土牛河河道治理工程土料填筑碾壓試驗(yàn)淺析

鄂世煥

（鳳城市水利局,遼寧 鳳城 118100）

1 工程概況

土牛河屬遼東沿黃海諸河水系,發(fā)源于鳳城市邊門鎮(zhèn)謝家村馬道嶺。河流總長(zhǎng)56 km,流域面積615 km2,平均比降1.86‰,流經(jīng)3 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)11 個(gè)行政村,于藍(lán)旗鎮(zhèn)鑲白旗村注入大洋河,土牛河（鑲白旗村至入大洋河口段）河道治理工程位于土牛河干流右岸,起始樁號(hào)1+787 位于鑲白旗村三組土牛河支流入河口處,終止樁號(hào)6+923 位于土牛河至入大洋河口處。見圖1。工程全長(zhǎng)5136 m,其中堤防加高培厚5026 m,堤防拆除重建110 m。防洪標(biāo)準(zhǔn)為10 年一遇,堤防使用年限為20 年。

圖1 土牛河治理工程平面示意圖

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

根據(jù)施工圖紙、施工組織設(shè)計(jì)計(jì)劃安排及規(guī)范要求選用的壓實(shí)機(jī)械、填筑料源,擬在施工現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)不同的碾壓技術(shù)參數(shù)進(jìn)行不同填筑厚度的碾壓試驗(yàn)、研究填筑工藝,通過試驗(yàn)達(dá)到以下目的：

（1）核實(shí)填筑土料擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果的合理性；

（2）檢查壓實(shí)機(jī)具的性能是否滿足施工要求；

（3）選定合理的施工壓實(shí)參數(shù)：鋪土厚度、含水率的合理范圍、壓實(shí)方法和壓實(shí)遍數(shù)；

（4）確定有關(guān)質(zhì)量控制技術(shù)要求和檢測(cè)方法、現(xiàn)場(chǎng)安全控制措施；

（5）運(yùn)輸、攤鋪和碾壓機(jī)械的協(xié)調(diào)配合。

3 試驗(yàn)依據(jù)

《堤防工程施工規(guī)范》（SL 260 -98）；《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123 -2019）；《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)——土石方工程》（SL 631-2012）；《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 303-2004）；《土牛河（鑲白旗村至入大洋河口段）河道治理工程施工圖紙》；《土牛河（鑲白旗村至入大洋河口段）河道治理工程投標(biāo)文件》。

4 填筑料源

土牛河（鑲白旗村至入大洋河口段）河道治理工程需堤防填筑土料約34 萬(wàn)m3自然方,料場(chǎng)位于藍(lán)旗鎮(zhèn)鑲白旗村趙家溝（見圖1）,料場(chǎng)地貌為低丘,料場(chǎng)占地面積13 萬(wàn)m2,土料含量40 萬(wàn)m3,滿足設(shè)計(jì)要求,交通便利,距工程位置平均距離約3 km。

5 土料填筑碾壓試驗(yàn)

5.1 施工機(jī)械設(shè)備及儀器

施工機(jī)械：徐工XS203 J單鋼輪振動(dòng)碾（20 t）一臺(tái)（見表1）、小松PC360（1.6 m3）挖掘機(jī)一臺(tái)、龍工ZL50 B裝載機(jī)一臺(tái)（斗容3 m3）、歐曼20 t自卸車4 臺(tái)。

表1 碾壓機(jī)具技術(shù)參數(shù)

測(cè)量?jī)x器：南方測(cè)繪RTK、科力達(dá)DSZ3 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀。

試驗(yàn)儀器：篩子、電子秤、輕型擊實(shí)儀、烘箱、鋁盒、環(huán)刀、削切刀等。

5.2 填筑材料

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)探勘,料場(chǎng)從上到下揭露土層依次為：表土：黃褐色,松散,厚度為0.5 m左右；粘土：黃色,平均厚度2 m~4 m左右；全風(fēng)化巖：黃色、黃褐色,平均厚度約2 m。

通過顆粒分析試驗(yàn),確定料場(chǎng)土料為粉質(zhì)粘土（見表2）,填筑土料按設(shè)計(jì)要求不得含有植物根莖、磚瓦垃圾等雜質(zhì)。壓實(shí)度不小于0.91。

表2 顆粒分析試驗(yàn)

5.3 試驗(yàn)場(chǎng)地布置

試驗(yàn)場(chǎng)地選擇在樁號(hào)3+250 ~3+400 之間（見圖 1 ）,此處施工場(chǎng)內(nèi)道路便利,距料場(chǎng)距離2.5 km。場(chǎng)地面積600 m2,試驗(yàn)前按設(shè)計(jì)施工圖進(jìn)行清基,原堤防樹木及樹根全部清除,基地清理完成后,振動(dòng)碾碾壓使原狀土壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求,如有低洼地方進(jìn)行分層碾壓填筑,使整個(gè)基礎(chǔ)面平整,然后用白石灰畫出長(zhǎng)150 m,寬4 m場(chǎng)地,并劃分為50 m×4 m的3 個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地。

圖2 試驗(yàn)場(chǎng)地布置剖面圖

圖3 試驗(yàn)場(chǎng)地布置平面圖（尺寸單位：m）

5.4 碾壓場(chǎng)次安排

碾壓場(chǎng)次安排見表3~表5。

表3 填筑碾壓試驗(yàn)場(chǎng)次安排表

表4 試驗(yàn)塊表面布置

表5 試驗(yàn)塊鋪土厚度級(jí)試驗(yàn)內(nèi)容布置

6 碾壓試驗(yàn)檢測(cè)成果

6.1 擊實(shí)試驗(yàn)

（1）擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表6。

表6 擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

（2）擊實(shí)試驗(yàn)曲線見圖4。

圖4 擊實(shí)試驗(yàn)曲線圖

通過五組土樣的擊實(shí)試驗(yàn)確定最優(yōu)含水率為19.4%,最大干密度為1.60 g/cm3。

6.2 碾壓試驗(yàn)成果

（1）試驗(yàn)成果見表7、表8。

表7 測(cè)量成果統(tǒng)計(jì)表

（2）成果分析

①?gòu)谋? 可以看出,鋪料厚度30 cm、40 cm沉降量隨碾壓遍數(shù)的增加而增大；在碾壓遍數(shù)相同時(shí),沉降量隨厚度的增加而增大。

②從表8 現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)檢測(cè)壓實(shí)度成果可以看出,30 cm、40 cm的平均壓實(shí)度隨碾壓遍數(shù)的增加而增大,50 cm的平均壓實(shí)度隨碾壓遍數(shù)的增加而減小。

③通過擊實(shí)試驗(yàn)確定土料的最優(yōu)含水率為19.4%,最大干密度為1.6 g/cm3。從表8 可見鋪料厚度為30 cm時(shí),無(wú)振2+4、6、8 遍,壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求；鋪料厚度為40 cm時(shí),無(wú)振2+6、8、10 遍,壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求；鋪料厚度為50 cm時(shí),無(wú)振2+6、8、10 遍,壓實(shí)度不能滿足設(shè)計(jì)要求。

表8 壓實(shí)度檢測(cè)成果匯總表

7 結(jié)論

（1）土料場(chǎng)通過顆粒分析試驗(yàn),為粉質(zhì)粘性土,粘土性能滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）徐工XS203 J單鋼輪振動(dòng)碾、小松PC360 挖掘機(jī)、龍工ZL50 B裝載機(jī)、歐曼20 t自卸車能滿足工程需要。其中徐工20 t單鋼輪振動(dòng)碾超過《堤防工程施工規(guī)范》（SL 260-98）重型（10 t~16 t）振動(dòng)碾要求,能對(duì)施工質(zhì)量較好控制。

（3）鋪料選用后退法,碾壓方式為進(jìn)退錯(cuò)距法,并通過控制土料含水率,減小自卸車鋪料時(shí)對(duì)壓實(shí)土料過壓。

（4）綜合分析碾壓試驗(yàn)成果,選擇施工碾壓技術(shù)參數(shù)為鋪料厚度采用40 cm厚,碾壓遍數(shù)無(wú)振2 遍后振壓6 遍的碾壓效果最佳。