防洪堤工程堤身砂礫石填筑大粒徑控制問(wèn)題

劉紹平

(青田縣水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)所，浙江 青田 323900)

0 引言

青田縣城市防洪工程堤身砂礫石填筑料按設(shè)計(jì)要求需控制粒徑，但是甌江中下游河道中蘊(yùn)藏的天然砂礫石料級(jí)配良好，大粒徑(＞0.15 m)的卵石和含泥量均＜5%.由于工程填筑方量較大，篩分工程投資費(fèi)用高，篩分后棄料無(wú)利用價(jià)值，且需要專門的棄料場(chǎng)地，因此優(yōu)化填筑方案顯得非常必要.本文結(jié)合工程建設(shè)的實(shí)際情況，對(duì)防洪堤工程堤身砂礫石填筑料的粒徑控制問(wèn)題作初步的探討.

1 工程概況

青田縣城市防洪范圍由鶴城片(老城區(qū))和四都港片(油竹新區(qū))組成，總面積7.44 km2.鶴城地處甌江流域大小溪匯合下游6 km處，甌江干流穿城而過(guò)，將其分割為江北、江南兩部分，面積2.82 km2，防洪范圍起自甌江干流西門大橋上游380 m，終至塔山大橋下游120 m.油竹新區(qū)位于甌江支流四都港流域下游，上接山口鎮(zhèn)秋蘆村、下至溫溪鎮(zhèn)高崗村，共由5個(gè)區(qū)塊組成，面積4.62 km2.

甌江流域洪水由暴雨形成，其中主要為梅雨和臺(tái)風(fēng)暴雨，洪水的侵襲及甌江風(fēng)暴潮的頂托是造成青田縣城洪澇的主要原因［1］.青田縣城市防洪工程防洪標(biāo)準(zhǔn)按20年一遇設(shè)計(jì)，鶴城片左岸防洪堤長(zhǎng)3863 m，右岸防洪堤長(zhǎng)4355 m，堤頂高程17.44～14.66 m，堤身高13～16 m;四都港片左岸防洪堤長(zhǎng)5431 m，頂寬8.0 m，高程19.3 ～13.5 m，堤高9 ～11 m，右岸防洪堤長(zhǎng) 5086 m，頂寬 8.0 m，高程20.3～12.2 m，堤高8～10 m.防洪堤堤身主要由砂礫石填筑，漿砌塊石或漿砌條石護(hù)坡.砂礫石總填筑方量280萬(wàn) m3，設(shè)計(jì)相對(duì)密度 Dr≥0.70，干密度rd≥2.0 g/cm3，顆粒最大粒徑 Dmax≤150 mm，且含泥量＜5%［2］.青田縣油竹新區(qū)四都港左岸(赤巖段)防洪堤橫斷面圖見(jiàn)圖1.

鶴城片防洪堤總填筑量176萬(wàn) m3，其中砂礫石填筑方量95萬(wàn)m3，填筑料主要來(lái)源于本區(qū)塊河道疏浚和縣城上游5 km處料場(chǎng)，卵石含量一般39.7%～53.5%(粒徑0.04 ～0.2 m)，砂含量一般14% ～17%;四都港片防洪堤砂礫石總填筑量185萬(wàn)m3，填筑料來(lái)源于河道下游料場(chǎng)，該料場(chǎng)儲(chǔ)量188萬(wàn)m3，可開采120萬(wàn) m3，卵石一般含量40.3% ～51.6%，砂含量一般15% ～29%.顆粒級(jí)配見(jiàn)表1.

圖1 防洪堤橫斷面圖

表1 天然砂礫石顆粒級(jí)配表

首期工程四都港片防洪堤工程10517 m，已于2009年10月全部建成，鶴城片防洪堤工程已于2010年12月開工建設(shè)，目前已完成總工程量的80%.

2 砂礫石填筑施工工藝

2.1 施工機(jī)械

1 m3液壓反鏟挖掘機(jī)，8 t、12 t自卸車，120型推土機(jī)，16 t、18 t振動(dòng)碾，小型電動(dòng)碾及水泵等.

2.2 填筑碾壓試驗(yàn)

防洪堤砂礫石填筑前，先進(jìn)行碾壓試驗(yàn).試驗(yàn)由業(yè)主、監(jiān)理、施工單位共同參與進(jìn)行.2.2.1 四都港片防洪堤填筑碾壓試驗(yàn)

(1)選擇兩塊試驗(yàn)區(qū)，分別填筑不同厚度(0.4 m、0.6 m、0.8 m)的篩分料及天然料進(jìn)行碾壓.

(2)用14 t振動(dòng)碾各碾壓2遍、4遍、6遍后挖坑試驗(yàn)，用灌水法測(cè)定不同填筑厚度段的干密度，主要儀器為:有刻度的10 L儲(chǔ)水桶和稱量50 kg、感量5 g的臺(tái)稱［3］.經(jīng)兩次試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 四都港片碾壓試驗(yàn)成果表

2.2.2 鶴城片片防洪堤填筑碾壓試驗(yàn)

(1)選擇兩塊試驗(yàn)區(qū)，分別填筑不同厚度(0.3 m、0.4 m、0.5 m)的篩分料及天然料進(jìn)行碾壓.

(2)用14 t振動(dòng)碾各碾壓4遍、5遍、6遍后挖坑試驗(yàn)，用灌水法測(cè)定不同填筑厚度段的干密度，經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3.

表3 鶴城片碾壓試驗(yàn)成果表

2.2.3 試驗(yàn)結(jié)論

經(jīng)對(duì)表2、表3分析得出填筑厚度0.5～0.6 m，碾壓4遍，篩分料與天然料干密度均超過(guò)2.00 g/cm3，滿足設(shè)計(jì)要求.由于天然料中＞150 mm的顆粒所占比例不足3%，不影響堤身質(zhì)量，且節(jié)省投資.因此，施工中采用天然料填筑堤身較為理想.

2.3 施工方法

(1)消除堤基表面腐植土至砂礫石層，修坡平整后，基礎(chǔ)用振動(dòng)碾碾壓4遍.填筑由低洼部位開始，按水平分層向上鋪筑［4］.鋪料至堤身設(shè)計(jì)邊線時(shí)，向外側(cè)超填0.3 ～0.4 m.

(2)自卸車運(yùn)輸砂礫石至工作面，后退法卸料.用推土機(jī)推鋪整平后灑水，灑水時(shí)連續(xù)均勻，灑水量為填筑量的20%左右.

(3)振動(dòng)碾采用進(jìn)退錯(cuò)距法，平行于堤軸線方向進(jìn)行，先無(wú)振動(dòng)碾1遍，再振動(dòng)碾壓2遍，最后無(wú)振動(dòng)碾壓1遍.相鄰作業(yè)面的搭接碾壓寬度，平行堤軸線方向控制在0.5 m以上［5］.

(4)碾壓砂礫石干密度試驗(yàn)采用灌水法.每填筑1層每個(gè)單元工程取兩個(gè)點(diǎn)挖坑取樣，試驗(yàn)坑直徑一般為0.6 m，深度0.6 m，試驗(yàn)所用的儲(chǔ)水筒容量10 L，臺(tái)稱稱量50 kg.

(5)檢測(cè)合格后，填筑層用水準(zhǔn)儀復(fù)測(cè)高程，再進(jìn)行第2層填筑.

3 碾壓砂礫石干密度測(cè)試成果

四都港防洪堤工程左岸樁號(hào)0+700～1+600之間的900 m范圍共取樣95個(gè)，鶴城片防洪堤工程右岸共取樣277個(gè).統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4.

表4 天然砂礫石干密度值測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)語(yǔ)

青田縣城市防洪工程共需建設(shè)防洪堤長(zhǎng)18735 m，共需填筑砂礫石280萬(wàn) m3，如果用篩分料填筑需投資3500萬(wàn)元，而用天然料填筑只需2550萬(wàn)元，可節(jié)省投資950萬(wàn)元.從碾壓砂礫石干密度檢測(cè)結(jié)果看，采用天然砂礫石料填筑完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求.

［1］吳松濤.甌江志［M］.北京:中國(guó)水利電力出版社，1995.

［2］水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院.GB50286－98堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，1998.

［3］南京水利科學(xué)研究院.GB/T20123－1999土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，1999.

［4］中國(guó)水利水電科學(xué)研究院.DL/T5129－2001碾壓式土石壩施工規(guī)范［S］.北京:中國(guó)水利電力出版社，2001.

［5］水利部淮河水利委員會(huì).SL 260－98堤防工程施工規(guī)范［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，1998.