河灘地級配不良卵石混合土區(qū)域PCCP溝槽回填施工方案

蘇 曼

（山西省東山供水工程建設(shè)管理局 山西太原 030002）

河灘地級配不良卵石混合土區(qū)域PCCP溝槽回填施工方案

蘇 曼

（山西省東山供水工程建設(shè)管理局 山西太原 030002）

東山供水工程部分PCCP輸水管道沿昌源河河灘地埋設(shè)，揭示地層巖性以第四系全新統(tǒng)洪沖積卵石混合土為主，局部夾級配不良礫石層或砂層。在這種地質(zhì)條件下，PCCP溝槽開挖料難以滿足回填要求，為確保該段PCCP安裝質(zhì)量，做到安全、環(huán)保施工，提高經(jīng)濟(jì)效益，文中對該段管道施工進(jìn)行了詳細(xì)研究，并總結(jié)出了PCCP在類似地質(zhì)條件下較為合理的回填方案。

PCCP；河灘地；卵石混合土；回填；施工方案

1 工程概況

東山供水工程部分PCCP（預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管）管線沿昌源河河灘地埋設(shè)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，管溝回填應(yīng)分區(qū)進(jìn)行，即：管基采用碎石墊層，該區(qū)域?qū)艿朗芰τ绊憼顩r最大；管側(cè)回填區(qū)為墊層區(qū)頂面至管中心角120°高程處的回填區(qū)域，相對密度不小于0.75；初步回填區(qū)為管頂以上500 mm內(nèi)的回填區(qū)域，回填料粒徑不大于50 mm；溝槽帶回填區(qū)的回填材料及回填密實(shí)度要求較低，回填料粒徑不大于100 mm，相對密度不小于0.6；表土回填區(qū)為開挖臨時堆放的耕作表土，回填料粒徑不大于100 mm（詳見圖1）。

圖1 原設(shè)計(jì)溝槽回填要求

管溝開挖后揭示，除地表200～300 mm種植土外，基本為卵石混合土、含漂石，粒徑大小不均，最大達(dá)3 m以上的漂石。其中粒徑500 mm以上約占5%、粒徑300～500 mm約占17%、粒徑100～300 mm約占30%、粒徑50～100 mm約占20%、粒徑≤50 mm的卵（礫）僅約占28%（詳見圖2），開挖料粒徑不滿足原設(shè)計(jì)中溝槽各個區(qū)域的回填要求，如全線外購換填，施工費(fèi)用將大幅度增加。

圖2 現(xiàn)場開挖情況

2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

針對開挖料不滿足設(shè)計(jì)回填要求的問題，經(jīng)設(shè)計(jì)研究提出：管基、管側(cè)及初步回填區(qū)對管道受力影響較大，而溝槽帶及表土回填區(qū)域?qū)艿朗芰τ绊戄^小，因此，可將開挖料進(jìn)行現(xiàn)場篩分，并將原回填設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了優(yōu)化，變更為管頂500 mm以下范圍內(nèi)選用粒徑不大于50 mm的回填料進(jìn)行回填，篩分量不滿足回填量要求時考慮外購換填；在滿足設(shè)計(jì)相對密度的前提下，管頂500 mm以上范圍內(nèi)可選用剩余開挖料進(jìn)行回填。

3 現(xiàn)場施工工藝

根據(jù)設(shè)計(jì)提出的篩分方案及優(yōu)化回填方案，施工現(xiàn)場先對管溝開挖料進(jìn)行篩分，并將篩分后的剩余開挖料進(jìn)行回填碾壓試驗(yàn)，如能滿足相對密度不小于0.6的壓實(shí)指標(biāo)，則施工方案可行。

3.1 篩分工藝

為滿足管頂500 mm以下范圍的回填料粒徑不大于50 mm，首先應(yīng)制作現(xiàn)場簡易溜篩，篩孔直徑不大于50 mm（詳見圖3）。在管溝開挖過程中，端料時用挖掘機(jī)配合人工對大于30 mm的孤石進(jìn)行挑揀，然后采用裝載機(jī)端料上篩，并將篩分成品料與剩余料分別運(yùn)至堆放區(qū)。

3.2 回填碾壓試驗(yàn)

1）機(jī)械參數(shù)

圖3 現(xiàn)場篩分工藝

為達(dá)到設(shè)計(jì)提出的碾壓指標(biāo)，并考慮回填材料的性質(zhì)，本次試驗(yàn)主要機(jī)具及參數(shù)選擇如表1所述。

表1 機(jī)具的參數(shù)

2）鋪料方法

鋪料采用人工配合挖掘機(jī)、裝載機(jī)攤鋪。鋪料時設(shè)置周邊控制樁，以控制鋪料范圍及厚度。

3）碾壓參數(shù)

試驗(yàn)段管頂500 mm以上區(qū)域碾壓機(jī)具采用3 t壓路機(jī)，壓路機(jī)使用進(jìn)退錯距法和“靜壓－振壓”的碾壓方式，錯距碾壓寬度為溝槽帶回填區(qū)20 cm。試驗(yàn)方法為：鋪料厚度30 cm時，利用壓路機(jī)先靜壓1遍，再振壓2遍，取樣測定含水率和相對密度，再振壓第3遍，然后進(jìn)行第二次取樣測定含水率和相對密度；鋪料厚度40 cm時，利用壓路機(jī)先靜壓1遍，再振壓3遍，取樣測定含水率和相對密度，再振壓第4遍，然后進(jìn)行第二次取樣測定含水率和相對密度；鋪料厚度50 cm時，利用壓路機(jī)先靜壓1遍，再振壓4遍，取樣測定含水率和相對密度，再振壓第5遍，然后進(jìn)行第二次取樣測定含水率和相對密度。

采用灌水法取樣測其含水率和相對密度，每個試驗(yàn)層每次取樣數(shù)為6個，由試驗(yàn)室按規(guī)范測算出試樣的干密度及相對密度，數(shù)據(jù)分析得出：

（1）鋪料厚度為30 cm時，采用3 t壓路機(jī)碾壓3遍后，相對密度在0.57～0.60之間，平均相對密度0.59，不能滿足溝槽帶回填相對密度不小于0.6要求；碾壓4遍后相對密度在0.60～0.63之間，平均相對密度為0.61，能滿足溝槽帶回填相對密度的要求。

（2）鋪料厚度為40 cm時，采用3 t壓路機(jī)碾壓4遍后，相對密度在0.57～0.63之間，平均相對密度0.6，能滿足溝槽帶回填相對密度的要求；碾壓5遍后相對密度在0.60～0.65之間，平均相對密度為0.64，更能滿足溝槽帶回填相對密度不小于0.6的要求。

（3）鋪料厚度為50 cm時，采用3 t壓路機(jī)碾壓5遍后，相對密度在0.52～0.57之間，平均相對密度0.55，不能滿足溝槽帶回填相對密度不小于0.6的要求；碾壓6遍后相對密度在0.55～0.6之間，平均相對密度為0.57，也不能滿足溝槽帶回填相對密度不小于0.6的要求。

經(jīng)過以上對比分析，鋪料30 cm碾壓4遍、鋪料40 cm碾壓4遍和鋪料50 cm碾壓5遍均能滿足設(shè)計(jì)要求，但鋪料30 cm時，鋪料層數(shù)較多，人員、設(shè)備消耗較大，施工效率也較低；鋪料40 cm碾壓4遍時，相對密度在0.57～0.63之間，部分檢測點(diǎn)不滿足設(shè)計(jì)要求；鋪料40 cm碾壓5遍時，檢測結(jié)果不但能滿足設(shè)計(jì)要求，也降低了人員設(shè)備消耗率，增加了施工效率。因此，最終選取的鋪料厚度為40 cm，3 t壓路機(jī)進(jìn)退錯距法碾壓遍數(shù)為5遍。

3.3 小結(jié)

經(jīng)過上述施工方案，該段PCCP管溝回填既能滿足管身受力要求，又能保證管槽回填區(qū)域壓實(shí)度要求，表明了采取篩分開挖料、優(yōu)化分區(qū)回填要求的方案是經(jīng)濟(jì)的、可行的。

4 結(jié)論

1）PCCP管溝區(qū)域中，管基、管側(cè)及初步回填區(qū)對管道受力影響較大，需控制回填料粒徑及壓實(shí)度；溝槽帶及表土回填區(qū)域?qū)艿朗芰τ绊戄^小，需主要控制回填料壓實(shí)度，對粒徑要求較小。

2）在河灘地等不良地質(zhì)條件下安裝PCCP管道時，如開挖料不滿足回填要求，可考慮對開挖料進(jìn)行篩分，并對篩分料與篩余料分區(qū)回填，既滿足了管道安裝要求，又節(jié)約了工程投資，可在類似工程中加以應(yīng)用。

PCCP Trench Backfill Construction Scheme in the Pebble Soil Area with Bad Gradation on the Flood Plain

SU Man

A portion of the PCCP pipeline of the Dongshan Water Supply Project is buried along the flood plain of the Changyuan River.The lithology of the strata is mainly composed of pebble soil of alluvial in Quaternary Holocene series，which is locally mixed up with gravel layer with bad gradation or sand layer.The PCCP trench excavation material was difficult to meet the backfill requirements under such geological conditions.To ensure the PCCP installation quality，safe and environmental construction and increase the economic benefit，pipe construction of this section was studied in detail in this paper.The reasonable backfill scheme of PCCP under similar geological conditions was summarized.

PCCP；flood plain；pebble soil；backfill；construction scheme

TV554

B

2017-02-28

蘇 曼（1988-），女，2012年碩士研究生畢業(yè)于天津大學(xué)水利工程專業(yè)，工程師。

1006-8139（2017）03-026-02