明渠渠堤土方填筑碾壓試驗

李艷梅，蘇興彬，陸世權(quán)，呂冠成

（崇左市左江治旱工程管理中心，廣西 崇左 532200）

1 工程概況

馱英灌區(qū)寧明干渠工程位于廣西崇左市寧明縣，其工程地貌為丘陵地貌，地形起伏較大，地勢相對平緩，明渠長約29.915 km，約占渠系的65.01%，共分為50 段，最長段約2243 m，最短段約24 m，基本沿山腹布置，局部為橫跨溝谷線或過山脊，主要為半挖半填，局部為挖方段或填方段。覆蓋層主要為第四系殘坡積含碎石粉質(zhì)黏土，硬塑～可塑狀，中等透水性，抗沖刷能力差，覆蓋層厚為0～6.5 m不等，沿線渠道地基以含碎石粉質(zhì)黏土及全強(qiáng)風(fēng)化砂泥巖為主。

2 試驗準(zhǔn)備

選擇寧明干渠工程小滿隧洞出口明渠段（樁號N21+253～N21+313）為試驗場地，按照設(shè)計要求明渠土方填筑用料需充分利用開挖土料，因此該試驗用料選擇本段明渠開挖的土料。該段明渠屬谷底，覆蓋層為第四系殘坡積含碎石粉質(zhì)土，呈黃褐～紅褐色，硬塑狀，標(biāo)貫擊數(shù)10～12 擊，中等透水性，地基以含碎石粉質(zhì)黏土及全強(qiáng)風(fēng)化砂泥巖為主，地基承載力能滿足設(shè)計明渠對地基承載力的要求。

試驗前對試驗土料的含水率進(jìn)行調(diào)整和土料制備，確保原土料的含水量、比例等滿足工程設(shè)計要求。在調(diào)整和制備好的土料中取一組代表樣進(jìn)行液塑限及擊實試驗，按《土工試驗規(guī)程》（SL 237-1999）進(jìn)行擊實試驗，確定該土料的最優(yōu)含水率為17.5%，最大干密度為1.76 g/cm3，塑性指數(shù)10.7。

3 碾壓試驗

碾壓試驗流程見圖1。

圖1 碾壓試驗流程圖

3.1 碾壓設(shè)備配置

碾壓試驗設(shè)備有挖掘機(jī)、自卸汽車、推土機(jī)、20 t自行式振動碾（振動頻率30～32 Hz、行駛速度2～3 km/h、振幅1～2 mm）、灑水車、水準(zhǔn)儀、卷尺、電子天平、環(huán)刀、皿盒、削土刀、鐵锨、洋鎬等。

3.2 場地布置及原基面檢測結(jié)果

碾壓場地58 m（長）×14 m（寬），為確保試驗場地基礎(chǔ)的平整和堅實，在選定的場地范圍內(nèi)進(jìn)行找平，對原基礎(chǔ)面振壓12遍后用環(huán)刀法檢測原基面壓實度，取樣檢測壓實度結(jié)果為0.978～0.989，平均值為0.982，壓實度達(dá)到了渠堤設(shè)計要求。

3.3 碾壓試驗過程

（1）測量人員根據(jù)碾壓試驗方案場地布置圖放線，劃分出試驗場地范圍，布置成方格網(wǎng)形式分段碾壓，并標(biāo)記出規(guī)劃好的取樣點位，用水準(zhǔn)儀測量網(wǎng)點高程。將不同鋪土厚度、不同碾壓遍數(shù)的分界線放出試驗場地以外進(jìn)行標(biāo)識。

（2）將土料攪拌后運至試驗場地定點卸料，采用后退法鋪料，鋪完料后使用推土機(jī)在不同區(qū)域按設(shè)計鋪料厚度平料，平完料后用鋼釬測量碾壓前鋪料厚度。

（3）先對虛鋪土料靜壓2 遍后，振動碾以一檔中油門的行進(jìn)速度（2～3 km/h）在平行于鋪料方向（渠堤軸線）前進(jìn)～后退法碾壓，前進(jìn)一趟算一遍，原位退回算兩遍，錯距搭接碾壓，搭接寬度應(yīng)大于20 cm，且必須確保無漏壓情況。前進(jìn)后退分別振壓4、6、8遍后，碾壓機(jī)具退出試驗場地。

（4）在每達(dá)到規(guī)定碾壓遍數(shù)后由測量人員分別測量各方格網(wǎng)鋪料碾壓后的高程，確定壓實后的沉降量并記錄備案。

（5）完成設(shè)計的碾壓遍數(shù)后，試驗人員需在不同振壓遍數(shù)的取樣點上，用環(huán)刀法檢測試樣的干密度，烘干法檢測試樣的含水率，計算壓實度。

3.4 試驗成果分析

土料碾壓試驗結(jié)果見表1，土料碾壓遍數(shù)與壓實度的關(guān)系曲線（見圖2）。

表1 土料碾壓試驗結(jié)果

圖2 土料碾壓遍數(shù)與壓實度關(guān)系曲線

由表1和圖2可以看出，鋪土厚度相同時，壓實度隨碾壓遍數(shù)的增加而增大；鋪土厚度增大后，增加碾壓遍數(shù)對土料的壓實效果降低；碾壓遍數(shù)相同時，壓實度隨鋪土厚度的增加而減小。

4 碾壓參數(shù)選擇

根據(jù)設(shè)計要求，分層填筑，每層高度不大于50 cm，填筑高度小于6 m段壓實度不小于0.93，填筑高度不小于6 m 段壓實度不小于0.95。選擇20 t 自行式振動碾（振動頻率30～32 Hz、行駛速度2～3 km/h、振幅1～2 mm），土料含水率控制15.5%～19.5%。虛鋪土料40 cm 靜壓2 遍、振壓6 遍后壓實度達(dá)到0.94，能夠滿足設(shè)計方案渠堤高度小于6 m時，壓實度不小于0.93的要求；虛鋪土料40 cm靜壓2遍、振壓8 遍后壓實度達(dá)到0.96，能夠滿足設(shè)計方案渠堤高度不小于6 m時，壓實度不小于0.95的要求。

5 施工過程質(zhì)量控制

施工過程中應(yīng)控制土料含水率，鋪料之前試驗人員應(yīng)取樣檢測試驗用料的天然含水率。若土料天然含水率小于最優(yōu)含水率的-3.0%，則根據(jù)實測含水率計算加水量，根據(jù)計算結(jié)果用灑水車對土料進(jìn)行加水，挖掘機(jī)攪拌均勻后再由試驗人員檢測調(diào)整后的土料含水率和最優(yōu)含水率進(jìn)行比較，重復(fù)上述步驟直至土料含水率達(dá)到最優(yōu)含水的±3.0%以內(nèi)；若土料天然含水率大于最優(yōu)含水率的+3.0%，則將土料攤鋪開進(jìn)行晾曬，每隔1～2 h取樣檢測一次含水率，重復(fù)此步驟直至土料含水率達(dá)到最優(yōu)含水率的±3.0%以內(nèi)。

同時應(yīng)沿渠堤長度方向鋪筑土料及碾壓，攤鋪過程中隨時檢查鋪料厚度，嚴(yán)格控制碾壓遍數(shù)和鋪料厚度；當(dāng)氣候干燥、土層表面水分蒸發(fā)較快時，鋪料前應(yīng)適當(dāng)灑水濕潤壓實土表面，嚴(yán)禁在干燥狀態(tài)下鋪填新土；填筑過程中出現(xiàn)“彈簧土”現(xiàn)象、層間光面、松土層、干土層、粗粒富集層或剪切破壞等，應(yīng)處理合格后再鋪填新土。

6 結(jié)語

本文通過實例闡述土方填筑碾壓試驗方法，確定合理的施工碾壓參數(shù)。鋪料厚度太小或者碾壓遍數(shù)過多不利于施工效率，造成不必要的浪費，鋪料厚度太大或者碾壓遍數(shù)過少不利于碾壓質(zhì)量，因此選擇合理的鋪料厚度及碾壓遍數(shù)才能符合經(jīng)濟(jì)合理的原則，達(dá)到保質(zhì)增效的目的。