河道治理工程中砂卵石回填壓實(shí)質(zhì)量控制方法

田 毅

(山西省晉中市水利建筑工程總公司，山西 晉中 030600)

在河道治理的堤防施工中，土方回填屬于重點(diǎn)作業(yè)內(nèi)容，回填質(zhì)量的高低將直接對(duì)堤防整體施工效果造成影響，因此有必要在回填期間加強(qiáng)質(zhì)量控制。在以砂卵石為填料的堤防回填施工中，壓實(shí)度的控制難度較大，必須探尋科學(xué)可行的質(zhì)量控制方法，將其落實(shí)到位，并客觀評(píng)價(jià)回填壓實(shí)質(zhì)量，用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)工作，保證回填壓實(shí)的有效性。

1 堤防施工

1.1 堤防

河道走向基本維持原狀，在此基礎(chǔ)上考慮河道現(xiàn)狀、堤防情況等，確定河道的寬度，即除了局部為105 m～125 m 外，絕大部分均為58 m～105 m。

堤防采用重力式漿砌石結(jié)構(gòu)，而根據(jù)堤防建設(shè)現(xiàn)狀可知，堤身的結(jié)構(gòu)完整且具有穩(wěn)定性，不對(duì)該部分處理，部分區(qū)段的堤防堤身受損或是并未建設(shè)堤防，則按照如下方法新建:采用重力式M7.5 漿砌石結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深1.5 m～3 m，堤高2.0 m～2.5 m，墻頂寬0.5 m，背坡1∶0.4，臨水側(cè)坡1∶0.1;漿砌石擋墻施工中，按10 m 的間距依次設(shè)置伸縮縫;擋墻設(shè)兩排φ110PVC 排水管，梅花型布置，橫向間距1.5 m。

1.2 堤防與橋連接部位的處理

南峪溝橋和寨上橋與河道堤防具有連接關(guān)系，該部分用10 m 長(zhǎng)的M7.5 漿砌石扭面予以連接。

1.3 堤腳防沖

部分堤腳易被沖毀，因此在河道治理中加強(qiáng)對(duì)此部分的防護(hù)[1]。工程采取格賓石籠護(hù)腳的方法。分兩層有序鋪設(shè)到位，層厚均按0.5 m 予以控制，遵循錯(cuò)層布置的原則。

2 堤防回填壓實(shí)質(zhì)量控制

壓實(shí)度是評(píng)價(jià)堤防回填壓實(shí)效果的重要指標(biāo)，而壓實(shí)度受填料的質(zhì)量、性質(zhì)、鋪料厚度、壓實(shí)方法等多項(xiàng)因素的影響，因此在分析壓實(shí)度時(shí)需要注重對(duì)各項(xiàng)因素的考慮。最佳含水率和最大干密度是評(píng)價(jià)填料性質(zhì)的重要指標(biāo)，兩項(xiàng)參數(shù)可經(jīng)過(guò)室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)后予以確定，鋪料厚度以及其它的施工參數(shù)則以現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)的方式確定。在保證各項(xiàng)參數(shù)的合理性后，使填料的壓實(shí)度達(dá)到要求，進(jìn)而保證堤防回填壓實(shí)效果。

2.1 回填料的質(zhì)量控制

回填料的質(zhì)量控制需落實(shí)到位，確保投入堤防回填施工中的材料均滿足質(zhì)量要求，在此基礎(chǔ)上結(jié)合科學(xué)的施工方法，有效保證堤防回填壓實(shí)效果。在填料的質(zhì)量控制中，強(qiáng)度、穩(wěn)定性等均要合理;檢查填料中是否有樹(shù)根及各類雜物，將其清理干凈;還需檢測(cè)雜土塊的含量，判斷其是否超出許可范圍。堤防回填采用砂卵石料時(shí)，要求卵石和砂子均勻混合，禁止出現(xiàn)局部卵石含量異常偏高的情況，否則會(huì)影響壓實(shí)的有效性。

2.2 室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)

為評(píng)價(jià)填料的性質(zhì)，安排室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)，通過(guò)此途徑確定填料的最大干密度和最佳含水率。為了保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要選取具有代表性的樣品，并適配精度較高、性能穩(wěn)定可靠的壓實(shí)機(jī)械。在本工程中，用重型Ⅱ法進(jìn)行室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)，錘重4.5 kg，落距45 cm，每層擊數(shù)98。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)與分析后，確定砂卵石料的參數(shù)，其中最大干密度為2.23 g/cm，最佳含水率為5.5%。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)

除了室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)外，還需組織碾壓試驗(yàn)，以便確定鋪料厚度、碾壓遍數(shù)等各項(xiàng)關(guān)鍵的施工參數(shù)，為正式回填壓實(shí)施工提供引導(dǎo)[2]。在堤防回填區(qū)組織碾壓試驗(yàn)，用反鏟挖掘機(jī)上料，推土機(jī)整平，再做壓實(shí)處理，用全站儀及時(shí)測(cè)量高程和鋪料厚度。擊實(shí)試驗(yàn)期間，用灌水法檢測(cè)壓實(shí)度。

在本工程中，共選取12 處試驗(yàn)區(qū)，設(shè)定多項(xiàng)參數(shù)(鋪料厚度35 cm、40 cm、45 cm，碾壓遍數(shù)3、4、5、6)，分別確定各項(xiàng)參數(shù)下的施工情況，以便對(duì)比分析。壓實(shí)機(jī)械采用20t振動(dòng)碾，全程運(yùn)行速度均不超過(guò)2 km/h，并盡可能做到勻速運(yùn)行，壓實(shí)機(jī)械振動(dòng)頻率為28 Hz，先安排2 遍靜壓，再做3～6遍動(dòng)壓。每完成一次壓實(shí)后，測(cè)定砂卵石料的干密度，記錄數(shù)據(jù)。基于試驗(yàn)結(jié)果生成參數(shù)間的關(guān)系圖，見(jiàn)圖1。

圖1 相對(duì)密度與碾壓遍數(shù)、鋪料厚度的關(guān)系

根據(jù)圖1 可知，不同壓實(shí)參數(shù)下的相對(duì)密度不盡相同，在鋪料厚度為35 cm、碾壓遍數(shù)為5 遍時(shí)，能夠兼顧施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的雙項(xiàng)要求。據(jù)此，進(jìn)一步匯總堤防回填的技術(shù)參數(shù)，見(jiàn)表1。

表1 施工碾壓技術(shù)參數(shù)

2.4 回填料含水率的控制

回填壓實(shí)度易受到回填料含水率的影響。根據(jù)規(guī)律，回填料的含水率偏低時(shí)，土顆粒干燥，彼此間的內(nèi)摩擦作用劇烈，不利于壓實(shí);而該值偏高時(shí)，盡管土顆粒間的潤(rùn)滑作用得到改善，但可能由于壓實(shí)而導(dǎo)致土的結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致壓實(shí)后的土料缺乏足夠的強(qiáng)度。因此，合理控制填料的含水率是回填壓實(shí)期間的重點(diǎn)作業(yè)內(nèi)容，需要將實(shí)際含水率與最佳含水率的差值控制在許可范圍內(nèi)(±2%以內(nèi))，從而保證壓實(shí)效果。

砂卵石料的失水速度較快，若暴露在空氣中，可能在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)楦稍锏臓顟B(tài)，針對(duì)此特點(diǎn)，采取邊壓實(shí)邊灑水的方法，通過(guò)水分的補(bǔ)充來(lái)維持填料實(shí)際含水率的穩(wěn)定性。此時(shí)，加水量為重點(diǎn)控制指標(biāo)，該值可按照如下公式計(jì)算:

式中:V為加水量，g;W0為砂卵石料的含水量，以小數(shù)計(jì);W為砂卵石料的最佳含水量，以小數(shù)計(jì);P為樣品重，g。

2.5 鋪料厚度及碾壓過(guò)程控制

鋪料厚度主要根據(jù)壓實(shí)機(jī)械的性能而定，兩者需適配[3]。若鋪料厚度大但壓實(shí)機(jī)械的性能有限，壓實(shí)不充分，導(dǎo)致下層的材料未得到有效的壓實(shí)處理;反之，若鋪料厚度較小但工程適配的是高性能的壓實(shí)機(jī)械，盡管壓實(shí)效果得到保證，但存在“大材小用”的情況，工程資源浪費(fèi)量較大。施工中，隨著壓實(shí)遍數(shù)的增加，干密度先增加至某特定的值，而后不再繼續(xù)增加，此后即便壓實(shí)機(jī)械持續(xù)運(yùn)行，也依然難以提高壓實(shí)度，有機(jī)械資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。由此看來(lái)，合理控制鋪料厚度和壓實(shí)遍數(shù)均較為關(guān)鍵。工程施工中，用全站儀測(cè)定本層的回填控制線及高程，填筑時(shí)適當(dāng)超填30 cm，以保證邊緣部分經(jīng)過(guò)壓實(shí)后有足夠的穩(wěn)定性。攤鋪期間，施工人員及時(shí)用35 cm 量尺插入測(cè)量，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果靈活控制鋪料厚度。

待填料鋪平后，用全站儀檢測(cè)高程，判斷與設(shè)計(jì)值的關(guān)系，進(jìn)而做靈活的調(diào)整。鋪料厚度達(dá)到要求后，安排壓實(shí)。壓實(shí)機(jī)械的操作者需規(guī)范作業(yè)，精準(zhǔn)控制壓實(shí)機(jī)械的運(yùn)行路徑，保證每處均得到充分的碾壓。壓實(shí)機(jī)械應(yīng)沿著與堤軸線相平行的方向運(yùn)行，對(duì)于壓實(shí)機(jī)械難以觸及到的邊角部位，則采用人工夯具夯實(shí)的處理方法。經(jīng)過(guò)壓實(shí)后，用灌水法檢測(cè)壓實(shí)度，若達(dá)到要求則按照計(jì)劃繼續(xù)施工，否則需查明原因，及時(shí)處理。

2.6 下載層的質(zhì)量控制

下載層的強(qiáng)度也會(huì)在一定程度上影響碾壓層的壓實(shí)度，因此需加強(qiáng)對(duì)下載層施工質(zhì)量的控制[4]。在壓實(shí)期間，嚴(yán)格控制各層的壓實(shí)度。堤防回填前，先對(duì)原堤基做5 遍或更多遍數(shù)的壓實(shí)處理。每完成一層的壓實(shí)后，隨即檢查施工質(zhì)量，判斷是否有剪切破壞、漏壓或是其它的質(zhì)量問(wèn)題;此外，還需檢查堤身與岸坡、剛性建筑物等的銜接部位，應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性。

3 回填壓實(shí)施工效果的分析

壓實(shí)度的檢測(cè)采用的是灌水法，在獲得實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)后，結(jié)合如下公式進(jìn)行計(jì)算，確定相對(duì)密度:

式中:Dr為相對(duì)密度;Pd為壓實(shí)干密度，g/cm3;Pdmin為最小干密度，g/cm3;Pdmax為最大干密度，g/cm3。

可以發(fā)現(xiàn)，16 個(gè)測(cè)點(diǎn)的干密度值最小為1.79 g/cm3，最大為2.22 g/cm3，經(jīng)過(guò)計(jì)算，相對(duì)密度的最小值、最大值分別為0.34、0.99;在16 個(gè)測(cè)點(diǎn)中，實(shí)際相對(duì)密度達(dá)到要求(不小于0.65)的數(shù)量為15 個(gè)，回填的合格率為94%，滿足工程設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

砂卵石料作為堤防填料時(shí)，回填壓實(shí)的控制難度較大，易由于材料特殊性、施工方法不合理等原因而影響到壓實(shí)效果。經(jīng)過(guò)本文的分析，提出對(duì)砂卵石料回填壓實(shí)效果造成影響的關(guān)鍵因素，再探尋相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。經(jīng)灌水法檢測(cè)、數(shù)據(jù)計(jì)算后，認(rèn)為實(shí)際壓實(shí)效果達(dá)到要求;而從施工后一年多的實(shí)際使用情況來(lái)看，未見(jiàn)異常。總體來(lái)看，該工程采用的砂卵石料回填壓實(shí)質(zhì)量控制方法具有可行性。