碾壓膠結(jié)砂技術(shù)在滹沱河修復(fù)工程中的應(yīng)用

摘要：碾壓膠結(jié)砂是一種創(chuàng)新技術(shù)，具有節(jié)約成本、有效利用河道清淤的棄砂、清潔環(huán)保、施工工藝簡(jiǎn)單、機(jī)械化水平高、可連續(xù)鋪筑、縮短工期、經(jīng)濟(jì)效益較好，質(zhì)量易保證，安全可靠的特點(diǎn)。本文結(jié)合碾壓膠結(jié)砂在石家莊市滹沱河防洪綜合整治生態(tài)環(huán)境修復(fù)工程中的應(yīng)用，闡述了碾壓膠結(jié)砂的施工工藝流程、施工方法及施工注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：碾壓膠結(jié)砂技術(shù) 防滲 抗沖 施工工藝流程 施工方法 注意事項(xiàng)

中圖分類號(hào): TV66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2011)10(b)-0000-00

1 引言

滹沱河是海河流域子牙河系兩大支流之一，是我省一條重要的骨干行洪河道。滹沱河是典型的沙質(zhì)河床、游蕩型河道、多沙性河流，黃壁莊水庫(kù)以下主流極不穩(wěn)定，上游已建有崗南、黃壁莊兩座大型水庫(kù)和11座中型水庫(kù)。滹沱河自黃壁莊水庫(kù)以下流經(jīng)石家莊市區(qū)北部，自20世紀(jì)70年代中期以來(lái)，市區(qū)河段陸續(xù)修建了多處護(hù)岸工程，河勢(shì)已得到基本控制，但防洪工程體系建設(shè)滯后，河道整體防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，且部分灘地槽蓄區(qū)已發(fā)展為城區(qū)，其防洪需求與現(xiàn)有防洪工程措施之間的矛盾十分突出。因此，針對(duì)新的形勢(shì)需求，對(duì)該河段進(jìn)行全面的防洪綜合整治建設(shè)，對(duì)于保護(hù)水源地，提高城市防洪能力，規(guī)范沿岸開發(fā)建設(shè)秩序，拓展城市發(fā)展空間，促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展，具有重要的意義。

2 工程概況

石家莊市滹沱河防洪綜合整治生態(tài)環(huán)境修復(fù)工程是市政府重點(diǎn)工程，是省會(huì)城市實(shí)施“三年大變樣”的重點(diǎn)舉措。該工程是為滿足石家莊市城市防洪、市政建設(shè)、生態(tài)景觀、土地開發(fā)利用等方面的綜合需求而進(jìn)行規(guī)劃，集防洪、生態(tài)、旅游景觀于一體，通過(guò)河槽整治、防滲、河岸防護(hù)、興建蓄水工程等綜合措施，逐步改善河道內(nèi)沙漠化狀況，形成蓄水水面，逐步修復(fù)河流自然生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)河道兩岸防洪保護(hù)區(qū)土地開發(fā)利用的有序進(jìn)行，改善石家莊市區(qū)生態(tài)環(huán)境。

滹沱河綜合整治工程，西起黃壁莊水庫(kù)，東至藁城晉州交界，全長(zhǎng)70公里，分三期實(shí)施，全部工程總投資計(jì)劃35.3億元。生態(tài)環(huán)境修復(fù)工程主要建設(shè)內(nèi)容包括左右岸河坎防護(hù)40.6km，河道防滲790萬(wàn)m2。河底防滲采用了膨潤(rùn)土防水毯、粘性土等生態(tài)材料與膠結(jié)砂、卵石防沖等多種技術(shù)，抗沖能力達(dá)到50年一遇。其中膠結(jié)砂技術(shù)經(jīng)科學(xué)技術(shù)鑒定達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。防洪工程具體任務(wù)主要包括：新建堤防與堤防改造工程長(zhǎng)度共計(jì)29km，堤防加固工程總長(zhǎng)20km，護(hù)岸工程總長(zhǎng)度7km，現(xiàn)有丁壩加固16條，小青河口防洪節(jié)制閘1座。全部工程完成后將使河段整體防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到50年一遇，石家莊市區(qū)段（南水北調(diào)中線總干渠至候丈村約14km段）達(dá)到100年一遇。

本工程為做好防滲，工程設(shè)計(jì)首先鋪30cm厚的壤土，主要是對(duì)防水毯起保護(hù)作用，其次鋪設(shè)防水毯，在鋪好防水毯后，上方鋪設(shè)35cm的膠結(jié)砂，由于膠凝材料的固化作用，碾壓膠結(jié)砂具有一定的強(qiáng)度和抗沖能力。然后再在上方鋪設(shè)30cm的生態(tài)砂，以增強(qiáng)防滲效果。填砂量既得達(dá)到防砂的效果，又能最大限度的節(jié)約成本。最后是鋪設(shè)鵝卵石，防止洪水沖刷，保護(hù)河底。

3 碾壓膠結(jié)砂的特點(diǎn)

碾壓膠結(jié)砂是一種創(chuàng)新技術(shù)，采用干貧膠結(jié)砂，大量摻加粉煤灰，以減少水泥用量，通過(guò)碾壓達(dá)到高密度，高強(qiáng)度的膠結(jié)砂，具有節(jié)約成本、有效利用河道清淤的棄砂、清潔環(huán)保的特點(diǎn)。碾壓膠結(jié)砂采用碾壓混凝土壩或土石壩施工的機(jī)械和方法，施工工藝簡(jiǎn)單，機(jī)械化水平高，可連續(xù)鋪筑，縮短工期。

碾壓膠結(jié)砂與碾壓混凝土相比，其強(qiáng)度較低，施工上對(duì)原材料要求可以較混凝土骨料要求放寬。能充分利用當(dāng)?shù)亟ú模畲蟪潭葴p少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，施工簡(jiǎn)便快捷，經(jīng)濟(jì)效益較好，質(zhì)量易保證，安全可靠。但施工易受氣候、骨料含水量影響，如控制不當(dāng)，強(qiáng)度值波動(dòng)較大。

4 施工工藝流程

施工工藝流程：碾壓試驗(yàn)----場(chǎng)內(nèi)道路----砂料儲(chǔ)備----膠結(jié)砂拌制----運(yùn)輸----卸料和平倉(cāng)----碾壓----切縫----養(yǎng)護(hù)

5 施工方法

碾壓膠結(jié)砂工程位于防滲體（膨潤(rùn)土防水毯）上，作為防滲體的防沖保護(hù)層。膠結(jié)砂采用強(qiáng)制性攪拌機(jī)進(jìn)行拌制，自卸汽車運(yùn)輸入倉(cāng)，推土機(jī)推料找平，振動(dòng)碾進(jìn)行壓實(shí)、切縫機(jī)切縫、分塊跳倉(cāng)澆筑的施工方法進(jìn)行。

5.1 碾壓膠結(jié)砂的配比與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性試驗(yàn)

碾壓膠結(jié)砂指標(biāo)要求：普通膠結(jié)砂M7.5F25，強(qiáng)化膠結(jié)砂M10F50。參考配比為普通膠結(jié)砂一水泥:粉煤灰:水:砂=168:168:185:1479(重量，單位kg/m3)，外加劑包括DH4AG、DH9等；強(qiáng)化膠結(jié)砂一水泥:粉煤灰:水:砂=185:185:185:1455（重量，單kg/m3），外加劑包括DH4AG、DH9等。強(qiáng)化膠結(jié)砂用于距岸線lOm范圍內(nèi)的坡腳防沖。

在施工前依據(jù)施工設(shè)備的配置情況，在正式膠結(jié)砂保護(hù)層施工前進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，驗(yàn)證膠結(jié)砂配合比的合理性，確定膠結(jié)砂碾壓施工的膠結(jié)砂的虛鋪厚度、施工機(jī)械的類型、碾壓方式、碾壓遍數(shù)、拌和物適宜的VC值、壓實(shí)厚度等施工參數(shù)，碾壓膠結(jié)砂試驗(yàn)后，應(yīng)檢查與下部膨潤(rùn)土防水毯或粘土防滲層的連接結(jié)構(gòu)狀況。如發(fā)現(xiàn)結(jié)合不良或發(fā)生剪切破壞等情況，應(yīng)分析原因，提出改善措施。

5.2 填料開采、運(yùn)輸

本工程碾壓膠結(jié)砂用砂充分利用河道棄砂，在施工現(xiàn)場(chǎng)采砂，采用挖掘機(jī)挖裝，自卸汽車運(yùn)輸?shù)姆桨高M(jìn)行。選取符合標(biāo)準(zhǔn)要求的砂子，運(yùn)至混凝土攪拌站備料，選取備料樣品送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行品質(zhì)檢驗(yàn)。河道內(nèi)表層30cm砂作為清表砂，用于膠結(jié)砂上的保護(hù)層回填，不得用于膠結(jié)砂制做。

砂料料場(chǎng)開采、裝料、運(yùn)輸、卸料、拌合、鋪料等工序應(yīng)持續(xù)和連貫進(jìn)行，以免周轉(zhuǎn)過(guò)多而導(dǎo)致含水量的過(guò)大變化。外購(gòu)材料(包括水泥、粉煤灰、外加劑等)運(yùn)輸、卸料、儲(chǔ)存過(guò)程中，應(yīng)保持其本身的性能。

5.3 膠結(jié)砂的拌制

膠結(jié)砂的拌制宜采用強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)拌制，投料順序?yàn)椋荷埃啵勖夯遥韬蠒r(shí)間不少于90s。加強(qiáng)出機(jī)口VC值檢測(cè)，機(jī)口VC值直接影響膠結(jié)砂施工質(zhì)量。機(jī)口VC值控制還要綜合考慮膠結(jié)砂運(yùn)輸距離和天氣情況。

5.4 膠結(jié)砂運(yùn)輸

膠結(jié)砂采用自卸汽車進(jìn)行運(yùn)輸，根據(jù)車輛情況，道路采取鋪設(shè)10~20cm的砂礫料或碎石進(jìn)行加固。自卸汽車上設(shè)置遮陽(yáng)、防雨措施減少外界環(huán)境對(duì)膠結(jié)砂稠度的影響。在距入倉(cāng)口20m的道路上，設(shè)置兩臺(tái)洗車機(jī)（一邊各一個(gè)），以便沖洗輪胎，路面用8mm厚花紋鋼板鋪設(shè)，以利于脫水。在倉(cāng)面上，嚴(yán)禁汽車急剎車和急轉(zhuǎn)彎，避免破壞強(qiáng)度還不高的膠結(jié)砂表面及影響層面膠結(jié)。

5.5 卸料和平倉(cāng)

膠結(jié)砂在入倉(cāng)前進(jìn)行VC值測(cè)定，對(duì)不符合要求的膠結(jié)砂禁止進(jìn)入倉(cāng)面。為了控制骨料分離，卸料斗的出料與自卸汽車之間的自由落差不大于1.5m。砂漿采用進(jìn)占法連續(xù)鋪筑，自卸汽車在試驗(yàn)倉(cāng)口處堆料，T140推土機(jī)推料找平。個(gè)別死角處，人工配合整理。膠結(jié)砂攤鋪、碾壓以固定方向逐條帶鋪筑，施工層次分明，層間間隔時(shí)間容易控制，便于有序施工。條帶寬度以3～5m為宜，攤鋪用推土機(jī)或反鏟挖掘機(jī)施工，人工分?jǐn)倷C(jī)械施工時(shí)造成的骨料堆積并對(duì)倉(cāng)面進(jìn)行局部平整；邊攤鋪邊檢查，保證碾壓層厚度均勻。平倉(cāng)方向平行于渠道軸線，避免在重要部位形成可能的順?biāo)较虻谋∪鯉АＤz結(jié)砂碾壓，鋪料厚度按經(jīng)監(jiān)理人批準(zhǔn)的碾壓試驗(yàn)確定的鋪設(shè)厚度進(jìn)行控制，現(xiàn)場(chǎng)檢查在鋪料平倉(cāng)過(guò)程中，檢查鋪料厚度，檢查鋪料厚度采用水準(zhǔn)儀現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，為保證膠結(jié)砂壓實(shí)厚度，在平倉(cāng)結(jié)束后，一定要檢查虛鋪厚度是否符合要求。

5.6 碾壓

依據(jù)碾壓試驗(yàn)確定的碾壓工藝進(jìn)行碾壓。及時(shí)用核子密度儀進(jìn)行膠結(jié)砂壓實(shí)容重檢查，不符合要求的要增加碾壓變數(shù)，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為止。振動(dòng)碾在進(jìn)入倉(cāng)面前應(yīng)將振動(dòng)輪清洗干凈。碾壓方向垂直于水流方向可避免碾壓條帶接觸不良形成滲水通道。碾壓中條帶之間采用搭接法，該工程根據(jù)選用的振動(dòng)碾軸距來(lái)決定搭接寬度為20~30cm，端頭部位搭接寬度為100cm左右，保證了振動(dòng)碾的前后輪都進(jìn)入搭接范圍。

無(wú)振碾壓可以彌合細(xì)微的表面裂紋。為避免因?yàn)榘韬臀锓胖脮r(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起膠結(jié)砂質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)拌和物自拌和到碾壓完畢的時(shí)間有所限制，具體應(yīng)根據(jù)不同天氣條件下砼VC值變化情況和對(duì)壓實(shí)容重的影響來(lái)確定。一般情況下，碾壓工作應(yīng)在膠結(jié)砂拌和后2h內(nèi)完成，對(duì)于氣溫較高的天氣，還應(yīng)縮短，低溫或多雨天氣，可適當(dāng)延長(zhǎng)。與下一條帶同時(shí)碾壓的部位，完成碾壓的時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格控制在能夠滿足結(jié)合質(zhì)量的最大層間間隔時(shí)間內(nèi)。

5.7 切縫

本工程膠結(jié)砂保護(hù)層厚度35cm，縱縫、橫縫間距5m，切半縫，縫寬5~10mm，縫深20cm。在碾壓膠結(jié)砂施工結(jié)束達(dá)到終凝后，進(jìn)行誘導(dǎo)縫施工，采用切縫機(jī)直接按設(shè)計(jì)規(guī)定施工。一般在施工結(jié)束后三天為宜。采用機(jī)器切縫時(shí)，嚴(yán)格控制切割深度，不得破壞膠結(jié)砂保護(hù)層下部的膨潤(rùn)土防水毯，亦不得切縫深度不足。

5.8 養(yǎng)護(hù)

施工中碾壓膠結(jié)砂倉(cāng)面應(yīng)保持濕潤(rùn)，施工過(guò)程中和碾壓完畢后的倉(cāng)面，應(yīng)防止外來(lái)水的流入。碾壓膠結(jié)砂終凝后即開始灑水覆蓋養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天。在切縫完成后灑水濕潤(rùn)，鋪設(shè)表面30cm砂料保護(hù)層，替代養(yǎng)護(hù)。

6 施工注意事項(xiàng)

(1) 碾壓膠結(jié)砂用水量少，對(duì)砂、粉煤灰的含水量極為敏感，故嚴(yán)格控制骨料的含水量。

(2) 嚴(yán)格控制膠結(jié)砂配合比及投料順序、拌合時(shí)間，保證膠結(jié)砂拌和均勻性。

(3) 為了確保碾壓膠結(jié)砂層間結(jié)合良好，必須控制施工層間間隔時(shí)間。

(4) 入倉(cāng)膠結(jié)砂應(yīng)及時(shí)攤鋪和碾壓。

(5) 碾壓方向垂直于水流方向可避免碾壓條帶接觸不良形成滲水通道；

(6) 車輪夾帶的污物、泥土、水分的帶入等將影響膠結(jié)砂的膠結(jié)質(zhì)量，因此，設(shè)置洗車機(jī)，沖洗輪胎，保證進(jìn)入倉(cāng)面車輛的整潔，同時(shí)控制水分的帶入。

(7) 嚴(yán)禁汽車急剎車和急轉(zhuǎn)彎破壞強(qiáng)度還不高的膠結(jié)砂表面。

(8) 為了改善振動(dòng)碾碾輥外側(cè)膠結(jié)砂的隆起，改善搭接部位的壓實(shí)質(zhì)量，碾壓條帶應(yīng)相互搭接。

7 結(jié)語(yǔ)

碾壓膠結(jié)砂作為一種創(chuàng)新技術(shù)，具有明顯的優(yōu)越性，其經(jīng)濟(jì)性突出。碾壓膠結(jié)砂的出現(xiàn)使得膠凝材料的用量大幅度降低，膠凝材料中粉煤灰（或其他活性材料）的摻量亦日趨增加，節(jié)約了投資。碾壓膠結(jié)砂技術(shù)的推廣，將帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，尤其適用于中小型水利水電工程。該技術(shù)在我國(guó)建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展前景十分廣闊。

參考文獻(xiàn)

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