河道治理工程土料填筑碾压试验探讨

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［摘要］土牛河（镶白旗村至入大洋河口段）河道治理工程防洪标准为10年一遇。由蓝旗镇政府指定的镶白旗村赵家沟土料场通过颗粒分析为粉质粘土,通过击实试验确定土料最优含水率为19.4%,最大干密度为1.60g/cm3,设计压实度大于0.91,通过土料填筑碾压试验确定施工机械设备技术参数及碾压参数铺料厚度和碾压遍数。

［关键词］河道治理；土方填筑；碾压试验；粉质粘性土

1工程概况

土牛河属辽东沿黄海诸河水系,发源于凤城市边门镇谢家村马道岭。河流总长56km,流域面积615km2,平均比降1.86‰,流经3个乡镇11个行政村,于蓝旗镇镶白旗村注入大洋河,土牛河（镶白旗村至入大洋河口段）河道治理工程位于土牛河干流右岸,起始桩号1+787位于镶白旗村三组土牛河支流入河口处,终止桩号6+923位于土牛河至入大洋河口处。见图1。工程全长5136m,其中堤防加高培厚5026m,堤防拆除重建110m。防洪标准为10年一遇,堤防使用年限为20年。

2试验目的

根据施工图纸、施工组织设计计划安排及规范要求选用的压实机械、填筑料源,拟在施工现场根据不同的碾压技术参数进行不同填筑厚度的碾压试验、研究填筑工艺,通过试验达到以下目的：（1）核实填筑土料击实试验结果的合理性；（2）检查压实机具的性能是否满足施工要求；（3）选定合理的施工压实参数：铺土厚度、含水率的合理范围、压实方法和压实遍数；（4）确定有关质量控制技术要求和检测方法、现场安全控制措施；（5）运输、摊铺和碾压机械的协调配合。

3试验依据

《堤防工程施工规范》（SL260-98）；《土工试验方法标准》（GB/T50123-2019）；《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准——土石方工程》（SL631-2012）；《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）；《土牛河（镶白旗村至入大洋河口段）河道治理工程施工图纸》；《土牛河（镶白旗村至入大洋河口段）河道治理工程投标文件》。

4填筑料源

土牛河（镶白旗村至入大洋河口段）河道治理工程需堤防填筑土料约34万m3自然方,料场位于蓝旗镇镶白旗村赵家沟（见图1）,料场地貌为低丘,料场占地面积13万m2,土料含量40万m3,满足设计要求,交通便利,距工程位置平均距离约3km。

5土料填筑碾压试验

5.1施工机械设备及仪器

施工机械：徐工XS203J单钢轮振动碾（20t）一台（见表1）、小松PC360（1.6m3）挖掘机一台、龙工ZL50B装载机一台（斗容3m3）、欧曼20t自卸车4台。测量仪器：南方测绘RTK、科力达DSZ3自动安平水准仪。试验仪器：筛子、电子秤、轻型击实仪、烘箱、铝盒、环刀、削切刀等。

5.2填筑材料

经现场探勘,料场从上到下揭露土层依次为：表土：黄褐色,松散,厚度为0.5m左右；粘土：黄色,平均厚度2m~4m左右；全风化岩：黄色、黄褐色,平均厚度约2m。通过颗粒分析试验,确定料场土料为粉质粘土（见表2）,填筑土料按设计要求不得含有植物根茎、砖瓦垃圾等杂质。压实度不小于0.91。

5.3试验场地布置

试验场地选择在桩号3+250~3+400之间（见图1）,此处施工场内道路便利,距料场距离2.5km。场地面积600m2,试验前按设计施工图进行清基,原堤防树木及树根全部清除,基地清理完成后,振动碾碾压使原状土压实度达到设计要求,如有低洼地方进行分层碾压填筑,使整个基础面平整,然后用白石灰画出长150m,宽4m场地,并划分为50m×4m的3个试验场地。5.4碾压场次安排碾压场次安排见表3~表5。

6碾压试验检测成果

6.1击实试验

（1）击实试验数据见表6。（2）击实试验曲线见图4。通过五组土样的击实试验确定最优含水率为19.4%,最大干密度为1.60g/cm3。

6.2碾压试验成果

（1）试验成果见表7、表8。（2）成果分析①从表7可以看出,铺料厚度30cm、40cm沉降量随碾压遍数的增加而增大；在碾压遍数相同时,沉降量随厚度的增加而增大。②从表8现场碾压试验检测压实度成果可以看出,30cm、40cm的平均压实度随碾压遍数的增加而增大,50cm的平均压实度随碾压遍数的增加而减小。③通过击实试验确定土料的最优含水率为19.4%,最大干密度为1.6g/cm3。从表8可见铺料厚度为30cm时,无振2+4、6、8遍,压实度满足设计要求；铺料厚度为40cm时,无振2+6、8、10遍,压实度满足设计要求；铺料厚度为50cm时,无振2+6、8、10遍,压实度不能满足设计要求。

7结论

（1）土料场通过颗粒分析试验,为粉质粘性土,粘土性能满足设计要求。（2）徐工XS203J单钢轮振动碾、小松PC360挖掘机、龙工ZL50B装载机、欧曼20t自卸车能满足工程需要。其中徐工20t单钢轮振动碾超过《堤防工程施工规范》（SL260-98）重型（10t~16t）振动碾要求,能对施工质量较好控制。（3）铺料选用后退法,碾压方式为进退错距法,并通过控制土料含水率,减小自卸车铺料时对压实土料过压。（4）综合分析碾压试验成果,选择施工碾压技术参数为铺料厚度采用40cm厚,碾压遍数无振2遍后振压6遍的碾压效果最佳。

作者：鄂世焕 单位：凤城市水利局