高程 沉降量 （mm） 测点一 第二层 测点三 统计 第二层 84.73% 133.321 133.317 133.325 133.524 133.519 133.526 134.508 134.502 134.512 16 17 14 133.499 133.494 133.504 静压四遍 沉降高程 量 （mm） 9 8 8 静压六遍 沉降量 （mm） 静压七遍 沉降量 （mm） 静压八遍 沉降高程 量 （mm） 133.493 133.490 133.497 0 -1 0 高程 高程 133.495 133.490 133.498 4 4 6 133.493 133.4 133.497 2 1 1 测点二 碾压七遍松铺系数 85.15% 85.57% 84.73% 碾压八遍后松铺系数 85.% 85.57% 平均值 85.23% 16

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5、碾压速率数据汇总统计

5.1 10%水泥土碾压速率数据统计

检测时间（min） 碾压方式 行使距离(m) 27.6 27.6 27.6 27.6 行使距离(m) 30 30 30 30 行驶时间(s) 74 72 68 66 行驶时间(s) 80 76 75 72 碾压速度(km/h) 1.34 1.38 1.46 1.51 碾压速度(km/h) 1.35 1.42 1.44 1.50 14：17：26～14:18:40 静压2遍 14:19:12～14:20:24 静压4遍 14:21:04～14:22:12 静压6遍 14:22:40～14:23:46 静压8遍 5.2 碎石水泥土碾压速率数据统计

检测时间（min） 碾压方式 14：17：26～14:18:46 静压2遍 14:19:12～14:20:28 静压4遍 14:21:04～14:22:19 静压6遍 14:22:40～14:23:52 静压8遍

6、施工时间汇总统计

6.1 10%水泥土换填层施工时间统计

拌和 序号 填筑层数 时间 (h) 1 30cm第一层 1.6 单车 运输 时间(h) 0.6 单车 整平 时间(h) 0.3 碾压 成型 时间(h) 0.2 2.7 总用时(h)

6.2 碎石水泥土换填层施工时间统计

拌和 序号 填筑层数 时间 (h) 单车 运输 时间(h) 单车 整平 时间(h) 碾压 成型 时间(h) 总用时(h) 18

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1 20cm层 1.6 0.2 0.7 0.1 2.6

每层水泥土从拌合到碾压成型施工时间都控制在4h之内，可以满足“水泥改性土从加水拌合至碾压终了的延续时间，不宜超过4h”的要求。

九、技术参数总结

经过换填层的施工，使所有的参加人员明确10%水泥土、碎石水泥土换填层填筑施工的基本流程，确定了10%水泥土、碎石水泥土拌制工艺，检验达到规定压实度要求的配套机具、碾压遍数和压缩系数，确定人员组织。

1、10%水泥土换填层的施工确定以下参数:

（1）施工铺土厚度：30cm 含水量范围：18.2～21.2 （2）拌制水泥土的技术参数：

10%水泥土拌制数据统计表

生产量：240t/h 原土（含水）流速：66.67kg/s 最佳含水率：18.2%

设计拌制后实测拌制后水水泥土的水泥土水泥剂量泥剂量 （%） (%) 10 10 10 10 10 10 10 10.4% 10.3% 10.2% 10.2% 10.1% 10.2% 10.1% 实测水泥土含水率（%） 18.2% 18.2% 18.3% 18.3% 18.3% 18.2% 18.2% 序号 原土含水率（%） 水泥流量需加水量（kg/s） （kg/s） 1 2 3 4 5 6 7 17.1 16.5 15.3 14.4 13.5 12.6 11.8 6.4 6.4 6.4 6.5 6.5 6.6 6.6 2.4 2.9 3.9 4.7 5.4 6.0 6.7

（3）铺土方式：自卸车运输土料采用进占法卸料，使用推土机或装载机摊平铺土找平，洒水车配合施工，技术人员现场指挥施工以保证铺土厚度均匀。

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（4）碾压遍数: 采用20t平碾进行碾压，共需静压八遍。碾压速度：静压1.5km/h。

（5）压缩系数: 0.8115。

（6）合理的工艺流程:施工准备→水泥土拌制→混合料运输→摊铺整平→机械碾压→质量检验→养护→进行一下层填筑。

2、碎石水泥土换填层的施工确定以下参数:

（1）施工铺土厚度：20cm 含水量范围：最优含水率+2%：5.3～7.3

（2）拌制碎石水泥土的技术参数：

碎石水泥土拌制数据统计表

生产量：240t/h 原土/碎石（含水）流速：66.67kg/s 最佳含水率+2%：7.3% 设计拌制实测拌制原土实测 水泥 需加 后碎石 后碎石 序碎石流量原土流量含水水泥土 流量水量水泥土 水泥土 号 （kg/s） （kg/s） 率 含水率（kg/s） （kg/s） 水泥剂量 水泥剂量 （%） （%） （%） (%) 1 2 3 4 5 6 7 37.04 37.04 37.04 37.04 37.04 37.04 37.04 29.63 29.63 29.63 29.63 29.63 29.63 29.63 13.2 12.0 11.5 11.0 10.5 10.0 9.5 7.40 7.40 7.40 7.40 7.40 7.40 7.40 1.5 1.8 2.0 2.2 2.3 2.5 2.7 10 10 10 10 10 10 10 10.5% 10.5% 10.5% 10.5% 10.4% 10.4% 10.4% 7.3% 7.2% 7.3% 7.4% 7.3% 7.4% 7.4% （4）铺料方式：自卸车运输土料采用进占法卸料，使用推土机或装载机摊平铺土找平，洒水车配合施工，技术人员现场指挥施工以保证铺土厚度均匀。

（5）碾压遍数: 采用20t平碾进行碾压，共需静压八遍。碾压速度：静压1.5km/h。

（6）压缩系数: 0.8523。

（7）合理的工艺流程:施工准备→碎石水泥土拌制→混合料运输→摊铺整平→机械碾压→质量检验→养护→进行一下层填筑。

十、施工应注意的问题

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南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南段（委托建管项目）南阳段第一施工标段

在换填层施工过程中，发现存在以下问题，需要在今后施工中引起重视，从而保证施工进度和工程质量。

1、碎土机破碎的土料应该覆盖保护，避免土料中水份过多蒸发，给水泥土的拌制带来影响。

2、采用水稳拌合站进行10%水泥土、碎石水泥土拌制时，应对照10%水泥土、碎石水泥土拌制技术参数统计表，按照土料不同的含水率设定拌和站操作平台相对应的技术参数，以保证拌制的混合料的稳定性、均匀性。拌制过程中，应将混合料的含水率控制在最优含水率至最优含水率+2%范围内。

3、10%水泥土、碎石水泥土碾压过程中，含水率是控制重点，应严格控制拌制好10%水泥土、碎石水泥土的含水率，保证压实度满足设计要求。

4、针对10%水泥土、碎石水泥土的特点，要进行必要的洒水养护及保护措施。

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