张家口坝上地区堤防工程土方碾压试验及分析

【摘要】主要论述在土方碾压试验过程中对土方碾压参数的确定和质量控制措施。

【关键词】坝上；堤防；碾压试验

1、工程概况

张家口市坝上地区河道治理长度约8.5km，重新开挖填筑堤防，复式断面，上、下游段主槽底宽分别为11m、22m左右，主槽边坡1：3，堤防顶宽5m，内外边坡1：4，填筑高度2m左右，总宽度70 m—110 m，填筑方量24万m3。

2、设计标准和击实试验

设计标准填筑土料为壤土，压实度不小于0.9，击实试验土料最大干密度为1.74g/cm3，最优含水率为13.6%。

3、试验依据

《堤防工程施工规范》（SL260—98）；本工程有关的设计要求及规范要求。

4、试验目的

核实开采的土料是否满足设计标准；压实机具是否满足施工技术要求；确定适宜、经济的压实参数、碾压机具重量、铺料厚度、碾压遍数、含水量、压实沉降量及现场施工控制的技术措施和检测方法。

5、现场碾压试验技术指标

根据设计标准和实验室出具的击实实验报告，碾压试验的实际土方填筑干密度达到1.58g/cm3以上即可满足要求。

6、试验机具

试验机械：推土机、振动碾、挖掘机、自卸汽车；试验工具及检测设备：核子密度仪、水准仪、塔尺，钢尺，烘干设备，环刀及铝盒若干、酒精若干、电子天平、击锤、削土刀、铁锹、水桶、塑料袋若干。

7、试验设计方案及实施

（1）试验土料的选取：从实际使用的料场选取并检查不同部位土料的差异情况，土料不含杂草、腐殖土等，为保证土料均匀混合，采用立式开采。

（2）铺料厚度分别为30 cm、35 cm 、40cm。测试了填筑厚度和碾压遍数不同情况下的沉降量和干密度试验，用核子密度仪检测法与环刀法进行对比试验干密度值。

（3）试验参数选择

根据本工程实际情况，确定施工铺土厚度和碾压遍数的组合进行试验。铺土厚度和碾压遍数组合为用YZ16B自行式振动碾，碾压方式用进退错距法，铺料厚度分别选取30cm、35cm、40cm，振动碾压遍数均为2、4、6、8遍，取样个数均为36个。

（4）试验场地布置

试验场地布置在平坦的地方，用推土机推平。场地规格为：长51m、宽8m。分为三个长度为15mr 试验区长度A、B、C，试验区间隔3m，每个试验区划分为4条宽为2m碾压条带： A1、A2、A3、A4和B1、B2、B3、B4和C1、C2、C3、C4。土料沿试验区堆卸，推平、碾压，每个条带分2m×2m范围的3个取样区。

（5）试验方法

在试验区的4个碾压条带对3种铺料厚度进行不同碾压遍数试验，测量沉降量、检测干密度。对比三个区的碾压曲线，确定出适宜、经济的施工铺料厚度、碾压遍数。对比试验用核子密度仪检测法与环刀法。

（6）碾压试验步骤

1） 在A区，自卸汽车用倒退法在碾压条带内铺料，厚度为30cm，推土机平整，用水准仪准确控制铺料厚度与平整度。

2） 振动碾静碾（不振动）2遍，平整土料表面，每一试验区按照2m×2m方格网点距布置沉降量测点位置，每一条带测点布置10个。用水准仪对每一试验区进行水准测量，确定静碾2遍的沉降量。

3） 振动碾对A试验区慢一档（行驶速度3km/h）强振2遍，用水准仪测量碾压后各个测点的高程，计算沉降量；按照2m×2m的间距在A1条带分别用核子密度仪和环刀法取样3个，测定A1条带振压2遍的干密度。用振动碾对A2、A3、A4条带慢一挡强振2遍，用水准仪测量碾压后各个测点的高程，计算沉降量，在A2条带按照2m×2m的间距分别用核子密度仪和环刀法取样3个，测定A2条带振压4遍的干密度。用振动碾对A3、A4条带再强振2遍，用水准仪按同样的方法测量计算沉降量，在A3条带按照2m×2m的间距分别用核子密度仪和环刀法取样3个，测定振压6遍的干密度。再用振动碾对A4条带强振2遍，用水准仪测量计算沉降量，在A4条带按照2m×2m的间距分别用核子密度仪和环刀法取样3个，测定A4条带振压8遍的干密度。核子密度仪测定的数值与灌水法测定的干密度相比较。

4） 用同样的步骤测量出B、C试验區各个条带的沉降量和干密度。

8、试验成果整理及分析

（1）整理土方回填碾压试验沉降量记录表、土方回填试验干密度（环刀法）检测记录表、土方回填碾压试验成果表。绘制碾压遍数与干密度的关系曲线图和碾压遍数与沉降量的关系曲线图。

（2）成果分析

从试验成果表和曲线图可以看出，铺料厚度相同时，在碾压2～4遍过程中，沉降量随碾压遍数的增加而增加，在碾压4～6遍过程中，沉降量增加很小，在碾压4～8遍过程中，沉降量增加很小或停止增加，说明土体已压实。

从试验成果表和曲线图可以看出，压实干密度（压实度）随碾压遍数的增加而增大，随铺土厚度的增加而减小，符合一般填筑材料的工程特性。

从试验成果表可以看出：三个不同铺土厚度，在碾压2遍后，压实度达不到设计要求。

松铺厚度30cm碾压4遍后，松铺厚度35cm碾压4遍后，松铺40 cm碾压6遍后，压实干密度最小值分别为1.595g/cm3、1.582g/cm3、1.589g/cm3，最大值分别为1.599g/cm3、1.595g/cm3、1.594g/cm3，平均值分别为1.597g/cm3、1.587g/cm3、1.591g/cm3，含水率分别在11.0%～12.0%、10.8%～11.2%、10.7%～11.1%，平均压实度分别为0.92、0.91、0.91满足设计要求。

9、试验结论

综合分析试验成果，最优施工碾压技术参数为用YZ16B振动碾，慢1档，铺土厚度35cm，碾压4遍，沉降量2.5cm，含水率10.8～11.2%，压实度0.91，满足要求。

碾压方法：振动碾行走方向平行于堤轴线；分段分片碾压，相邻作业面的搭接碾压宽度，平行堤轴线方向不应小于0.5m，垂直堤轴线方向不应小于3m；碾压采用进退错距法，碾迹搭压宽度应大于10cm。

10、结语

张家口市坝上地区一年四季温差大，四季多风，风力在6级以上的天数较多，强大的风力对土质产生极大的风化和破坏作用，致使土质颗粒粒径变得很小，土质沙化，周而复始，年复一年，恶性发展，最终导致堤防破坏，淤积河道，使河道治理工程不能发挥应有的效益，故要做好水土保持工程建设是必须的，种树、种草以达到保护河道堤防，保证河道治理工程的正常运行。

作者简介：王丽平（1972.11.）女（汉族）河北张家口人，助理工程师，从事水利水电工程施工管理，施工技术工作。