圍堰填筑碾壓試驗(yàn)方法

◎雷斌

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷向前發(fā)展，水利工程項(xiàng)目建設(shè)施工規(guī)模和施工量也在不斷擴(kuò)大，水庫(kù)工程是我國(guó)水利工程項(xiàng)目建設(shè)工作中非常重要的組成部分，所發(fā)揮出的功能和作用也非常明顯，不但可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)田灌溉，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)水體資源的合理規(guī)劃與使用，為人們的日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)提供必要的水資源。在水庫(kù)工程項(xiàng)目建設(shè)過渡過程中，圍堰結(jié)構(gòu)是其中非常重要的組成部分，直接關(guān)系到水庫(kù)工程的使用安全系統(tǒng)。因此，在圍堰填筑工作過程中必須要有效做好碾壓工作。通過圍堰填筑碾壓工作的開展，可以保證整個(gè)圍堰結(jié)構(gòu)的整體安全性，為水庫(kù)項(xiàng)目工程各項(xiàng)功能的正常發(fā)揮提供有效保證，要想從根本上提高圍堰填筑工作質(zhì)量，必須要做好碾壓試驗(yàn)工作。基于此，本文有效結(jié)合我國(guó)某地區(qū)一處水庫(kù)項(xiàng)目工程案例展開分析和研究，對(duì)本次水庫(kù)工程項(xiàng)目圍堰填筑碾壓試驗(yàn)工作進(jìn)行探索，提出圍堰填筑碾壓試驗(yàn)工作的關(guān)鍵工作要點(diǎn)，保證圍堰結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，延長(zhǎng)水庫(kù)工程的使用周期，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工程建設(shè)單位的良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)為后續(xù)類似工作開展提供必要的參考和借鑒。

一、工程概況

椒花水庫(kù)工程項(xiàng)目位于我國(guó)瀏陽(yáng)河上游，大溪河左岸一級(jí)支流椒花河道下游區(qū)域，距離滸鎮(zhèn)5km 距離瀏陽(yáng)市40km。本次水庫(kù)工程項(xiàng)目主要任務(wù)，是以城鎮(zhèn)供水防洪工作為主，同時(shí)還兼顧到周圍區(qū)域的農(nóng)田灌溉以及水庫(kù)下游區(qū)域生態(tài)環(huán)境的補(bǔ)水工作。水庫(kù)工程項(xiàng)目上游圍堰位于壩軸線上方110m 位置，采用的是土石圍堰結(jié)構(gòu)圍堰擋水，標(biāo)準(zhǔn)為全年20 年一遇洪水，對(duì)應(yīng)的水體流量為600m3/s，設(shè)計(jì)水位大小為143.2m，圍堰頂部高程為144.7m，最大圍堰高度為20.7m，圍堰頂部長(zhǎng)度為289.9m，圍堰頂部寬度為8.0m 圍堰本體131.0m 高程以下圍堰基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分，使用的是高噴滲墻防滲技術(shù)方法，131.0m 高程以上使用的是復(fù)合土工膜防滲透處理。水庫(kù)工程項(xiàng)目下游圍堰，位于壩址壩軸線下游223.1m 位置，采用的是土石圍堰，圍堰頂部高程為，123.50m，水庫(kù)設(shè)計(jì)水位為122.0m，圍堰頂部高程為123.5m，最大高度為4.5m，圍堰頂部長(zhǎng)度為142.5m，頂部寬度為6.0m，水庫(kù)工程迎水面邊坡比例為1：2，背水面邊坡比例為1：1.75，圍堰本體和圍堰基礎(chǔ)防滲施工均使用的是黏土心墻。

圖1 椒花水庫(kù)工程

二、圍堰填筑碾壓試驗(yàn)工作目標(biāo)

本次圍堰填筑碾壓試驗(yàn)工作目標(biāo)，主要是為了有效檢查現(xiàn)場(chǎng)施工過程中開挖料壓實(shí)完成之后，是否可以達(dá)到預(yù)先設(shè)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)工作參數(shù)要求，檢驗(yàn)所使用的壓實(shí)機(jī)械設(shè)備的適用性效果，以及在施工過程中的可靠性，以此為基礎(chǔ)從中選擇出更加科學(xué)合理的施工參數(shù)：鋪料方法、鋪料厚度、壓實(shí)工作方法、有效壓實(shí)厚度等施工方法與參數(shù)，有效確認(rèn)相關(guān)質(zhì)量控制技術(shù)要求和檢測(cè)工作方法，并且進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓和試驗(yàn)工作。

三、圍堰填筑碾壓試驗(yàn)工作方法

（一）試驗(yàn)設(shè)備

在本次圍堰填筑試驗(yàn)工作當(dāng)中所使用的試驗(yàn)設(shè)備如表1所示：

表1 機(jī)械設(shè)備

（二）試驗(yàn)工作的主要內(nèi)容

1.填筑材料的使用要求和來源。

水庫(kù)工程項(xiàng)目?jī)砂段恢脡渭玳_挖料，采用的是填筑料土料最大顆粒直徑不能超過150mm，土石填筑工作當(dāng)中所使用的石料顆粒直徑最大，不能超過壓實(shí)層厚度的2/3。

2.碾壓試驗(yàn)工藝流程。

圖2 碾壓試驗(yàn)工藝流程

（三）試驗(yàn)準(zhǔn)備工作

試驗(yàn)場(chǎng)地通過使用推土機(jī)設(shè)備進(jìn)行場(chǎng)地平整，處理使用22t 振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)備進(jìn)行充分碾壓和密實(shí)，局部位置壓路機(jī)碾壓不到位，可以通過使用振動(dòng)夯實(shí)方法來進(jìn)行處理，以此來滿足基礎(chǔ)碾壓試驗(yàn)工作要求和標(biāo)準(zhǔn)，最終保證整個(gè)場(chǎng)地的平整程度和面層的密實(shí)程度效果。在正式開始碾壓試驗(yàn)工作之前，試驗(yàn)室根據(jù)土工試驗(yàn)規(guī)程要求和相關(guān)工作方法，對(duì)所使用的填筑材料含水率大小進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試，同時(shí)將試樣當(dāng)中小于40mm 部分做土工基石試驗(yàn)，有效確認(rèn)材料的最大干密度和最佳含水率，其中主要是以干密度作為縱坐標(biāo)，含水率作為橫坐標(biāo)繪制干密度和含水率關(guān)系，曲線曲線以上的峰值點(diǎn)，縱橫向坐標(biāo)分別設(shè)定為回填材料的最大干密度以及最佳含水率。

圖3 圍堰碾壓

（四）試驗(yàn)分組

在水庫(kù)項(xiàng)目工程上下游圍堰選定一塊區(qū)域來進(jìn)行試驗(yàn)工作，總共分為6 個(gè)試驗(yàn)區(qū)，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)長(zhǎng)度為20m，寬度為5m。通過使用白灰畫線邊界組裝進(jìn)行拉線。其中1 號(hào)試驗(yàn)區(qū)域松鋪黏接性土壤厚度40cm；2 號(hào)試驗(yàn)區(qū)域松鋪黏性土50cm；3號(hào)適應(yīng)區(qū)域松鋪黏性土壤60cm；4 號(hào)試驗(yàn)區(qū)域松土無黏性土壤70cm；5 號(hào)試驗(yàn)區(qū)域按松鋪無黏性土80cm；6 號(hào)線區(qū)域根據(jù)松鋪無黏性土壤90cm。在碾壓工的過程中首先需要使用22t 的振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)備在表面進(jìn)行一次碾壓和找平，然后按照2、4、6、8 并反復(fù)進(jìn)行碾壓，在碾壓第 2 遍之后每碾壓一次都需要檢查壓實(shí)度以及高程。

圖4 試驗(yàn)分區(qū)示意圖

（五）填筑材料鋪設(shè)

選定的儲(chǔ)料場(chǎng)當(dāng)中，通過使用裝載機(jī)和挖掘機(jī)設(shè)備來進(jìn)行裝運(yùn)，使用25t 自卸汽車來進(jìn)行材料運(yùn)輸，填筑材料使用自卸汽車后退法來進(jìn)行上料，使用推土機(jī)設(shè)備進(jìn)行表面平整，使用人工配合機(jī)械設(shè)備進(jìn)行整平處理。在鋪料工作過程中需要使用帶刻度的尺桿，控制鋪料的厚度大小，鋪筑工作結(jié)束之后相關(guān)測(cè)量工作人員需要檢查圍堰的高程大小。

（六）碾壓工作

在填筑材料攤鋪工作結(jié)束之后，方可進(jìn)行后續(xù)的試驗(yàn)?zāi)雺海谀雺汗ぷ鬟^程中碾壓速率需要控制在1.5km/h 之內(nèi)，碾壓條帶之間的搭接寬度范圍在10～20cm，碾壓過程中端頭位置的搭接寬度為100cm。通過使用壓路機(jī)設(shè)備進(jìn)行分層壓實(shí)處理，在碾壓工作過程中需要保證先慢后快、先進(jìn)行邊緣再進(jìn)行中間位置的碾壓，在壓實(shí)工作過程中需要保證每一個(gè)區(qū)域壓實(shí)充分均勻，不能產(chǎn)生漏壓情況，對(duì)于一些死角位置無法碾壓到位，需要通過采取人工使用小型機(jī)具來進(jìn)行壓實(shí)處理，現(xiàn)場(chǎng)碾壓工作過程中通常情況下，需要保證不超過最佳含水率2%的條件下進(jìn)行，如果實(shí)際含水量偏差量過大需要經(jīng)過必要的翻松晾曬以及灑水處理工作之后，方可進(jìn)行后續(xù)的碾壓工作，回填土每層壓實(shí)完成之后需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，對(duì)壓實(shí)層的壓實(shí)程度進(jìn)行控制，需要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)程度之后，方可進(jìn)行上一層土壤的壓實(shí)工作。回填工作完成之后對(duì)于超過設(shè)計(jì)高程的區(qū)域需要及時(shí)進(jìn)行整平處理，低于設(shè)計(jì)高程的位置需要進(jìn)行土壤翻松之后再進(jìn)行補(bǔ)充然后進(jìn)行充分壓實(shí)。

（七）壓實(shí)工作之后的試驗(yàn)檢測(cè)工作

在檢測(cè)壓實(shí)程度過程中，需要根據(jù)項(xiàng)目工程施工現(xiàn)場(chǎng)回填材料的實(shí)際使用工作情況，每一層壓實(shí)回填，工作結(jié)束之后取樣檢測(cè)壓實(shí)程度大小，每一層取一組，每組取三個(gè)點(diǎn)。通過使用灌水工作方法來進(jìn)行檢測(cè)和分析，根據(jù)試樣最大材料顆粒直徑來確認(rèn)試驗(yàn)尺寸，本次試驗(yàn)工作過程中所使用的試坑尺寸為直徑475mm，深度大小為525mm。具體如表2：

表2 試樣最大顆粒直徑

四、安全保障措施

（一）安全技術(shù)措施

第一，在實(shí)際試驗(yàn)過程中必須要嚴(yán)格依照國(guó)家、省、市所頒布的相關(guān)安全法規(guī)和規(guī)程內(nèi)容，要充分符合安全生產(chǎn)工作條例，通過建立起以項(xiàng)目經(jīng)理為首的安全指導(dǎo)工作小組，并且制定出一系列安全有效的控制工作策略，全面貫徹和落實(shí)“”安全生產(chǎn)，預(yù)防為”主的工作方針，有效保證項(xiàng)目工程現(xiàn)場(chǎng)的安全性和穩(wěn)定性。

第二，在正式開始試驗(yàn)工作之前，需要組織相關(guān)人員對(duì)整個(gè)試驗(yàn)工作的安全防護(hù)要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，并且還需要設(shè)置出專職的安全人員，主要負(fù)責(zé)安全生產(chǎn)責(zé)任的管理和落實(shí)，如果發(fā)現(xiàn)工作現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生安全隱患，必須要及時(shí)指出和處理，充分做到定時(shí)、定人、定措施整改，工作防止出現(xiàn)不安全性隱患。

第三，在工作場(chǎng)地主要的進(jìn)場(chǎng)道口位置，需要設(shè)置比較醒目的安全告示牌，同時(shí)還需要根據(jù)國(guó)家勞動(dòng)保護(hù)法的相關(guān)規(guī)定進(jìn)一步加強(qiáng)勞保用品的管理工作，現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)工作人員必須要配發(fā)相關(guān)的勞動(dòng)保護(hù)工作用品，比如安全帽、安全帶以及防塵面具等，禁止工作人員出現(xiàn)酒后工作等情況。

（二）施工機(jī)械設(shè)備的安全控制措施

第一，針對(duì)各種機(jī)器設(shè)備操作工作人員以及車輛駕駛?cè)藛T，必須要取得相關(guān)的操作合格證，不能將機(jī)械設(shè)備直接交給無本機(jī)操作證的工作人員來進(jìn)行使用，對(duì)這些操作工作人員需要有效建立起檔案的專人管理。

第二，相關(guān)機(jī)械設(shè)備操作工作人員，必須要根據(jù)機(jī)械設(shè)備的操作說明書，以及相關(guān)使用規(guī)范要求來進(jìn)行使用，要嚴(yán)格執(zhí)行工作之前的檢查工作制度以及工作過程中的相關(guān)注意要點(diǎn)，機(jī)械設(shè)備使用完成之后，需要有效落實(shí)設(shè)備的保養(yǎng)工作。

第三，駕駛室或者操作室內(nèi)部需要保證充分干凈整潔，禁止存放一些易燃易爆性物品，嚴(yán)禁人員酒后使用機(jī)器設(shè)備，禁止機(jī)器設(shè)備出現(xiàn)帶病運(yùn)行情況，避免機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。通過使用手柄啟動(dòng)機(jī)器設(shè)備需要充分注意手柄出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)傷人情況，對(duì)機(jī)器設(shè)備進(jìn)行加油工作時(shí)，工作過程中需要禁止煙火，嚴(yán)禁對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)工作過程中的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維修保養(yǎng)以及調(diào)整等各種操作。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上，在試驗(yàn)段工作結(jié)束之后，總結(jié)最終的試驗(yàn)工作結(jié)論并且有效得出材料鋪設(shè)厚度、圍堰結(jié)構(gòu)的碾壓次數(shù)、土壤最佳含水率等相關(guān)技術(shù)參數(shù)，為后續(xù)的圍堰填筑工作打下良好的基礎(chǔ)。