弱膨脹土筑路碾壓試驗(yàn)研究

王佩

安徽省(水利部淮河水利委員會(huì))水利科學(xué)研究院，安徽 合肥 230000

0 前言

張春燕等通過現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)研究利用弱膨脹土進(jìn)行渠堤填筑，并提出合理的碾壓施工藝及施工參數(shù)。陳世剛等在南水北調(diào)南陽膨脹土試驗(yàn)段對(duì)弱膨脹土進(jìn)行水泥改性，并對(duì)水泥改性膨脹土進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，為渠道填筑提供碾壓施工參數(shù)。

文章通過現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，為江巷水庫挖庫墊地工程道路碾壓填筑提供碾壓施工藝及施工參數(shù)。

1 試驗(yàn)材料與碾壓試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)材料

利用江巷水庫庫區(qū)取土場(chǎng)開挖土料進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。在取土場(chǎng)抽取土樣，測(cè)試其基本物理性質(zhì)，見表1。

表1 土的基本物理性質(zhì)表

1.2 碾壓試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)文件，江巷水庫挖庫墊地工程道路路基壓實(shí)度為0.95，相應(yīng)壓實(shí)干密度為1.66 g/cm3，根據(jù)試驗(yàn)所用土料的特性和其他類似工程的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，分別設(shè)計(jì)鋪土厚度25 cm、30 cm和35 cm、碾壓遍數(shù)2～10遍、土料含水率為最優(yōu)含水率、偏濕和偏干等施工參數(shù)，采用20t平碾進(jìn)行碾壓，現(xiàn)場(chǎng)取樣測(cè)試干密度及含水率并進(jìn)行碾壓效果評(píng)價(jià)，并提出江巷水庫挖庫墊地工程道路工程碾壓施工參數(shù)。

1.3 碾壓施工方法

選取一塊相對(duì)開闊的場(chǎng)地進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，試驗(yàn)前將場(chǎng)地表層平整清理，使得試驗(yàn)場(chǎng)地平坦，將取土場(chǎng)開挖土料在表層鋪填一定厚度，平整后進(jìn)行碾壓，碾壓至該工程設(shè)計(jì)壓實(shí)度，將該層填筑土作為基層，繼續(xù)進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。

根據(jù)配套設(shè)備要求選擇碾壓試驗(yàn)相關(guān)施工機(jī)械，采用挖掘機(jī)在料場(chǎng)開挖土方，用自卸汽車運(yùn)至試驗(yàn)場(chǎng)地，采用進(jìn)占法卸料，利用推土機(jī)和人工整平。碾壓試驗(yàn)開始后，預(yù)先進(jìn)行1遍靜碾壓，然后打開振動(dòng)模式，然后進(jìn)行振動(dòng)平碾，本次碾壓試驗(yàn)最大碾壓遍數(shù)設(shè)定為10遍，碾壓過程中及時(shí)進(jìn)行挖坑檢測(cè)壓實(shí)度及土料含水率。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次碾壓試驗(yàn)選用20 t平碾，碾壓機(jī)械采用前進(jìn)、后退全振錯(cuò)距法碾壓，前進(jìn)、后退分別按1遍計(jì)。碾壓過程中，靜碾行駛速度不得大于6.00 km/h，震動(dòng)碾壓速度≤2.50 km/h，碾跡重疊寬度控制在1/3碾輪寬度。

2 碾壓試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 鋪土厚度對(duì)碾壓填筑質(zhì)量的影響

控制碾壓土料含水率為最優(yōu)含水率21.40%附近，分別進(jìn)行鋪土厚度25 cm、30 cm和35 cm碾壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。對(duì)圖1進(jìn)行分析可以看出：當(dāng)鋪土厚度為30 cm，碾壓4遍時(shí)，該填筑層干密度約為1.66 g/cm3，壓實(shí)度為9.48×10-1；碾壓6遍時(shí)，該填筑層干密度為1.69 g/cm3，壓實(shí)度為9.66×10-1，壓實(shí)度>0.95；當(dāng)鋪土厚度增加到35 cm，碾壓遍數(shù)達(dá)到6遍時(shí)，其壓實(shí)度仍<0.95；當(dāng)鋪土厚度減小為25 cm，碾壓4遍時(shí)，干密度達(dá)到1.68 g/cm3，壓實(shí)度為0.96，壓實(shí)度>0.95。由于土料攤鋪在碾壓填筑施工中占據(jù)較多工時(shí)，為了提高施工效率，綜合土料攤鋪和機(jī)械使用效率，將路基碾壓施工的每層鋪土厚度設(shè)定為30 cm。

圖1 鋪土厚度對(duì)碾壓試驗(yàn)的影響圖

2.2 碾壓遍數(shù)對(duì)碾壓填筑質(zhì)量的影響

控制碾壓土料含水率為最優(yōu)含水率21.40%附近，分別進(jìn)行2～10遍碾壓試驗(yàn)，研究碾壓遍數(shù)對(duì)路基碾壓填筑質(zhì)量的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。對(duì)圖2分析可以看出：碾壓土體的干密度、壓實(shí)度與碾壓遍數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，碾壓遍數(shù)越大，碾壓填筑質(zhì)量越好。當(dāng)碾壓遍數(shù)達(dá)到6時(shí)，該填筑層土體的干密度均>1.66 g/cm3，其壓實(shí)度均大于0.95；當(dāng)碾壓遍數(shù)繼續(xù)增大時(shí)，干密度與壓實(shí)度繼續(xù)增大，但其增大幅度逐漸減小直至趨于穩(wěn)定。

圖2 碾壓遍數(shù)對(duì)碾壓試驗(yàn)的影響圖

綜上所述，碾壓填筑時(shí)每層土料攤鋪厚度為30 cm時(shí)，碾壓遍數(shù)達(dá)到6遍，其壓實(shí)度即能達(dá)到0.95的設(shè)計(jì)值。故綜合考慮碾壓遍數(shù)對(duì)碾壓填筑質(zhì)量的影響試驗(yàn)結(jié)果，為了提高施工效率，鋪土厚度30 cm時(shí)，將路基每層鋪土的碾壓遍數(shù)設(shè)定為6遍。

2.3 含水率對(duì)碾壓填筑質(zhì)量的影響

調(diào)整含水率對(duì)碾壓填筑質(zhì)量的影響試驗(yàn)結(jié)果見圖3，試驗(yàn)結(jié)果如下：當(dāng)鋪土的含水率為21.40%附近時(shí)，土層的干密度達(dá)到為1.68 g/cm3；調(diào)整鋪土土料含水率為19.50%和17.50%左右，發(fā)現(xiàn)土料含水率越小，其填筑質(zhì)量越差；調(diào)整鋪土土料含水率為23.50%附近，其碾壓填筑質(zhì)量變差。鋪土土料含水率為21.40%時(shí)，碾壓壓實(shí)度大于0.95，鋪土含水率分別為19.50%、17.50%和23.50%的碾壓壓實(shí)度均小于0.95。故結(jié)合不同含水率對(duì)碾壓填筑質(zhì)量的影響試驗(yàn)結(jié)果，鋪土厚度30 cm時(shí)，碾壓遍數(shù)為6遍，將路基碾壓施工的每層鋪土土料的含水率定為21.40%。

圖3 含水率對(duì)碾壓試驗(yàn)的影響圖

3 結(jié)論及建議

江巷水庫挖庫墊地工程道路工程弱膨脹土路基碾壓參數(shù)為：采用20 t振動(dòng)平碾進(jìn)行碾壓施工，每層土料鋪土厚度為30 cm，碾壓遍數(shù)為6遍，鋪土土料含水率為21.40%。在施工過程中，當(dāng)鋪土土料發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)重新開展碾壓試驗(yàn)，根據(jù)碾壓試驗(yàn)結(jié)果開展路基碾壓施工，控制施工質(zhì)量。