含砂低液限粉土在渠堤填筑中的應(yīng)用

【摘要】新疆B輸水干渠屬大型輸水渠道，土方填筑工程量大，本文以高填方區(qū)域土方填筑為例，對(duì)低液限粉土料源控制、施工參數(shù)確定、含水率控制、施工方法、網(wǎng)格化管理、試驗(yàn)檢測(cè)等質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，為其他渠道工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】填筑；含水率；粉土；網(wǎng)格化管理

1、概況

新疆B輸水干渠工程第六標(biāo)段樁號(hào)73+440～84+400，長(zhǎng)10.96km，渠道為梯形斷面，底寬4m，渠深4.7m，內(nèi)坡為1：2，外坡為1：1.75。左側(cè)堤頂寬為6.5m，右側(cè)提頂寬為3.5m。渠道土方填筑壓實(shí)方約為500萬(wàn)m?，均為外借料，填方最高達(dá)23m，平均填高約15m。土質(zhì)為第四系沖洪積低液限粉砂土夾含砂低液限粉土，屬次生黃土。

粉土是砂土和粘性土之間的一種過渡性土，由粉粒、砂粒和粘粒組成。用手搓有粉末感，肉眼可見砂粒和粉粒，塊狀干土手捏易碎；遇水后易成稀泥狀，潮濕時(shí)搓捻不易形成土條；冬季遇水凍脹，化雪時(shí)容易積水翻漿。常規(guī)施工方法難以將該土料壓密實(shí)，因此要進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)，尋求合適的壓實(shí)參數(shù)及施工工藝。

2、料場(chǎng)復(fù)查及試驗(yàn)情況

該標(biāo)段取土場(chǎng)沿渠線分布，施工單位進(jìn)場(chǎng)后對(duì)設(shè)計(jì)提供的4個(gè)料場(chǎng)進(jìn)行了復(fù)查，其各項(xiàng)性能指標(biāo)見表1。

根據(jù)料場(chǎng)復(fù)查及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果分析：4個(gè)土料場(chǎng)土料性質(zhì)基本相同，隨著土層厚度向下的增加，土中的含砂量加大，粘粒含量減小。料場(chǎng)天然含水率低于最優(yōu)含水率10個(gè)百分點(diǎn)左右。填筑前需對(duì)土料進(jìn)行泡水制備和加水制備。料場(chǎng)儲(chǔ)量豐富且不受地下水影響，粘粒含量偏低。

3、施工參數(shù)及工藝

該標(biāo)段填筑所用低液限粉砂土及含砂低液限粉土，具有濕陷性，承載力低，易壓縮等特點(diǎn)，且天然含水率偏低，主要在1%～9.6%之間，施工難度大。為尋求經(jīng)濟(jì)合理的施工控制參數(shù)和施工工藝，進(jìn)行了大量的生產(chǎn)性碾壓試驗(yàn)。

配置9%～15%共7個(gè)含水率進(jìn)行試驗(yàn)，每種含水率的土料分別選用25cm、35cm、45cm三種鋪土厚度；每種鋪土厚度又分別選用先靜碾2遍，再振碾6、8、10三種不同的碾壓遍數(shù)，共計(jì)63個(gè)組合，見表2。

根據(jù)料場(chǎng)普查、擊實(shí)試驗(yàn)、碾壓試驗(yàn)等多方面反復(fù)論證，確定了以下施工參數(shù)來(lái)滿足設(shè)計(jì)壓實(shí)指標(biāo)：

1、進(jìn)占法卸料后人工配合220HP推土機(jī)攤鋪，鋪料厚度為35cm。

2、采用22t自行式振動(dòng)凸塊碾先靜碾2遍后動(dòng)碾6遍的碾壓組合方式，每小時(shí)行走3km左右（1檔中油門），沿渠線方向碾壓搭接寬度為50cm。

3、最大干密度1.83g/m3，最優(yōu)含水率12.5%，壓實(shí)度≥0.96，碾壓時(shí)土料含水率為9%～13%。

渠道土方填筑施工流程見圖1。

圖1 施工工藝圖

4、施工方法

4.1 土料的裝運(yùn)

土料經(jīng)料場(chǎng)加水制備并檢測(cè)合格后，采用1.6m3挖掘機(jī)自上而下立式開挖，配20t自卸汽車運(yùn)輸至填筑區(qū)。土料的挖、裝、運(yùn)、填等工序需連續(xù)作業(yè)，以減少含水量的損失。填筑料含水量按最優(yōu)含水率的-2～+3%偏差范圍內(nèi)進(jìn)行控制。

4.2 土料的攤鋪

填筑前應(yīng)先組織基礎(chǔ)面驗(yàn)收，經(jīng)檢查合格后先將鋪料區(qū)的下層壓實(shí)土表面進(jìn)行刨毛處理并灑水，然后進(jìn)行卸料攤鋪。鋪土厚度為35cm，含下層7～10cm虛土層，誤差不宜超過±5cm。

4.3 土料的碾壓

施工時(shí)應(yīng)沿渠軸線方向進(jìn)行鋪料和碾壓，搭接寬度縱向?yàn)?.5m，橫向?yàn)?m。機(jī)械碾壓不到的部位采用人工夯具連環(huán)套打法夯實(shí)，夯跡沿雙向套打，搭接寬度大于1/3夯錘直徑。如壓實(shí)體出現(xiàn)不合格區(qū)域，進(jìn)行返工處理。

5、質(zhì)量控制

5.1 含水率的控制

經(jīng)料場(chǎng)復(fù)查，天然含水率為4.4，而最優(yōu)含水率為12.5%，二者相差8.1%，因此土料需在料場(chǎng)進(jìn)行泡水和加水制備。根據(jù)圖紙計(jì)算，該標(biāo)段總填筑量約500萬(wàn)m?，按照施工進(jìn)度計(jì)劃，正常的填筑強(qiáng)度為1.8～2.4萬(wàn)m?/d，經(jīng)計(jì)算制備土料強(qiáng)度2.5萬(wàn)m?/d，供水流量200m3/h，即可滿足取土需求。

含水量的大小對(duì)粉質(zhì)土的壓實(shí)度、強(qiáng)度有很大影響，含水量較小時(shí)，因土質(zhì)粘粒含量較少，孔隙多，導(dǎo)致很難壓成型，飽水后土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性會(huì)降低；含水量過大時(shí)，因粉土滲透性較弱，碾壓后會(huì)出現(xiàn)彈簧土，造成返工等。一般含水率控制在最優(yōu)含水率的偏干側(cè)，當(dāng)運(yùn)輸至填筑面時(shí)，根據(jù)水分散失情況進(jìn)行灑水車補(bǔ)水，待含水量合適后再進(jìn)行攤鋪碾壓。

5.2 網(wǎng)格化管理

為加強(qiáng)施工質(zhì)量過程控制，同時(shí)滿足高強(qiáng)度填筑要求，針對(duì)渠底填筑中存在的質(zhì)量檢查資料的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工狀況對(duì)應(yīng)性不夠、缺少追溯性、不利于質(zhì)量分析的情況，設(shè)計(jì)了土料填筑網(wǎng)格管理專用檢查表，詳見表3。

施工單位組織項(xiàng)目總工、施工員、質(zhì)檢員、班組長(zhǎng)、機(jī)械操作手等相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行了網(wǎng)格化管理技術(shù)交底。通過試行得到檢驗(yàn)認(rèn)可后，全面推行網(wǎng)格化管理，從而加強(qiáng)了檢測(cè)檢驗(yàn)工作及現(xiàn)場(chǎng)跟蹤監(jiān)督，確保填筑質(zhì)量，做到不返工、不窩工，網(wǎng)格化管理取得了很好的效果。

5.3 試驗(yàn)檢測(cè)

每層填筑完成后，人工環(huán)刀取樣，用酒精燃燒來(lái)檢測(cè)土的壓實(shí)度，每500m?取1個(gè)試樣，檢測(cè)其壓實(shí)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。若壓實(shí)度檢測(cè)有個(gè)別點(diǎn)大于1，應(yīng)屬正常現(xiàn)象，可能是料源局部差異導(dǎo)致；若有10%以上超過1，說明土料發(fā)生了較大變化，應(yīng)重新做擊實(shí)試驗(yàn)，確定最大干密度及最優(yōu)含水率。

5.4 注意事項(xiàng)

1、按進(jìn)占法卸料，卸料車嚴(yán)禁在已碾壓合格的區(qū)域行走，每個(gè)填筑面安排專人指揮車輛，按順序進(jìn)行卸料。

2、嚴(yán)格控制鋪料厚度，用鋼釬插入法隨時(shí)檢測(cè)厚度。

3、該標(biāo)段處于山區(qū)地帶，在靠近山坡一面設(shè)置排水溝，并疏通排洪建筑物進(jìn)出口，避免山洪進(jìn)入填筑區(qū)。

4、雨后復(fù)工前，填筑面應(yīng)先進(jìn)行含水量檢測(cè)，超標(biāo)時(shí)應(yīng)采取晾曬或挖除處理，待檢驗(yàn)合格后及時(shí)復(fù)工。

5、冬季停工前，在碾壓合格的工作面上鋪1m厚土進(jìn)行覆蓋，用挖掘機(jī)對(duì)渠道上下游富裕寬度的外坡料進(jìn)行夯實(shí)，以免春季融雪沖刷。

6、小結(jié)

采用低液限粉砂土及含砂低液限粉土填筑渠堤，通過控制含水率，嚴(yán)格按施工參數(shù)和工序施工，驗(yàn)證了粉土填筑渠堤可以滿足壓實(shí)度0.96的要求。含水量的控制直接影響土料的壓實(shí)度。先靜碾后動(dòng)碾的壓實(shí)組合，既保證了施工質(zhì)量，又滿足了經(jīng)濟(jì)合理的要求。通過對(duì)粉土用于渠堤填筑的分析和實(shí)踐，得到了具體可行的施工方案，為后續(xù)施工積累了經(jīng)驗(yàn)，節(jié)省了投資。

參考文獻(xiàn)：

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[2]新疆B輸水干渠工程第六標(biāo)段渠道填筑施工方案[Z]

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作者簡(jiǎn)介：羅蓉，（1982.7～），女，工程師，現(xiàn)主要從事水利工程建設(shè)管理工作，新疆沙灣縣人，本科。