萬亮亮

(江西星光建設工程有限公司，南昌 330000)

1 問題的提出

江西省重點中小河流治理項目銅鼓縣三都鎮(zhèn)防洪工程治理段位于銅鼓縣城以東定江河江頭-三都老橋段。工程區(qū)內(nèi)交通便利，東距南昌約230km，西至長沙約170km，南與宜春市、北與修水縣均有公路相通，其中銅(鼓)修(水)干線公路通過工程區(qū)。本工程起于定江河江頭、途徑楓槎大橋、小源電站、三都橋、止于三都老橋。工程治理河段總長4.0km，左、右岸防洪工程總長2.801km，其中左岸長1.034km，右岸長1.767km。其中，堤防長1.34km，護岸長0.91km，防洪墻長0.55km。沿線共布置11處排水涵管，河道沿線清淤總長302m。工程河段10a一遇設計洪水位為220.30-216.62m，江西省銅鼓縣三都鎮(zhèn)防洪工程主要水工建筑物等級為5級、次要水工建筑物等級也為5級。三都鎮(zhèn)防洪工程治理段筑壩土料大多為粉質黏土，為保證粉質黏土筑壩土料的含水率和干密度滿足設計及施工要求，必須進行填筑碾壓試驗。

2 試驗準備

本防洪工程治理段大壩正式填筑施工前，在現(xiàn)場選擇一塊場地進行填筑碾壓試驗，以確定各種土料施工壓實系數(shù)、鋪料厚度、料塊的粒徑和級配、含水量、壓實遍數(shù)和行車速度等填筑碾壓施工參數(shù)。根據(jù)技術規(guī)范要求，回填料在填筑前要進行現(xiàn)場碾壓試驗，試驗前由施工單位編寫碾壓試驗大綱報監(jiān)理工程師批準后實施，以便選定各種填筑材料的最優(yōu)施工參數(shù)。

2.1 筑壩土料性能

按照設計要求對料場進行了復查，確定出3個勘探取樣的料場，取樣及復查鉆孔點的布置均按照Ⅱ類級別進行，根據(jù)料場面積確定孔數(shù)，孔間距100m，孔深3.5-4.0m，對探坑取樣進行室內(nèi)試驗，三都鎮(zhèn)防洪工程筑壩土料性能，見表1。

表1 三都鎮(zhèn)防洪工程筑壩土料性能

根據(jù)碾壓試驗前對土料場所進行的筑壩土料性能的室內(nèi)試驗和調查結果，1#、2#和3#料場土料粉質黏土最佳含水率為19.4%、21.3%和20.1%，最大干密度為1.64g/cm3、1.61g/cm3和1.63g/cm3，均可作為筑壩材料，而文章選擇含水率接近最佳含水率的1#料場粉質黏土料進行碾壓試驗。

2.2 碾壓機械

三都鎮(zhèn)防洪工程治理段筑壩土料填筑碾壓試驗采用MC-3深層核子水分-密度儀進行填筑碾壓后土體密度及含水率的檢測，該儀器在試驗現(xiàn)場使用前必須進行檢定和標定。此外，還應采用質量10t、振頻在20-30Hz之間的自振碾，工作速度控制在3.0-4.0km/h，1臺H-160型推土機，1臺16t凸塊振動碾，1臺斗容1m3的挖掘機，5輛自卸車，還包括現(xiàn)場使用的多功能全站儀、多功能計算器、環(huán)刀、臺秤、天平、烘箱等試驗儀器。

2.3 試驗場地

本工程土料填筑碾壓試驗在現(xiàn)場附近的平地上進行，試驗區(qū)域尺寸12m×50m，試驗前先用推土機將場地徹底清理干凈，再用MC-3深層核子水分-密度儀檢測出試驗場地土體含水率和天然干密度，凸塊振動碾開2擋油門并在推土機按照1擋的行走速度拖動下將試驗場地碾壓5-6遍，將表層土壓實至設計密實度[1]。

3 試驗過程

根據(jù)試驗設計大綱并結合相關規(guī)范要求，應在所選定的碾壓試驗場地分別按照40cm、50cm、60cm的鋪土厚度成臺階狀鋪土，并將碾壓遍數(shù)確定為4遍、6遍和8遍。本次試驗采用淘汰法的組合方式，即按照10-14%的范圍控制土料含水率固定鋪土厚度并調整碾壓遍數(shù)；按照3段進行檢測，各試驗段長20m，寬15m。待碾壓結束，在各試驗段檢查碾壓質量，著重檢查是否存在彈簧土、黏輪、虛土層、剪切破壞等現(xiàn)象[2]以及相鄰層面結合情況。

3.1 碾壓4遍

采用進占法碾壓施工，并采用水準儀進行鋪料厚度和碾壓平整度控制，碾壓4遍后實際鋪土厚度變成42.5cm、50.6cm和62.0cm。凸塊振動碾在推土機的拖動下按設計行走速度行進碾壓，在碾壓過程中，土粒并不隨振動碾而翻動。工后經(jīng)檢查無彈簧土和光面土，在采用MC-3深層核子水分-密度儀進行填筑碾壓后土體密度及含水率檢測時，對于鋪土厚度40cm的土層，僅需要用鐵鍬翻松并清除表層土層，并鏟出一塊深度25cm、面積略>試驗儀器底面的方形區(qū)域即可；對于鋪土厚度50cm和60cm的土層，還需繼續(xù)繼續(xù)向下鏟挖，使測量深度達到30cm。

在各試驗段按相同間距選擇分布均勻的5個測點繪制其土體干密度和含水率的關系曲線[3]，碾壓4遍時土體干密度和含水率的關系，見圖1。由曲線可以看出，鋪土厚度40cm和50cm的情況下土體干密度符合設計要求，但鋪土厚度60cm的試驗段土體干密度未達到設計要求。根據(jù)對3個試驗段探坑斷面的檢查結果，3種鋪土厚度土體壓實后均無剪切破壞，鋪土厚度40cm的土體結合面無虛土層，相鄰層面無不良結合段；鋪土厚度50cm的土體結合面存在2-3cm厚度不等的虛土層；鋪土厚度60cm的土體結合面存在3-4cm厚度的局部性虛土層。

圖1 碾壓4遍時土體干密度和含水率的關系

3.2 碾壓6遍

在對鋪料厚度和碾壓平整度進行控制及探坑檢查后，回填并夯實，并立即按設計要求進行碾壓。在各試驗段按相同間距選擇分布均勻的5個測點繪制碾壓6遍的土體干密度和含水率的關系曲線，碾壓6遍時土體干密度和含水率的關系，見圖2。根據(jù)圖示可以看出，鋪土厚度40cm和50cm的情況下土體干密度符合設計要求，但鋪土厚度60cm的試驗段土體干密度仍未達設計要求。根據(jù)對探坑斷面的檢查發(fā)現(xiàn)，3種鋪土厚度土體壓實后均無剪切破壞，鋪土厚度40cm和50cm的土體結合面無虛土層，相鄰層面無不良結合段；鋪土厚度60cm的土體結合面存在2-3cm厚度不等的虛土層。

圖2 碾壓6遍時土體干密度和含水率的關系

3.3 碾壓8遍

在控制鋪料厚度和碾壓平整度及探坑檢查后，回填夯實，立即按設計要求碾壓。在各試驗段按相同間距選擇分布均勻的5個測點繪制碾壓8遍的土體干密度和含水率的關系曲線，碾壓8遍時土體干密度和含水率的關系，見圖3。由圖3可知，鋪土厚度40cm、50cm和60cm的情況下土最大干密度均不符合設計要求，探坑結果顯示，鋪土厚度40cm、50cm試驗段土體壓實后存在剪切破壞，且土體分層較為明顯；鋪土厚度60cm的土體結合面存在1-2cm厚度不等的虛土層，且同樣存在剪切破壞和土體分層。

圖3 碾壓8遍時土體干密度和含水率的關系

4 試驗結果

根據(jù)上述碾壓試驗結果，在鋪土厚度相同情況下，隨著碾壓遍數(shù)從4遍增加到6遍，土體干密度值增大，而在碾壓遍數(shù)繼續(xù)增大的過程中，因壓實土體出現(xiàn)剪切破壞，使土體整體結構受到影響，導致土層分層和干密度值的下降。所以，從施工經(jīng)濟性和施工進度等角度綜合考慮，應將三都鎮(zhèn)防洪工程治理段筑壩土料填筑碾壓試驗鋪土厚度確定為50cm，碾壓遍數(shù)確定為6遍，在該工況下，所得到的最大干密度1.821g/cm3，土料含水率11.3%，最為符合相關規(guī)范及本工程碾壓施工要求。

5 結 論

通過文章對三都鎮(zhèn)防洪工程治理段筑壩土料填筑碾壓試驗的分析表明，本工程區(qū)所大量存在的粉質黏土土料壓實度與其含水率存在密切關系，為合理確定土料填筑碾壓壓實系數(shù)、鋪料厚度、料塊的粒徑和級配、含水量的適宜范圍、壓實遍數(shù)和行車速度等施工參數(shù)，為填筑施工提供依據(jù)，必須進行填筑碾壓試驗，并對粉質黏土實際壓實能力進行測試，以保證粉質黏土填筑設計指標符合工程設計要求，確保防洪工程筑壩施工質量。