浅谈嫩江堤防应急工程土方填筑碾压控制措施及碾压参数的确定

周 蕾

（黑龙江省桃山水库管理处，黑龙江 七台河154600）

1 工程概况

嫩江干流堤防应急度汛工程包括嫩江县、讷河市、富裕县、甘南县、泰来县、杜蒙县和肇源县等县市。嫩江干流拉海堤防为嫩江应急度汛工程的一部分，堤防位于杜蒙县境内，拉海堤北起拉海屯，南至太合岗，长20．633km［1］。本次工程任务是对原堤防进行修复加高培厚来满足汛期度汛要求，确保堤防度汛安全。根据黑龙江省委省政府要求，嫩江堤防土方填筑节点工期为2015年6月1日—2015年7月15日，拉海堤防筑堤土方量为140万m3，在工期紧、任务重的情况下按时完成全部施工任务，需要合理的安排施工计划，包括机械强度、填筑厚度、碾压遍数等参数压实实验安排。

拉海堤身为混合堤，混合堤的填土岩性为低限液粘土、粉土质细砂、含细粒土细砂，及砂性土，质量一般。基于这样的地理条件，筑堤施工选择合理的碾压参数尤为重要。

2 碾压试验研究

2．1 土方碾压重要性

堤防工程的质量是巩固嫩江防洪的基本保证，土料填筑压实是堤防工程质量控制的根本保证。因为土料自身的稳定性主要取决于土料内部的摩擦力和凝聚力。而土料的内摩擦力、凝聚力和抗渗能力都与土密实性有关，土料越密实，堤防稳定和抗渗性能越好。

2．2 试验前准备

堤防工程土方填筑质量控制，必须做好室内击实试验，现场控制好土料及土料含水率，土料填筑厚度，合理的施工机械碾压等。在施工前，调查取土料场情况，并现场取样，通过击实试验获取筑堤土料最大干密度和最优含水率，为碾压试验和施工做好前期准备。并在拉海堤0＋000—0＋100位置选取一段碾压试验场地，用推土机进行清基，达到设计标准，做好碾压试验前期工作准备。

2．3 试验目的

通过碾压试验以达到设计指标为目的，通过现场碾压试验来选定合理的碾压施工参数，其中包括：铺土方式、铺土厚度、碾压机械的类型，及重量、碾压遍数、压实方法等。

2．4 试验依据

试验主要依据《堤防工程施工规范》SL 260－2014［2］、《土工试验规程》SL 237－1999［3］、嫩江应急度汛工程设计图纸及技术要求的相关要求进行。

2．5 填筑料源

拉海堤防设计指定的料场4处，均位于拉海堤内滩地内土料场，土料性质相同。

2．6 土方填筑碾压试验

2．6．1 填筑材料

填筑材料的技术指标及要求详见表1。

表1 填筑材料技术指标及要求

2．6．2 测定最大干密度和最优含水率

最大干密度和最优含水率测定采用标准的击实仪器，先将待测的土料按不同预定含水率，制备成不同的试样，在相同的击实功下，测算出击实后试样的干密度和含水率。绘制干密度与含水率关系曲线，从击实曲线上确定最大干密度与相应最优含水率。土料的级配情况直接影响着堤防施工的压实质量，在良好的级配情况下，土料才可能达到工程要求的压实度，因此控制土料级配是必要因素之一。当压实功能一定时，如果含水率较小，土粒周围结合水膜较薄，土粒间结合水的联结力较大，土体不易压实；含水率过大，孔隙中出现自由水并将部分空气封闭，这样抵消了部分击实功，击实效果反而下降，所以含水率适宜时干密度才最大。

2．6．3 碾压机械设备

现场生产性试验设备有山推160推土机2台，PC300（1．0m3）挖掘机1台，5．0m3轮式装载机1台，洒水车1台，自卸车2台。

测量仪器有DTM532C、DSZ2水准仪等。

试验仪器有电子秤、环刀等。

2．6．4 碾压试验场地布置

试验现场布置如图1所示：

图1 场地布置图

2．6．5 试验布置

试验布置详见表2、表3。

表2 碾压试验布置

表3 碾压层次布置

履带式推土机采用25cm、30cm、35cm松铺厚度，根据压实效果，优选最佳铺层厚度。研究4遍、6遍、8遍等不同碾压遍数的碾压效果，优选填筑材料的合理碾压遍数。

2．6．6 碾压试验基本工序

（1）填筑碾压试验基本工序

场地整平→卸料→推平→静碾→层厚测量→振动碾压→碾压过程的沉降测量→干密度、含水率、压实度等检测→进行上层填筑施工。

（2）填筑基本工艺

①准备：a．填筑前在有效碾压场范围内选定沉陷观测点，测量记录试验场地的高程，测点间距2m×2m；b．用白灰画出试验区域和试验单元，及机械进出场的方向；c．在碾压场周边间距4m打入木桩，并在木桩上准确标示控制高程，以控制铺料厚；d．在场地中线一侧的相连两个试验小块，铺设土质、天然含水量、厚度均相同的土料，中线另侧的两个试验小块，土质和土厚均相同，含水量较天然含水量分别增加或减少某一幅度（根据填筑土料击实试验确定范围）。

②铺料：自卸车卸料采用后退法，自卸车一车一点卸料，呈梅花形布料。

③平料：采用推土机推平至预定厚度及平整度，必要时辅以人工耙平，达到起伏差和平整度的要求。

生态文明的建设对于人类，其重要性显而易见，它既不是一时的冲动，也不是消极的归顺，而是积极的应对态度。人类不会机械的顺从自然，也不可能“主宰”或“统领”大自然。换言之，科学发展观的出发点是“以人为本”，“以人为本”是人类重视生态环境、保护生态环境进而建设生态文明的基础。

④每个试验小块按预定的计划、规定的操作要求，碾压至计划遍数，相应在填筑面上取样做密度试验。

⑤每个试验小块，每次的取样数为12个，采用环刀法取样，测定干密度。

⑥测定压实后土层厚度，并观察压实土层底部有无虚土层、上下层面结合是否良好、有无光面及剪力破坏现象，做好记录。

（3）碾压基本工艺

①根据画好的碾压路线碾压，施工人员指挥，按预定遍数进行。推土机采用前进后退碾压作业，错位采用前进法。碾迹重叠控制在50cm，行车速度不大于2km／h。

②测量沉陷观测点高程，与压前相应点高程之差即为碾压沉陷值（压缩量），4遍后测量对应点的沉降量。

④刨毛作业：在碾压完毕后，下一层填筑前对上一层填筑表面进行刨毛处理，刨毛采用反铲履带在填筑层面上反复行走进行刨毛。对填筑面进料运输线路上散落的松土、杂物，以及车辆行驶、人工践踏、内平台形成的干硬光面，在铺土前彻底清除，并洒水湿润。

⑤回填试坑，将试坑挖出试料全部均匀回填原坑，并碾压密实。

2．7 碾压过程检测

（1）提前备料

用于碾压试验的土料在取土场要提前进行含水量检测，其含水量应在土料的最优含水量±2%范围以内。如果含水量过大，土料摊铺后应进行翻晒，如果含水量偏小，土料摊铺后采用洒水车按照计算的水量进行洒水，然后进行虚土搅拌，使土料的含水量保持均匀。为碾压试验做好准备。

（2）铺层厚度与碾压沉降测量

采用精密水准仪进行测量，测点间距平行碾压行走方向为1m，垂直碾压行走方向为2m。铺料前测量碾压场基层高程，铺料后测量土料层顶面高程，求出铺层厚度，铺层厚度误差宜控制在5%左右；每碾压2遍测量土料层顶面高程，求出碾压沉降量，沉降测量精度为1mm。

（3）干密度检测

终碾后每次取样数应达12个，采用环刀法取样，测定干密度值。

（4）含水率试验

碾前、碾后每场各进行4点含水率测定，共计8点。

（5）层间结合检测

测定压实后土层厚度，并观察压实土层底部有无虚土层、上下层面结合是否良好、有无光面及剪力破坏现象等。

2．8 碾压数据成果整理

（1）在试验期间，要作好各种原始试验数据的记录。

（2）根据试验结果确定配套机械的施工效率、合理的碾压遍数、铺土厚度以及松铺系数等。

（3）将试验结果上报监理部进行审批，作为以后土方碾压施工的施工参数进行控制。碾压效果，优选填筑材料的合理碾压遍数。以指导本工程土方填筑施工。

3 结 语

拉海堤防土方填筑通过上述试验，确定铺土厚度为25cm，碾压机械为履带式推土机，碾压遍数为8遍等施工参数。合理的碾压参数保证了工程质量，加快了施工进度，提高了施工效率，拉海堤防如期保质保量的完成施工任务。竣工后，拉海堤防作为嫩江堤防工程重要组成部分，保证了嫩江流域的安全。

［1］黑龙江省水利水电勘测设计院．黑龙江省嫩江干流堤防应急度汛工程可研报告［Z］．哈尔滨：黑龙江省三江工程建设管理局，2015．

［2］水利部淮河水利委员会．SL 260－2014堤防工程施工规范［S］．北京：中国水利水电出版社，2015．

［3］南京水利科学研究院．SL 237－1999土工试验规程［S］．北京：中国水利水电出版社，1999．