明渠渠堤土方填筑碾壓試驗

李艷梅，蘇興彬，陸世權，呂冠成

（崇左市左江治旱工程管理中心，廣西 崇左 532200）

1 工程概況

馱英灌區寧明干渠工程位于廣西崇左市寧明縣，其工程地貌為丘陵地貌，地形起伏較大，地勢相對平緩，明渠長約29.915 km，約占渠系的65.01%，共分為50 段，最長段約2243 m，最短段約24 m，基本沿山腹布置，局部為橫跨溝谷線或過山脊，主要為半挖半填，局部為挖方段或填方段。覆蓋層主要為第四系殘坡積含碎石粉質黏土，硬塑～可塑狀，中等透水性，抗沖刷能力差，覆蓋層厚為0～6.5 m不等，沿線渠道地基以含碎石粉質黏土及全強風化砂泥巖為主。

2 試驗準備

選擇寧明干渠工程小滿隧洞出口明渠段（樁號N21+253～N21+313）為試驗場地，按照設計要求明渠土方填筑用料需充分利用開挖土料，因此該試驗用料選擇本段明渠開挖的土料。該段明渠屬谷底，覆蓋層為第四系殘坡積含碎石粉質土，呈黃褐～紅褐色，硬塑狀，標貫擊數10～12 擊，中等透水性，地基以含碎石粉質黏土及全強風化砂泥巖為主，地基承載力能滿足設計明渠對地基承載力的要求。

試驗前對試驗土料的含水率進行調整和土料制備，確保原土料的含水量、比例等滿足工程設計要求。在調整和制備好的土料中取一組代表樣進行液塑限及擊實試驗，按《土工試驗規程》（SL 237-1999）進行擊實試驗，確定該土料的最優含水率為17.5%，最大干密度為1.76 g/cm3，塑性指數10.7。

3 碾壓試驗

碾壓試驗流程見圖1。

圖1 碾壓試驗流程圖

3.1 碾壓設備配置

碾壓試驗設備有挖掘機、自卸汽車、推土機、20 t自行式振動碾（振動頻率30～32 Hz、行駛速度2～3 km/h、振幅1～2 mm）、灑水車、水準儀、卷尺、電子天平、環刀、皿盒、削土刀、鐵锨、洋鎬等。

3.2 場地布置及原基面檢測結果

碾壓場地58 m（長）×14 m（寬），為確保試驗場地基礎的平整和堅實，在選定的場地范圍內進行找平，對原基礎面振壓12遍后用環刀法檢測原基面壓實度，取樣檢測壓實度結果為0.978～0.989，平均值為0.982，壓實度達到了渠堤設計要求。

3.3 碾壓試驗過程

（1）測量人員根據碾壓試驗方案場地布置圖放線，劃分出試驗場地范圍，布置成方格網形式分段碾壓，并標記出規劃好的取樣點位，用水準儀測量網點高程。將不同鋪土厚度、不同碾壓遍數的分界線放出試驗場地以外進行標識。

（2）將土料攪拌后運至試驗場地定點卸料，采用后退法鋪料，鋪完料后使用推土機在不同區域按設計鋪料厚度平料，平完料后用鋼釬測量碾壓前鋪料厚度。

（3）先對虛鋪土料靜壓2 遍后，振動碾以一檔中油門的行進速度（2～3 km/h）在平行于鋪料方向（渠堤軸線）前進～后退法碾壓，前進一趟算一遍，原位退回算兩遍，錯距搭接碾壓，搭接寬度應大于20 cm，且必須確保無漏壓情況。前進后退分別振壓4、6、8遍后，碾壓機具退出試驗場地。

（4）在每達到規定碾壓遍數后由測量人員分別測量各方格網鋪料碾壓后的高程，確定壓實后的沉降量并記錄備案。

（5）完成設計的碾壓遍數后，試驗人員需在不同振壓遍數的取樣點上，用環刀法檢測試樣的干密度，烘干法檢測試樣的含水率，計算壓實度。

3.4 試驗成果分析

土料碾壓試驗結果見表1，土料碾壓遍數與壓實度的關系曲線（見圖2）。

表1 土料碾壓試驗結果

圖2 土料碾壓遍數與壓實度關系曲線

由表1和圖2可以看出，鋪土厚度相同時，壓實度隨碾壓遍數的增加而增大；鋪土厚度增大后，增加碾壓遍數對土料的壓實效果降低；碾壓遍數相同時，壓實度隨鋪土厚度的增加而減小。

4 碾壓參數選擇

根據設計要求，分層填筑，每層高度不大于50 cm，填筑高度小于6 m段壓實度不小于0.93，填筑高度不小于6 m 段壓實度不小于0.95。選擇20 t 自行式振動碾（振動頻率30～32 Hz、行駛速度2～3 km/h、振幅1～2 mm），土料含水率控制15.5%～19.5%。虛鋪土料40 cm 靜壓2 遍、振壓6 遍后壓實度達到0.94，能夠滿足設計方案渠堤高度小于6 m時，壓實度不小于0.93的要求；虛鋪土料40 cm靜壓2遍、振壓8 遍后壓實度達到0.96，能夠滿足設計方案渠堤高度不小于6 m時，壓實度不小于0.95的要求。

5 施工過程質量控制

施工過程中應控制土料含水率，鋪料之前試驗人員應取樣檢測試驗用料的天然含水率。若土料天然含水率小于最優含水率的-3.0%，則根據實測含水率計算加水量，根據計算結果用灑水車對土料進行加水，挖掘機攪拌均勻后再由試驗人員檢測調整后的土料含水率和最優含水率進行比較，重復上述步驟直至土料含水率達到最優含水的±3.0%以內；若土料天然含水率大于最優含水率的+3.0%，則將土料攤鋪開進行晾曬，每隔1～2 h取樣檢測一次含水率，重復此步驟直至土料含水率達到最優含水率的±3.0%以內。

同時應沿渠堤長度方向鋪筑土料及碾壓，攤鋪過程中隨時檢查鋪料厚度，嚴格控制碾壓遍數和鋪料厚度；當氣候干燥、土層表面水分蒸發較快時，鋪料前應適當灑水濕潤壓實土表面，嚴禁在干燥狀態下鋪填新土；填筑過程中出現“彈簧土”現象、層間光面、松土層、干土層、粗粒富集層或剪切破壞等，應處理合格后再鋪填新土。

6 結語

本文通過實例闡述土方填筑碾壓試驗方法，確定合理的施工碾壓參數。鋪料厚度太小或者碾壓遍數過多不利于施工效率，造成不必要的浪費，鋪料厚度太大或者碾壓遍數過少不利于碾壓質量，因此選擇合理的鋪料厚度及碾壓遍數才能符合經濟合理的原則，達到保質增效的目的。