粘性非膨脹土換填碾壓試驗(yàn)工藝及其質(zhì)量控制

何勇君

Engineering technique 工程技術(shù)

粘性非膨脹土換填碾壓試驗(yàn)工藝及其質(zhì)量控制

何勇君

（中鐵二局第二工程有限公司，四川 成都 610010）

引江濟(jì)巢河渠邊坡工程，其邊坡原狀土為膨脹土，按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求須進(jìn)行換填粘性非膨脹土，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)碾壓工藝試驗(yàn)過(guò)程及成果分析，確定施工碾壓工藝，為邊坡?lián)Q填粘性非膨脹土提供施工依據(jù)及質(zhì)量控制，對(duì)其他類(lèi)似工程具有一定的指導(dǎo)和參考作用。

邊坡?lián)Q填；碾壓工藝試驗(yàn)；質(zhì)量控制

1 概述

引江濟(jì)淮工程（安徽段）引江濟(jì)巢段菜巢線(xiàn)施工C004標(biāo)，引江濟(jì)巢釆用雙線(xiàn)輸水，包含菜子湖段及兆河段，菜子湖段始于樅陽(yáng)閘，經(jīng)菜子湖調(diào)蓄后，北上利用其主源孔城河上溯，穿過(guò)與巢湖流域的分水嶺后，入巢湖支流羅埠河，再接白石天河到達(dá)巢湖，全長(zhǎng)約113km。其中菜子湖線(xiàn)樁號(hào)54+091～67+050，主要工程內(nèi)容為河渠工程、跨河橋梁工程及連接線(xiàn)工程。

本標(biāo)段屬于膨脹土分布區(qū)，河渠工程需進(jìn)行膨脹土換填。按設(shè)計(jì)本標(biāo)段膨脹土主要以蒙脫石和伊利石等強(qiáng)親水礦物組成，具有吸水膨脹和失水收縮等工程特性，從而導(dǎo)致河渠襯砌開(kāi)裂滑坡等破壞，邊坡開(kāi)挖后及時(shí)采用粘性非膨脹土換填。

換填段起止樁號(hào)為62+077.4～67+050，全長(zhǎng)4.9726km。其中左岸換填渠段為62+077.4～63+308.0、63+825.3～63+918.3、64+119.9～67+050，右岸換填渠段為62+077.4～64+904.2、65+504.8～67+050。

根據(jù)施工技術(shù)要求及圖紙，填方明渠渠身回填壓實(shí)度不小于0.96。經(jīng)比選，最終確定試驗(yàn)塊碾壓試驗(yàn)采用65+400處開(kāi)挖土料。經(jīng)檢測(cè)，該土料基本屬性為：液限34.3%，塑限16.8%，塑性指數(shù)17.5，屬于低液限黏土；自由膨脹率25%，屬于非膨脹土。室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果為最佳含水率18.6%，最大干密度1.72g/cm3。

在進(jìn)行試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)控制時(shí)，除超尺寸顆粒外，以最佳含水率為主要控制指標(biāo),同時(shí)結(jié)合天然含水率情況，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。土料含水率控制在最佳含水率的-2%～+3%之間。

按照合同、設(shè)計(jì)圖紙、施工技術(shù)要求及規(guī)范要求，為了提高以后大面積施工時(shí)的施工效率，達(dá)到以下目的：

（1）核實(shí)填筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的合理性；

（2）檢查壓實(shí)機(jī)具的性能是否滿(mǎn)足施工要求；

（3）選定合理的施工壓實(shí)工藝參數(shù)：填料松鋪土厚度、土塊限制直徑、含水率的適宜范圍、碾壓遍數(shù)和松鋪系數(shù)。

（4）研究填筑工藝，為后續(xù)施工積累經(jīng)驗(yàn)。

本工藝采用的主要試驗(yàn)方法有：《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-2019）、《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》（GB50112-2013）、《堤防工程施工規(guī)范》（SL260-2014），以及工程設(shè)計(jì)文件、 粘性非膨脹土換填試驗(yàn)方案等。

采用的主要機(jī)械設(shè)備有：DS16型推土機(jī)1臺(tái)、20t振動(dòng)碾壓路機(jī)1臺(tái)、日立220型挖掘機(jī)1臺(tái)、灑水車(chē)1臺(tái)；對(duì)壓實(shí)效果采用環(huán)刀法檢測(cè)。

2 碾壓試驗(yàn)規(guī)劃

2.1 試驗(yàn)場(chǎng)地的確定

碾壓試驗(yàn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，選擇在河渠柘園橋左岸臨時(shí)堆土區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)河渠樁號(hào)為65+370～65+400段，平行河渠方向?qū)挾葹?0m，垂直河渠方向長(zhǎng)度為100m。

試驗(yàn)前將場(chǎng)地平整清理，并將場(chǎng)地用壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，填筑基礎(chǔ)面壓實(shí)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到填筑要求的密實(shí)程度，驗(yàn)收合格后，再進(jìn)行碾壓試驗(yàn)；將試驗(yàn)場(chǎng)地劃分為段長(zhǎng)25m的4個(gè)試驗(yàn)小塊。

2.2 碾壓工藝的初步確定

以基面為準(zhǔn)，建立初步碾壓工藝標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)設(shè)置試驗(yàn)段。試驗(yàn)段總長(zhǎng)100m、寬30m,以不同的碾壓厚度分為4塊段，每塊段長(zhǎng)25米，每塊段碾壓厚度分別為：42cm、38cm、36cm、33cm。

基面利用柘園橋左側(cè)臨時(shí)堆土區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)河渠樁號(hào)65+370～65+400段碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地，表面采用推土機(jī)整平、20t振動(dòng)壓路機(jī)，結(jié)合既有施工經(jīng)驗(yàn)，按照進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓6遍(靜壓2遍，振動(dòng)壓碾4遍)，碾壓搭接寬度為1/3輪寬約65cm，現(xiàn)場(chǎng)共檢測(cè)了12點(diǎn)，實(shí)測(cè)干密度為1.65 g/cm3～1.69 g/cm3，平均1.67g/cm3；實(shí)測(cè)含水率為17.9%～18.4%；壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果為97.1%～99.4%，均大于96%，滿(mǎn)足基面碾壓要求，該碾壓工藝是可行的。

2.3 松鋪厚度及碾壓遍數(shù)設(shè)計(jì)

對(duì)原基面進(jìn)行清理整平，并按照2.2碾壓工藝完成后，運(yùn)輸車(chē)從填料開(kāi)采場(chǎng)運(yùn)至填筑試驗(yàn)指定區(qū)域，在確定的4個(gè)試驗(yàn)塊分別按照松鋪厚度33cm、36cm、38cm、42cm進(jìn)行填料攤鋪，推土機(jī)平整，然后仍按照2.2碾壓工藝實(shí)施碾壓質(zhì)量控制，但在每碾壓至2、4、6遍時(shí)，采用環(huán)刀法進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)。

試驗(yàn)場(chǎng)地劃分為四塊，試驗(yàn)時(shí)選擇不同的鋪土厚度，采用不同的碾壓遍數(shù)，通過(guò)采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，選擇最優(yōu)參數(shù)作為填筑施工參數(shù)。

2.4 土方填筑碾壓施工工藝流程

土方填筑碾壓試驗(yàn)段施工流程為：

土料含水量控制

↓

測(cè)量放樣→基底清理→基底碾壓→土料攤鋪→土料平整→碾壓→取樣檢測(cè)→試驗(yàn)成果整理上報(bào)

2.5 對(duì)碾壓施工工藝流程的說(shuō)明

（1）測(cè)量放線(xiàn)及基底清理

采用旗桿和紅繩標(biāo)出碾壓試驗(yàn)邊線(xiàn)，對(duì)碾壓試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的雜物進(jìn)行清理，測(cè)量并標(biāo)出地基高程以控制松鋪土厚度。進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)域的劃分，試驗(yàn)區(qū)域超出邊線(xiàn)50cm，以確保碾壓到邊到位。

（2）基底碾壓

碾壓試驗(yàn)范圍平整清理合格后，經(jīng)四方聯(lián)合驗(yàn)收后，用壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，填筑基礎(chǔ)面壓實(shí)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到填筑要求的密實(shí)程度，再進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。

（3）土料攤鋪、平整及碾壓

土料鋪土厚度控制，采用旗桿標(biāo)記進(jìn)行高程控制。碾壓機(jī)械平行于河渠方向軸線(xiàn)行走，并將車(chē)速控制在2 km/h～4km/h，前兩遍碾壓采用無(wú)振碾壓，然后采用進(jìn)退全振錯(cuò)距法碾壓，每次錯(cuò)距四分之一碾壓輪寬。四遍碾壓完成后，進(jìn)行檢測(cè)取樣；取樣完成后壓實(shí)機(jī)械繼續(xù)進(jìn)行碾壓，每次錯(cuò)距二分之一碾壓輪寬；六遍碾壓完成后，進(jìn)行檢測(cè)取樣；取樣完成后壓實(shí)機(jī)械繼續(xù)進(jìn)行碾壓，每次錯(cuò)距二分之一碾壓輪寬，碾壓完成后取樣；依次循環(huán)直到試驗(yàn)范圍內(nèi)土層全部壓完八遍，完成取樣。

通過(guò)改變碾壓速度、含水率、松鋪土厚度等取得參數(shù)適宜值。按照適宜值復(fù)核試驗(yàn)。

（4）土料含水量控制

用于碾壓試驗(yàn)的土料填筑前要先進(jìn)行含水率檢測(cè)，其含水率控制在土料的最佳含水率-2％～+3%范圍以?xún)?nèi)。如果含水率過(guò)大，土料在棄渣場(chǎng)攤鋪后先進(jìn)行翻曬，如果含水率偏小，土料攤鋪后采用灑水車(chē)按照計(jì)算的水量進(jìn)行灑水悶料，使土料的含水率保持均勻。

3 試驗(yàn)成果整理與分析

3.1 經(jīng)檢測(cè)，換填填料的實(shí)測(cè)天然含水率為18.4%～18.8%。

碾壓工藝采取壓路機(jī)行走速度一定，靜壓2遍，然后振動(dòng)碾壓2遍、4遍、6遍的固定模式進(jìn)行。同時(shí)，分別在第2遍、4遍、6遍碾壓結(jié)束時(shí)，按照既有代表性又有隨機(jī)性的原則選擇12個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)定其碾壓壓實(shí)度。

3.2 機(jī)械碾壓鋪料厚度為33cm、36cm、 38cm、42cm時(shí)的碾壓成果見(jiàn)表1～5：

表1 松鋪厚度為33cm時(shí)的碾壓試驗(yàn)成果

表2 松鋪厚度為36cm時(shí)的碾壓試驗(yàn)成果

表3 松鋪厚度為38cm時(shí)的碾壓試驗(yàn)成果

表4 松鋪厚度為42cm時(shí)的碾壓試驗(yàn)成果

表5 碾壓試驗(yàn)成果匯總表

4 成果總結(jié)

綜合試驗(yàn)段數(shù)據(jù)，考慮各方面因素，最終決定對(duì)本工程粘性非膨脹土換填路基碾壓工藝確定如下：

填料天然含水率控制范圍：16.6%～21.6%

填料最適松鋪厚度：33㎝

鋪料方式：采用進(jìn)占法鋪料，即車(chē)輛由填土區(qū)邊緣開(kāi)始卸料，逐步向前擴(kuò)展。粘性土采用前進(jìn)卸料法，可以防止由于過(guò)度碾壓產(chǎn)生剪切破壞。推土機(jī)平鋪入倉(cāng)，輔以人工找平。

碾壓方式：20t振動(dòng)壓路機(jī)，先靜壓2遍，再振動(dòng)碾壓4遍,碾壓速度2.0km/h～4.0km/h；分段碾壓，相鄰兩段交接帶碾壓跡應(yīng)彼此搭接，垂直碾壓方向搭接帶寬度至少應(yīng)有0.5m。

[1]趙祥.金風(fēng)清泥礫筑堤施工技術(shù)在南水北調(diào)渠道工程中的試驗(yàn)研究與應(yīng)用[J].赤子.2012

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[3]引江濟(jì)淮(安徽段)膨脹土、蹦解巖河道工程施工技術(shù)要求

TU723

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1007-6344（2021）01-0169-02