粘土巖筑堤料快速碾壓試驗研究

曾劍華，肖 麗，王 杰

(長江勘測規劃設計研究院，湖北武漢 430010)

重慶市云陽縣北部新區位于彭溪河左岸，緊鄰縣城西部，濱江路為新區主要城市干道。設計對道路經過的紫荊溝擬采用路堤通過，由于工程區缺乏土料，擬采用工程區場平開挖棄料回填筑堤，棄料成分主要為侏羅系中統上沙溪廟組上段的粘土巖，為研究其碾壓特性是否能滿足設計要求，在建筑材料勘察時進行了現場快速碾壓試驗。

1 粘土巖基本性狀

擬用于填筑的粘土巖為侏羅系中統上沙溪廟組上段巖層，紫紅色，層厚80～100 m，呈近水平狀，微新狀巖體:天然容重為25.5 kN/m3，飽和容重為25.6 kN/m3，含水率 1.83%，孔隙率 6.46%，飽和(單軸)抗壓強度為16 MPa，飽和抗剪強度 C=0.60 MPa、φ =38°，軟化系數為 0.75，為軟巖［1］。

2 設計參數及要求

施工填筑時應先進行現場碾壓試驗，通過碾壓試驗，確定壓實機具，鋪料方法，碾壓遍數，加水量和有效加厚等施工方法和參數［2］，檢測填料的相對密度、干容重、孔隙率等。填筑料采用10～15 t自卸汽車運輸，進占法卸料，80～120馬力推土機推平，分層回填，每層虛鋪厚度宜為0.5～0.6 m，且水平超填寬度不得＜30 cm。分層碾壓，碾壓采用15～20 t震動碾，碾壓前要及時平料，力求鋪料的均勻、平整，特別要防止欠壓、漏壓。對于少數填筑面積窄小邊角、斜坡段及泄水建筑物結合面部位等機械難以碾實的部位，采取人工及蛙式夯機輔助夯實。氣候干燥時，碾壓前要適當灑水，使填料達到最優含水量，以利充分壓實。

填料應盡可能在大面積范圍內進行鋪筑，以減少接縫。采用分塊填筑時，應對塊間連接處的漏壓帶采取專門的處理措施，如采取臺階式的接坡方式，或在接坡處將未壓實的虛坡料挖除。

機械碾壓作業宜采用進退錯距法，碾跡搭接寬度應＞10 cm。碾壓時，行車方向宜平行于水平坡面線，分段碾壓時，相鄰兩段交接帶，與碾壓方向平行的交界帶，碾跡重疊寬度應不＜0.3～0.5 m;與碾壓方向垂直的交界帶，碾跡重疊寬度1.0～1.5 m，上下的分段和碾跡位置應錯開。

壓實標準:回填標準用壓實度表示，應滿足表1規定。

表1 碾壓路堤壓實質量的合格標準Table 1 Quality standard of embankment compaction of rolling road

3 現場快速碾壓試驗

根據設計要求，回填土體碾壓后壓實度需≥93%，上路堤≥94%。在工程區附近選擇一塊50 m×20 m碾壓試驗的場地，粘土巖采用工程區附近開挖的新鮮棄料，經人工剔除塊徑＞30 cm的塊石，用10～15 t自卸汽車運輸，進占法卸料，直接運至碾壓場地，根據棄料的天然狀態加水5% ～10%，100馬力推土機推平，分層回填，每層虛鋪厚度為0.6 m，再分層碾壓。試驗采用18 t振動平碾，振動頻率20～30 kHz，時速2～3 km/h，進退錯距法碾壓，當碾遍數達到6遍時，進行現場試驗(＞3點)，壓實度未達到設計要求時再碾壓，直至碾壓達到設計要求的密實度。

當現場碾遍數達到6遍時，進行了現場壓實度檢測，未達到設計要求;當碾壓遍數達到7遍時，壓實度檢測成果表明達到設計要求，共進行12組試驗，成果見表2。

表2 碾壓回填料現場密度試驗成果表Table 2 Results table of roller compacted backfill of field density test

碾壓成果表明:粘土巖經碾壓后不但可滿足路堤回填土設計要求，還可滿足上路堤設計要求。

為了解粘土巖碾壓后土的類別和力學性質，進行了顆分試驗和現場原位大剪試驗［3］，成果見表3、表4。

表3 碾壓土顆分成果表Table 3 Results table of grain size of compacted soil

表4 碾壓土體原位直剪試驗成果表Table 4 Results table of compaction soil in situ direct shear test

粘土巖碾壓后，根據土的分類標準為細粒土質礫。現場原位大剪試驗表明:粘土巖料含水率5.94% ～6.47%時，壓實度在93.2% ～95.0%，天然抗剪強度內摩擦角為28.4°，飽和抗剪強度內摩擦角為26.1°。

為進一步了解粘土巖碾壓后土體的壓縮性能和擊實性性能，現場取土樣進行了室內試驗，壓縮試驗成果表明，粘土巖碾壓后土體的壓縮模量為20.98 MPa，屬低壓縮性土。室內重型擊實試驗成果見表5，擊實試驗成果表明粘土巖碾壓后土體的最優含水量為7.1%，相對應最大干密度為2.2 g/cm3。

表5 碾壓土室內擊實試驗成果表Table 5 Results table of compaction test of compacted soil

4 結語

通過對粘土巖現場快速碾壓試驗表明:

(1)新鮮的粘土巖開挖棄料，不但可滿足路堤回填土填筑料設計要求，還可滿足下路堤填筑料設計要求。

(2)粘土巖經碾壓后土體為細粒土質礫，具低壓縮性，其最優含水量為7.1%，相應最大干密度為2.2 g/cm3。

(3)粘土巖開挖棄料的利用，節約了大量的工程投資。

(4)在今后類似工程天然材料勘察過程中，可通過現場快速碾壓試驗取得天然建筑材料的碾壓特性，為設計提供可靠的地質資料。

［1］ 曾劍華，詹偉，李林，等.重慶市云陽新城張家院子段庫岸綜合整治工程地質勘察報告［R］.武漢:長江勘測規劃設計研究院，2011.

［2］ DL/TS129—2013，碾壓式土石壩施工技術規范［S］.

［3］ SL237—1999，水工試驗規程［S］.