土方碾压试验在文安县城防洪圈工程中的应用

邹中田

摘 要：堤防填筑中需要回填大量的土方，土方填筑的质量控制尤为关键，为了检验压实机械能否满足施工要求，确定合理的施工参数，结合文安县城防洪圈工程第五标段堤防填筑碾压试验实例，对碾压试验的场地布置、试验工艺等进行了介绍，对试验过程中的压实度进行了现场测试，并对测试数据进行分析，得出符合设计要求的碾压工艺和施工参数，为类似工程提供参考。

关键词：碾压试验；压实度；填筑；含水率；干密度

Abstract: embankment filling in earthwork backfill of earth, the quality control is the key, in order to test compaction machine can meet the construction requirements, determine the reasonable construction parameters, combined the county city flood area project bid fifth of embankment filling and rolling test of roller compaction test, the venue layout, test process were introduced, the test process of compaction test, and the testing data are analyzed, that comply with the design requirements of the rolling process and construction parameters, provides the reference for the similar construction.

Key words: test; degree of compaction; filling; water content; dry density

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引言

为确保施工质量、施工进度和施工效益，按照规范及设计文件要求，堤防填筑前需进行现场碾压试验以确定经济合理铺土厚度、碾压遍数等施工参数，施工方法和技术措施。碾压试验是土方施工中一项重要的技术措施, 其成果将直接用于指导工程施工，作为指导施工作业和制定施工进度的依据。因此必须做到:试验用料具有代表性，试验过程中的施工工艺与实际施工工艺保持一致。只有把以上几个关键环节抓好,才能取得较好的试验成果,从而为工程施工提供科学依据。

一、工程概况

文安县城防洪圈工程重点解文安县城的防洪安全并解决周边村镇的避险问题，促进经济与社会协调发展，主要任务是蓄滞洪区内的安全区城镇防洪建设。防护等级为Ⅱ级，防洪标准为50年一遇，主要内容包括围堤工程、排水工程和交通工程。新建防洪堤长29.288公里，包括北围堤9.44公里、西围堤8.425公里、南围堤11.423公里，防洪总面积79.5平方公里［1］。

工程共分六个标段，其中第五标段施工桩号为18+027～25+356，全长7329m，堤防填筑土方41万m3，回填土料为粉状土，土料最大干密度为1.76g/cm3，最优含水率14.4%，设计压实度0.92。

二、碾压试验

1、碾压试验的目的

（1）校核设计确定的有关技术指标，核实设计标准的合理性。（2）检查压实机械性能是否满足施工要求，选择合适的施工机具。

（3）确定经济合理的施工方法和各种施工技术控制参数。

（4）确定有关质量控制的技术要求和检测方法。

2、碾压机械选择

该标段填筑工程量大，施工强度高，工作面宽，根据这些特点，结合现有机械设备情况，碾压试验与实际施工采用完全相同的机械设备进行，以确保碾压试验成果的可行性。

料场装料采用1.2m3型挖掘机,土料运输采用15t自卸汽车；填土平整采用TS-160 EⅡ型推土机，自重18.27t；碾压采用SR20M/P型振动平碾，自重20t，激振动力375kN，振动频率28～32Hz，振动轮尺寸为 1752×2140mm。边角压实采用2.8kW蛙式打夯机夯实。

3、碾压试验的布置

试验场地选择在桩号25+200～25+110堤基已验收合格的填筑区域。长边沿堤防轴线方向布置长90m，宽6 m，然后将此场地沿着堤轴线方向分成6×30m2三个区，并用带有标志的竹杆标出，试验参数的确定根据以往的施工经验及结合振动碾的压实特性，三个区的铺土厚度分别为30cm、40 cm、50cm。试验场地的布置如图1所示。

图1 现场碾压试验场地布置图

4、碾压试验方法

碾压试验采用与实际施工方法完全相同的方法进行。铺土前对堤基适当洒水湿润，使基础表面与土料有良好的结合面。其工序为：装土 、运土、卸土、平整、碾压、检测等。具体试验方法如下：

根据碾压机械的性能和填筑土料情况及施工技术要求，铺土厚度选择30cm，40cm，50cm三种铺土厚度做试验。铺土厚度用水准仪布方格网（2×2）进行控制，方格网用灰线洒出。

铺土前测出铺土基础高程断面（每10m测一段面），铺土摊平后在同一断面上检测铺土厚度。在相同铺土厚度的铺土面上平行堤轴线方向依次作1遍、2遍、3遍、4遍碾压试验。

自卸汽车卸料采用后退法。振动碾压实采用平行于堤轴线的进退错距法碾压。推土机整平后，掁动碾首先在铺土面上静压一遍，而后强震，掁动碾平行于堤轴线行走，一进一回为一遍计算。为避免漏振、过振，振动碾压实采用平行堤轴线的进退错距法，错距宽度b（米）按下式计算，碾压行车速度为一档车速（行车速度在2km/h以内）。

b=B/n ，B—碾滚净宽，n—设计碾压遍数

碾压完毕碾压结束后，用水准仪测量碾压后高程，做好记录，并计算沉降量。测定压实后的土层厚度，并观察压实土层有无异常现象，如剪切破坏、弹簧土、裂缝、表层松土等发生；底部有无虚土层，并作详细记录。每次试验按预定计划、规定的操作要求，碾压至实验要求遍数后，在碾压面上用核子密度仪检测压实干密度。

三、质量检验

土料压实度采用核子密度仪检测，取样检测操作方法严格按操作规范要求。

不同碾压遍数结束后，首先对碾压面进行观察检查。观察碾压后有无异常现象（剪切破坏、弹簧土、裂纹、表层松土等）出现。而后，对不同碾压遍数进行干密度检测，并检查层间结合情况是否良好。每一区每一遍取样3个，共取样36个。

四、碾压试验过程观测及成果整理

1、碾压试验过程观测

碾压1遍：表面有裂痕、轮迹明显；土层下部有架空现象。

碾压2遍：表面平整；有轻微轮迹，土层下部未发现架空、层间剪切现象。

碾压3遍：表面平整光滑；土层下部未发现架空、层间剪切现象。

碾压4遍：表面出现严重剪切现象。

2、碾压试验成果

根据试验资料进行整理汇总计算出同一碾压遍数平均干密度值、平均压实度及平均厚度值，见表1成果汇总表；并绘出碾压遍数与干密度曲线变化图，见图2干密度曲线图。

表1成果汇总表

图2干密度曲线图

五、结论及建议

1、通过对碾压试验过程观测和对试验成果的分析，可以得出回填土料符合设计要求，设计标准合理可行。

2、铺土厚度不大于50cm ，20tSR20M/P型振动平碾其性能满足工程施工需要。

3、经过对三种厚度试验比较分析，认为铺土厚度40 cm比较经济合理，虽然铺土50 cm碾压4遍也能达到0.92，但一旦含水量等發生变化就影响其指示的达到，还需洒水或增加碾压遍数等措施，费用会相应增高。

4、卸料和碾压方式及行驶速度能满足设计指标的要求，首先静压一遍，再振压三遍，采用大频率振动压实。

5、从现场检测数据可知，土含水量的控制对压实质量影响很大，含水量低的部位，压实度普遍偏低，建议填筑中要严格控制填料的含水量，对含水量低的土料在压实前进行处理，铺土前先对基面适当洒水。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。