鄂北地區(qū)水資源配置工程建筑物回填碾壓試驗(yàn)

朱曉軍 徐海超 肖子欣

摘要：大型輸調(diào)水工程線路長，橫跨多個(gè)縣市地區(qū)，涉及城鎮(zhèn)、村莊，建筑物類型復(fù)雜。為保證工程質(zhì)量，確保土地返還工作的順利進(jìn)行，以鄂北地區(qū)水資源配置工程為例，開展了建筑物回填碾壓試驗(yàn)。分析了丘陵崗地水工建筑物的回填碾壓方法，最終確定鋪土厚度40.3 cm，先靜壓2遍，再振動碾壓8遍的回填碾壓方案。試驗(yàn)結(jié)果表明，該方案回填土層壓實(shí)度滿足技術(shù)規(guī)范要求。研究成果可為類似大型輸調(diào)水工程建筑物回填碾壓施工提供參考。

關(guān)鍵詞：明渠; 暗涵;回填碾壓;鄂北地區(qū)水資源配置工程

中圖法分類號：TV67 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.11.017

Abstract： Large-scale water transfer project has long water diversion route， crosses multiple cities and counties， including towns and villages with various building types. To ensure the project quality and land restitution proceeds well， by taking the North Hubei Water Transfer Project as example， rolling test was carried out prior to the backfilling and backfilling and rolling method for hydraulic buildings on hilly land was analyzed. The backfilling and rolling method was finalized as soil thickness of 40.3 cm， static pressing （twice）， and vibration rolling （8 times）. The results showed that the soil compactness met the technical requirements. The proposed method can provide certain reference for other similar projects.

Key words： open channel; culvert; backfilling and rolling; North Hubei Water Transfer Project

1 工程概況

鄂北地區(qū)水資源配置工程（以下簡稱“鄂北工程”）2016年9標(biāo)段高城（碾子灣）明渠-老虎溝明渠段，線路總長14.145 km，設(shè)計(jì)流量11.67 m3/s。該標(biāo)段位于湖北省隨州市，樁號為191+555～205+700。干渠上的明渠、暗涵、隧洞、渡槽和水閘等主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級;設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 a，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200 a。

鄂北工程中有3座明渠（大路河明渠、蔣家灣明渠、碾子灣明渠）、3座暗涵（高城暗涵、 兩河口暗涵、安嶺暗涵）、3座小型排洪建筑物（碾子灣倒虹吸、蔣家灣倒虹吸、大路河排洪涵洞）涉及土方回填。

（1）大路河明渠（樁號193+170～193+420）。渠長0.25 km， 前接漂水大路河隧洞，后接程家灣隧洞，在樁號193+278.34處修建漂水（大路河） 排洪涵洞，為溝谷地形。大路河明渠渠道兩側(cè)為全挖方斷面，明渠主要為挖方渠，渠基及渠坡為絹云鈉長片巖，局部有段填方渠道，最大挖深16.34 m，回填土為黏土，最大填高4.12 m， 土方回填量37 660 m3。

（2）蔣家灣明渠（樁號191+990～192+220）。渠長0.23 km，前接蔣家灣隧洞，后接侯家咀隧洞。渠段上下游均為山坡腳，為溝谷地形。蔣家灣明渠渠道兩側(cè)為全挖方斷面;明渠主要為挖方渠，渠基及渠坡為絹云鈉長片巖，局部有段填方渠道，最大挖深14.8 m， 回填土為黏土，最大填高6.4 m，土方回填15 508 m3。

（3）碾子灣明渠（樁號191+555～191+730）。渠長0.175 km，為本標(biāo)段起點(diǎn)，起點(diǎn)樁號從碾子灣明渠中間開始，后接蔣家灣隧洞。渠段下游側(cè)為山坡腳，為溝谷地形。碾子灣明渠渠道兩側(cè)為全挖方斷面;明渠主要為挖方渠，渠基及渠坡為絹云鈉長片巖，局部有段填方渠道，最大挖深17.8 m，回填土為黏土，最大填高2.1 m，土方回填1 969 m3 。

（4）兩河口暗涵（樁號199+600～199+765）。涵洞長0.165 km，為峰子山隧洞和高子坡隧洞的連接段。暗涵地處溝谷地貌區(qū)，從兩河口河道下穿過，處于兩河口水庫庫尾回水區(qū)?；靥盍蠟榛娱_挖土石，最大填高8.0 m，土方回填至原地面線以下50 cm，回填量48 470 m3。

（5）高城暗涵（樁號194+280～194+710）。涵洞長0.430 km，為安嶺隧洞與峰子山隧洞的連接段，地面高程111.5～122.0 m，為溝谷地形。194+520處有S212省道通過?；靥盍蠟榛娱_挖土石，最大填高8.0 m，土方回填至原地面線以下50 cm，回填量72 449 m3。

（6）安嶺暗涵（樁號194+140～194+220）。涵洞長0.08 km，為程家灣隧洞與安嶺隧洞的連接段，地面高程111.1～123.0 m，為溝谷地形?；靥盍蠟榛娱_挖土石，最大填高12.0 m， 土方回填至原地面線以下50 cm，回填量14 718 m3 。

（7）碾子灣排洪倒虹吸（樁號191+651）橫穿碾子灣明渠中心位置，全長92.11 m，管身段長40.90 m，箱涵穿明渠底部高程位于碾子灣明渠設(shè)計(jì)渠底高程以下約1m，回填料為黏土，回填至原地面高程，回填量4 768 m3 。

（8）蔣家灣排洪倒虹吸（樁號192+128）橫穿蔣家灣明渠中心位置，全長125.56 m，管身段長79. 84 m，箱涵穿明渠底部高程位于明渠設(shè)計(jì)渠底高程以下約3.4 m，回填料為黏土，回填至原地面高程，回填量933 m3 。

（9）大路河排洪涵洞（樁號193+274.11）橫穿大路河明渠中部，全長161.95 m，箱涵段全長 136.67 m，箱涵穿明渠底部高程位于大路河明渠設(shè)計(jì)底高程以下約7 m，回填料為黏土，回填至原地面高程，回填量3 433 m3 。

2 碾壓試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

（1）渠道填筑前應(yīng)清除表層腐耕土、樹根、樹枝、草、垃圾等有機(jī)物。

（2）黏土的含水率宜控制在最佳含水率±2%范圍內(nèi)。

（3）回填黏土料黏粒含量為10%～35%，塑性指數(shù)7～17，不允許有超出各回填區(qū)規(guī)定粒徑的石塊或其他不合適的材料。

（4）進(jìn)入填筑倉面的土塊粒徑不大于10 cm，其中5～10 cm粒徑含量不大于5%，5 mm～5 cm粒徑含量不大于50%。

（5）根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)，土方填筑最大干密度為1.848 g/cm3，最佳含水率為12. 8%。

（6）梯形明渠渠身填筑應(yīng)分層回填、分層碾壓，2級建筑物回填壓實(shí)度不小于98% 。

3 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

在擬定碾壓設(shè)備及碾壓施工方案的前提下，以期通過碾壓試驗(yàn)達(dá)到以下目的。

（1）檢驗(yàn)黏土填筑料的壓實(shí)參數(shù)，得到最佳壓實(shí)效果，以滿足明渠回填黏土料壓實(shí)度、相對密度等設(shè)計(jì)要求。

（2）對本碾壓方案設(shè)計(jì)的試驗(yàn)組合參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，分析比較各種填筑碾壓前后的組配變化，核實(shí)填筑碾壓設(shè)計(jì)的合理性，指導(dǎo)修正明渠填筑碾壓方案設(shè)計(jì)的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）研究明渠碾壓填筑工藝，檢驗(yàn)所選用的填筑壓實(shí)機(jī)械的適用性及性能的可靠性[1]。

（4）確定明渠填筑料達(dá)到設(shè)計(jì)填筑要求的經(jīng)濟(jì)、適宜的施工壓實(shí)技術(shù)參數(shù)，如鋪料厚度、攤鋪方式、碾壓遍數(shù)、行車速度及振動頻率等，檢驗(yàn)施工技術(shù)參數(shù)的合理性及適用性。

（5）確定渠道填筑壓實(shí)質(zhì)量的控制方法，優(yōu)化施工參數(shù)，完善填筑施工工藝，制定明渠填筑施工實(shí)施細(xì)則與方法，提岀質(zhì)量控制的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與檢驗(yàn)方法。

4 試驗(yàn)準(zhǔn)備工作

（1）試驗(yàn)前應(yīng)選擇具有代表性的黏土料，并進(jìn)行必要的加工、處理，同時(shí)儲備足夠的填筑料供試驗(yàn)使用。

（2）供試驗(yàn)使用的各種機(jī)械、設(shè)備和試驗(yàn)儀器、工具、器材必須準(zhǔn)備齊全。

（3）參加試驗(yàn)的人員必須對試驗(yàn)工作充分了解，并熟悉本職工作、設(shè)計(jì)要求和試驗(yàn)步驟。

（4）試驗(yàn)場地平整、壓實(shí)布置，填筑碾壓試驗(yàn)鋪土前，測量根據(jù)填筑試驗(yàn)場地布置圖放線填筑試驗(yàn)區(qū)域。人工配合機(jī)械清除填筑試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的表層腐植土、草皮、樹根和雜物等，周邊開挖截水溝，之后人工配合機(jī)械平整壓實(shí)基礎(chǔ)面[2]。

（5）準(zhǔn)備進(jìn)場道路及其他輔助設(shè)施。

5 試驗(yàn)主要機(jī)械及試驗(yàn)儀器設(shè)備

根據(jù)設(shè)計(jì)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)及合同要求，結(jié)合類似工程中的施工經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)有裝備情況，碾壓試驗(yàn)擬采用試驗(yàn)儀器設(shè)備見表1，主要的碾壓機(jī)械設(shè)備見表2。

6 試驗(yàn)流程

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7 碾壓試驗(yàn)過程

7.1 試驗(yàn)參數(shù)

選擇土質(zhì)相同的合格土作為試驗(yàn)用料，土料的含水率與已取的標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)土樣的最優(yōu)含水率（30%）差值不超過±2%。然后按擬定的參數(shù)組合進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，分別測得回填碾壓后土料的實(shí)測干密度與標(biāo)準(zhǔn)干密度的比值k。試驗(yàn)組合布置見圖2，試驗(yàn)組合見表3。

7.2 鋪 料

釆用進(jìn)占法鋪料，鋪料方向平行試驗(yàn)區(qū)邊線，下部主要釆取人工平料，上部具備條件時(shí)用挖掘機(jī)平料。鋪土厚度在標(biāo)桿上用油漆標(biāo)記，標(biāo)桿間距10.0 m。

7.3 碾 壓

回填時(shí)分層鋪設(shè)并碾壓，回填土每層虛鋪厚度按照試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行，用20 t振動碾分層碾壓，每層按照試驗(yàn)遍數(shù)碾壓后進(jìn)行取樣檢測。碾壓要做到交叉重疊1/3，防止漏壓。

7.4 試驗(yàn)檢測

按規(guī)定的碾壓遍數(shù)碾壓結(jié)束后，用灌砂法進(jìn)行密度試驗(yàn)，每個(gè)檢測組以3個(gè)試樣檢查壓實(shí)度。

8 試驗(yàn)成果

根據(jù)現(xiàn)場選定的原材料做室內(nèi)試驗(yàn)檢測，確定土樣基本性質(zhì)以及最佳含水量和最大干密度，為現(xiàn)場碾壓提供依據(jù)[3]。根據(jù)試驗(yàn)確定回填黏土最大干密度為1.84 g/cm3， 最佳含水量為12.8%。

根據(jù)現(xiàn)場規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行土料回填碾壓，試驗(yàn)結(jié)果見表4～5。

結(jié)合現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備及以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，黏土料含水率控制12.8%±2%以內(nèi)，攤鋪厚度以40 cm為宜。在鋪平后碾壓8遍，壓實(shí)度即可滿足技術(shù)規(guī)范要求。

9 結(jié) 語

根據(jù)碾壓成果分析可知，考慮現(xiàn)場天然含水情況，從填筑質(zhì)量考慮，推薦可選擇鋪土厚度40.3 cm，先靜壓2遍，再振動碾壓8遍的碾壓方案。

該方案要求含水率控制在10. 8%～14.8%，碾壓機(jī)具選用20 t平碾振動壓路機(jī)，行車速度2.0～4.0 km/h，鋪料采用進(jìn)占法，裝載機(jī)或推土機(jī)平鋪入倉，輔以人工找平。分段碾壓時(shí)，相鄰兩段交接帶碾跡應(yīng)彼此搭接，垂直碾壓方向搭接帶寬度應(yīng)為0.3～0.5 m，壓實(shí)度可達(dá)98%以上，滿足設(shè)計(jì)要求。現(xiàn)場實(shí)際回填過程中，距離暗涵、箱涵側(cè)墻0.5 m，頂板0.5 m內(nèi)及機(jī)械碾壓不到的部位，釆用蛙式打夯機(jī)夯實(shí);夯實(shí)時(shí)釆用連環(huán)套打法，夯跡雙向套壓，夯壓夯1/3，行壓行1/3寬度。

參考文獻(xiàn)：

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（編輯：李曉濛）