土牛河河道治理工程土料填筑碾壓試驗淺析

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,發源于鳳城市邊門鎮謝家村馬道嶺。河流總長56 km,流域面積615 km2,平均比降1.86‰,流經3 個鄉鎮11 個行政村,于藍旗鎮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1+787 位于鑲白旗村三組土牛河支流入河口處,終止樁號6+923 位于土牛河至入大洋河口處。見圖1。工程全長5136 m,其中堤防加高培厚5026 m,堤防拆除重建110 m。防洪標準為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 試驗目的

根據施工圖紙、施工組織設計計劃安排及規范要求選用的壓實機械、填筑料源,擬在施工現場根據不同的碾壓技術參數進行不同填筑厚度的碾壓試驗、研究填筑工藝,通過試驗達到以下目的：

（1）核實填筑土料擊實試驗結果的合理性；

（2）檢查壓實機具的性能是否滿足施工要求；

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

（4）確定有關質量控制技術要求和檢測方法、現場安全控制措施；

（5）運輸、攤鋪和碾壓機械的協調配合。

3 試驗依據

《堤防工程施工規范》（SL 260 -98）；《土工試驗方法標準》（GB/T 50123 -2019）；《水利水電工程單元工程施工質量驗收評定標準——土石方工程》（SL 631-2012）；《水利水電工程施工組織設計規范》（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m3自然方,料場位于藍旗鎮鑲白旗村趙家溝（見圖1）,料場地貌為低丘,料場占地面積13 萬m2,土料含量40 萬m3,滿足設計要求,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

5.1 施工機械設備及儀器

施工機械：徐工XS203 J單鋼輪振動碾（20 t）一臺（見表1）、小松PC360（1.6 m3）挖掘機一臺、龍工ZL50 B裝載機一臺（斗容3 m3）、歐曼20 t自卸車4 臺。

表1 碾壓機具技術參數

測量儀器：南方測繪RTK、科力達DSZ3 自動安平水準儀。

試驗儀器：篩子、電子秤、輕型擊實儀、烘箱、鋁盒、環刀、削切刀等。

5.2 填筑材料

經現場探勘,料場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；全風化巖：黃色、黃褐色,平均厚度約2 m。

通過顆粒分析試驗,確定料場土料為粉質粘土（見表2）,填筑土料按設計要求不得含有植物根莖、磚瓦垃圾等雜質。壓實度不小于0.91。

表2 顆粒分析試驗

5.3 試驗場地布置

試驗場地選擇在樁號3+250 ~3+400 之間（見圖 1 ）,此處施工場內道路便利,距料場距離2.5 km。場地面積600 m2,試驗前按設計施工圖進行清基,原堤防樹木及樹根全部清除,基地清理完成后,振動碾碾壓使原狀土壓實度達到設計要求,如有低洼地方進行分層碾壓填筑,使整個基礎面平整,然后用白石灰畫出長150 m,寬4 m場地,并劃分為50 m×4 m的3 個試驗場地。

圖2 試驗場地布置剖面圖

圖3 試驗場地布置平面圖（尺寸單位：m）

5.4 碾壓場次安排

碾壓場次安排見表3~表5。

表3 填筑碾壓試驗場次安排表

表4 試驗塊表面布置

表5 試驗塊鋪土厚度級試驗內容布置

6 碾壓試驗檢測成果

6.1 擊實試驗

（1）擊實試驗數據見表6。

表6 擊實試驗數據統計表

（2）擊實試驗曲線見圖4。

圖4 擊實試驗曲線圖

通過五組土樣的擊實試驗確定最優含水率為19.4%,最大干密度為1.60 g/cm3。

6.2 碾壓試驗成果

（1）試驗成果見表7、表8。

表7 測量成果統計表

（2）成果分析

①從表7 可以看出,鋪料厚度30 cm、40 cm沉降量隨碾壓遍數的增加而增大；在碾壓遍數相同時,沉降量隨厚度的增加而增大。

②從表8 現場碾壓試驗檢測壓實度成果可以看出,30 cm、40 cm的平均壓實度隨碾壓遍數的增加而增大,50 cm的平均壓實度隨碾壓遍數的增加而減小。

③通過擊實試驗確定土料的最優含水率為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,無振2+4、6、8 遍,壓實度滿足設計要求；鋪料厚度為40 cm時,無振2+6、8、10 遍,壓實度滿足設計要求；鋪料厚度為50 cm時,無振2+6、8、10 遍,壓實度不能滿足設計要求。

表8 壓實度檢測成果匯總表

7 結論

（1）土料場通過顆粒分析試驗,為粉質粘性土,粘土性能滿足設計要求。

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

（3）鋪料選用后退法,碾壓方式為進退錯距法,并通過控制土料含水率,減小自卸車鋪料時對壓實土料過壓。

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