南水北调中线工程京石段S3标砂土筑堤试验研究

王志波

（河北省南水北调工程建设管理局，石家庄 050021）

工程施工

南水北调中线工程京石段S3标砂土筑堤试验研究

王志波

（河北省南水北调工程建设管理局，石家庄 050021）

为解决京石段S3标段筑堤缺少粘性土的难题，将筑堤方案变更为中细砂加筋（土工格栅）筑堤方案。由于加筋土筑堤技术没有成熟的施工工艺参数和施工方法可供参考，为确保设计方案在技术、经济上的合理性，通过现场试验和研究为S3标砂土筑堤提供了施工工艺方法和施工技术参数。

砂土；筑堤；试验

京石段S3标段位于河北省石家庄市西北，包括4845.12m渠道和6座交叉公路桥，工程等别为I等。渠道全部为土渠，半挖半填型式，挖深4.0～5.0m，填筑高度为3.0～5.4m。原设计外借粘性土35万m3，外弃砂土100万m3。工程实施过程中，因取土场征地困难等原因导致可用于填筑的粘性土大大减少，工程因缺少粘性土而停工。为确保工程进度及质量，将筑堤方案变更为中细砂加筋（土工格栅）筑堤方案。

由于土和加筋材料间相互作用所产生的极其复杂的力学特性，作为“三新”方案（新技术、新材料、新工艺）的加筋土筑堤方案，目前并没有成熟的设计方法，也没有成熟的施工工艺参数和施工方法可供参考，为确保设计方案的可行性及其在技术、经济上的合理性，进行了试验研究。

1 试验时间、场地与材料

为确保工程进度和减少临时占地的征占，本次加筋土筑堤现场试验地点选择在S3标渠段范围内总干渠左堤，设计桩号243+350～243+470范围内。试验渠段典型设计横断面图如图1。

图1 中细砂加筋筑堤典型设计断面图

现场试验开始于2007年9月1日，2007年10月8日完成。主要投入资源如表1。

表1 现场试验主要资源投入

续表

2 试验过程

根据加筋土筑堤现场试验段施工布置及要求，加筋土筑堤现场试验工艺流程如图2。

图2 加筋土筑堤现场试验工艺流程

2.1 建基面

（1）清理杂草，用推土机平整堤基，修整平顺均匀，局部高差不大于5cm。

（2）洒水车洒水至表层彻底湿润，且表面无积水。

（3）用20t振动碾静压1遍。

（4）用壤土按1∶10的坡度在碾压试验区域的两端铺筑上下堤的坡道，并用20t振动碾分层压实。

（5）试验区域放出中心线，测量确定填筑基面的高程，按照设计图纸和现状高程确定渠堤两侧的设计边界线及土工格栅的铺设边界。

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2.2 土工格栅材料准备及铺设要求2.2.1材料准备

由自卸汽车将试验需用的土工格栅运至施工现场，拆卷、拉伸，用大剪刀裁减出设计规定的长度，人工铺设。

2.2.2 铺设要求

铺设土工格栅时，人工拉伸、顺直、绷紧，以U型钉钉于基面，U型钉可采用准6的光圆钢筋加工，长50cm，钉入堤面20cm。U型钉的布置采用1m间隔的梅花型，用量统计约为6个/m2。相邻土工格栅采用尼龙绳带绑扎，绑扎间距为30cm。土工格栅纵向尽量不拼接，若需要拼接时搭接1格。

2.3 填筑料（中细砂）上堤摊铺与整平

2.3.1 上堤方式

在试验的最初阶段，考虑由自卸汽车将土料直接上堤摊铺。但随着试验时堤层的增加，在对砂土层进行加筋时，自卸汽车在第二层时即无法上堤。通过研究，将开挖、运输来的土料堆集在试验现场旁，用装载机端运输上堤。

由于加筋材料不允许施工机械直接在其上行走。因此，装载机在进行粗平、摊铺时，需要采用进占法粗平、摊铺。在装载机粗平完毕后，可用大功率推土机精平。最后由平地机来控制表面的平整程度。

2.4 洒水、碾压与取样检测

鉴于砂土在洒水过程中因水体的冲击可获得较好的密实作用及便于试验过程中较为准确地控制和测算出洒水量等，本次试验洒水采用洒水车直接上堤洒水。本次试验碾压方式采用进退错距法，碾压时，先进行静压，在静压1～2遍后，再进行弱振，避免直接进行振动碾压导致出现陷车的现象发生。取样检测采用环刀法、酒精燃烧法等来检测压实后的压实系数。

2.5 碾压设备的选择

采用目前最普遍使用的20t级振动平碾，行驶速度控制在2.0km/h以内。

2.6 质量控制与质量检测

为了消除取样操作的误差，确保加筋土筑堤现场试验的质量，在评定是否合格时采用所有检测数据的合格值来代表检测结果，包括采用全部检测点来检查是否合格来判定等具体的措施，用环刀法测定砂土压实后的相对密度，为筑堤碾压结果的检测、控制提供依据等。

3 试验获得的技术参数

试验取得的加筋土筑堤施工技术参数如表2。

表2 相关技术参数及其说明

续表

4 技术参数验证

针对南水北调中线S3标加筋土筑堤现场试验段的试验结果，2007年10月8日，由河北省南水北调工程建设管理局组织、监理单位主持在S3标项目部召开了“南水北调中线京石段S3标渠道中细砂加筋筑堤试验专家论证会”，经充分讨论，形成一致意见：试验方案合理，工艺和方案可行，结果满足设计要求，至此，南水北调中线S3标加筋土筑堤试验获得成功。为保证工程进度，S3标于2007年10月9日展开了大范围的加筋土筑堤施工，截止2007年12月底加筋土筑堤施工完毕，S3标共完成加筋土筑堤16万m3，施工时段主要处于秋冬季节，通过大范围的加筋土筑堤施工，再次验证了现场试验段关于施工技术参数等指标的合理性。

5 结语

（1）通过加筋土现场筑堤试验，从技术角度验证了合理的加筋土设计方案在无约束高填方状态下，相对密度或压实指标能够达到设计要求的Dr≥0.75，实际施工中现实可行；同时通过试验得出了加筋土筑堤合理的工艺流程和主要施工技术参数的选取和控制。

（2）从经济角度分析，对比粘性土筑堤，当粘性土不足，砂土富裕时，将粘性土填筑不足的部位采用砂土（加筋土）填筑时，可以节省相应的取土费用和弃土费用，极大地保护了宝贵的土地资源，有利于社会的可持续发展。

（3）加筋土筑堤具有良好的工程效益、经济效益和环境效益，并且展现出广阔的应用前景。

［1］GB 50290—98，土工合成材料应用技术规范［S］.

［2］GB/T 17689—1999，土工合成材料-塑料格栅规范［S］.

［3］SL237—1999，土工试验规程［S］.

［4］SL260—98，堤防工程施工规范［S］.

［5］SL/T225—98，水利水电工程土工合成材料应用技术规范［S］.

Test study on sand in embankment construction of S3 bid section in Beijing-shijiazhuang section

WANG Zhi-bo
（Hebei Province Construction and Administration Bureau of South-to-North Water Transfer Project,Shijiazhang 050021,China）

In order to solve the problem of lack of cohesive soil in embankment construction of S3 bid section in Beijing-Shijiazhuang section,the embankment construction scheme will change tomedium-fine sand reinforced.Because ofwithout mature construction technical and technical parameters of reinforced soil in embankment construction for reference,in order to ensure the rationality of the design on the technology and economy,through field experimental and research,this paper provides construction technical and technical parameters for sand in embankment construction of S3 bid section.

sand；embankment construction；test

TV52

B

1672-9900（2015）01-0079-04

2014-11-17

王志波（1976-），男（汉族），河北承德人，高级工程师，主要从事南水北调工程建设管理工作，（Tel）13831176834。