横水河横水镇下段堤防工程砂砾料填筑标准的确定方法及应用

李红英

（凤翔县水利工程建设工作队陕西凤翔721400）

横水河横水镇下段堤防工程砂砾料填筑标准的确定方法及应用

李红英

（凤翔县水利工程建设工作队陕西凤翔721400）

本文主要对凤翔县横水河横水镇下段堤防工程砂砾料填筑施工从碾压试验的必要性、内容、要求、方法以及应用等方面进行了分析，确定了有关数据，为制定最佳施工工艺流程提供依据。

堤防工程；碾压试验，砂砾料填筑；数据确定

1　工程概况

横水河是韦水河一级支流，渭河三级支流，发源于凤翔县城东北部与麟游县交界处，流经麟游、凤翔、岐山三县，在岐山县麦合营村附近汇入韦水，全长72.7km，流域面积534km2，凤翔县境内河长54.8km，比降16.5%。流经横水镇，横水镇区堤防工程按横水河20年一遇洪水标准设计，相应洪峰流量514m3/s，主要建筑物等级为4级。本次治理工程在横水镇下游新建左岸护岸620m（0+000-0+620）、左岸堤防614m（0+000-0+614）、右岸堤防565m（0+000-0+565）。堤身回填料采用河道内天然砂砾石（粒径＜5mm），砂砾石含泥量小于5%，不含植物残体、垃圾等杂物。堤顶宽3m，迎水面坡比为1∶2.0，填筑高度均在4.5m～5.0m之间。

2　砂砾石碾压影响因素

堤防工程是重要的抵御洪水的重要措施之一，堤防工程施工的好坏直接决定了工程的安全问题。堤身是堤防工程的主体，堤身砂砾填筑压实是堤防工程质量控制的根本保证。因为砾料自身的稳定性主要取决于其的摩擦力和凝聚力。而砾料的内摩擦力、凝聚力和抗渗能力都与砾料密实性有关，砾料越密实，堤防稳定和抗渗性能越好。

3　施工现场碾压试验

3.1碾压试验的目的

根据施工现场具体条件，通过碾压试验对设计指标进行复核，确定现场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。

（1）检查压实机械的性能是否满足施工要求；

（2）通过施工现场碾压试验计算后确定铺土厚度、碾压遍数；

（3）选择合理的铺土方式、铺土厚度、压实遍数、压实系数和含水量的适宜范围等。

在工期短、任务重的情况下，只有确定合理的碾压参数，才能够保证砂砾料填筑的施工质量，提高施工生产效率，满足施工进度的要求。

3.2碾压试验的基本要求

（1）碾压试验在堤身填筑大面积施工前完成；

（2）试验所采用的碾压机械与施工时使用的机具类型、型号相同。

3.3碾压试验前准备

堤身填筑前，由实验室在料场取料进行击实试验，测定砂砾颗料（粒径＜5mm）含量、干密度等指标，并绘制相关曲线。

然而实际施工过程中，填筑料含水量不均匀，砂砾料级配不断发生变化，无法按照实验室击实试验的最优含水量、最大干密度指标确定工程质量，只有进行现场碾压试验才能分析压实后砾料的填筑是否达到设计要求。

3.4碾压试验过程

3.4.1碾压试验方法

为了有效利用碾压试验的砾料，碾压试验选择在地势较平坦的堤基范围内进行，在左岸0+250-0+425处用推土机平整出1个175m×15m的场地，铺料厚度为35cm；左岸0+025—0+175处用推土机平整出1个150m×12m场地，铺料厚度为40cm；右岸0+000-0+175处推土机平整出1个175m×15m场地，铺料厚度为45cm，采用河道内天然砂砾石。

砂砾石由50T装载机在河床内开挖装车，15T自卸汽车运输到碾压现场，XG140推土机平摊，先用厦工XG6204M振动碾（20T）静压1遍，弱振2遍，行驶速度控制在2.4km/h；再用厦工机械驱动单钢轮（20T）强振2遍～6遍，最后静振1遍，碾压速度控制在2.63km/h，碾压机具的行走方向平行于堤轴线方向，采用进退错距法，碾迹的搭压宽度控制在0.5m～0.6m。

3.4.2碾压参数的确定

采用逐步淘汰法，所谓逐步淘汰法指每次固定一种参数，变动其他参数参数，通过碾压试验求出该参数对应的最优方案。将以同样的操作，变动另外一个参数，碾压试验求出第二个参数的最优值，以此类推，得到每个参数的最优值，，最后将这组最优参数进行一次复核试验。若试验结果满足设计、施工要求，便可作为现场施工碾压参数。

左岸0+250-0+425处，铺料厚度35cm固定不变，第一次静压1遍，弱振2遍，强振2遍，静振1遍；第二次静压1遍，弱振2遍，强振4遍，静振1遍；第三次静压1遍，弱振2遍，强振6遍，静振1遍。三次不同碾压遍数根据验收规范取各区5个点，用水准仪分别测量每次沉降厚度，灌砂法计算砂砾料的干密度，筛分法求得含砂量，做好计算平均值。

同样的操作方法，在左岸0+025—0+175处，铺料厚度40cm固定不变，三次碾压遍数发生变化，得出对应的沉降厚度、干密度、含砂量；右岸0+000-0+175处，铺料厚度45cm固定不变，三次碾压遍数发生变化，得出对应的沉降厚度、干密度、含砂量。9次碾压试验数据并观察每次碾压表面情况，汇总如表1所示。

从表中可以看出，砂砾料的沉降量随碾压遍数的增加而增大并趋于稳定；干密度随砂砾含量（粒径＜5mm）变化不同，砂砾含量＜30%时，干密度随碾压遍数的增加而变大；砂砾含量＞30%时，干密度随碾压遍数的增加反而减小。分析原因是粗粒料随着自身含量的不断增加会形成骨架，若此时细粒料填充其中干密度会不断增加，在粗粒料含量达到最佳值时，粗粒料骨架全面形成，骨架间隙由细粒料填满，干密度此时也到达最大值。此后粗粒料含量进一步提升，骨架孔隙不能被细粒料全部填满，填料开始呈现架空状态，干密度也因此降低。

通过碾压试验，确定碾压参数为：砂砾料（粒径＜5mm）含砂率控制在30%左右，铺料厚度40cmm，先用厦工XG6204M振动碾（20T）静压1遍，弱振2遍，行驶速度控制在2.4km/h，再用厦工机械驱动单钢轮（20T）强振4遍，最后静振1遍，碾压速度控制在2.63km/h，共碾压8遍。每碾压一层厚，用灌砂法校核干密度是否满足设计。

表1　碾压情况实验数据记录表

4　试验参数的应用

依据试验成果编写试验报告时，提出正式施工的铺土厚度和碾压遍数，将平均干密度提高0.04g/cm3～0.05g/cm3等提交监理工程师审核。其原因是在实际施工过程中，现场砾石料含水量不均匀，砂砾料级配不断变化，因而试验室击实曲线不能够真实反映现场压实特性，故对现场压实度的质量控制造成一定的影响。为了使压实度达到设计时的要求，首先控制砂砾料含砂量，河床内开挖的砂砾石用分筛机筛分，把大块石分筛出来用做其他，满足条件的砂砾石再运送到堤身填筑。每填筑碾压一层后，取点用灌砂法校核干密度，及时检查堤身填筑质量。

5　结语

由于粗粒料干密度的设计值是通过以往工程经验类比所得，实验室击实试验只是理论值，而施工前进行碾压试验对该经验值、理论中进行验证与最终确认。通过本次堤防填筑前碾压试验得出了最佳施工参数，把理论数据与施工现场操作数据有效结合起来，为堤防填筑施工的提供有力依据，也是作为质量控制的有力手段之一，对满足工程安全需要起到至关重要的作用。陕西水利

（责任编辑：畅妮）

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