鄂北地区水资源配置工程建筑物回填碾压试验

朱晓军 徐海超 肖子欣

摘要：大型输调水工程线路长，横跨多个县市地区，涉及城镇、村庄，建筑物类型复杂。为保证工程质量，确保土地返还工作的顺利进行，以鄂北地区水资源配置工程为例，开展了建筑物回填碾压试验。分析了丘陵岗地水工建筑物的回填碾压方法，最终确定铺土厚度40.3 cm，先静压2遍，再振动碾压8遍的回填碾压方案。试验结果表明，该方案回填土层压实度满足技术规范要求。研究成果可为类似大型输调水工程建筑物回填碾压施工提供参考。

关键词：明渠; 暗涵;回填碾压;鄂北地区水资源配置工程

中图法分类号：TV67 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.11.017

Abstract： Large-scale water transfer project has long water diversion route， crosses multiple cities and counties， including towns and villages with various building types. To ensure the project quality and land restitution proceeds well， by taking the North Hubei Water Transfer Project as example， rolling test was carried out prior to the backfilling and backfilling and rolling method for hydraulic buildings on hilly land was analyzed. The backfilling and rolling method was finalized as soil thickness of 40.3 cm， static pressing （twice）， and vibration rolling （8 times）. The results showed that the soil compactness met the technical requirements. The proposed method can provide certain reference for other similar projects.

Key words： open channel; culvert; backfilling and rolling; North Hubei Water Transfer Project

1 工程概况

鄂北地区水资源配置工程（以下简称“鄂北工程”）2016年9标段高城（碾子湾）明渠-老虎沟明渠段，线路总长14.145 km，设计流量11.67 m3/s。该标段位于湖北省随州市，桩号为191+555～205+700。干渠上的明渠、暗涵、隧洞、渡槽和水闸等主要建筑物级别为2级，次要建筑物级别为3级;设计洪水标准为50 a，校核洪水标准为200 a。

鄂北工程中有3座明渠（大路河明渠、蒋家湾明渠、碾子湾明渠）、3座暗涵（高城暗涵、 两河口暗涵、安岭暗涵）、3座小型排洪建筑物（碾子湾倒虹吸、蒋家湾倒虹吸、大路河排洪涵洞）涉及土方回填。

（1）大路河明渠（桩号193+170～193+420）。渠长0.25 km， 前接漂水大路河隧洞，后接程家湾隧洞，在桩号193+278.34处修建漂水（大路河） 排洪涵洞，为沟谷地形。大路河明渠渠道两侧为全挖方断面，明渠主要为挖方渠，渠基及渠坡为绢云钠长片岩，局部有段填方渠道，最大挖深16.34 m，回填土为黏土，最大填高4.12 m， 土方回填量37 660 m3。

（2）蒋家湾明渠（桩号191+990～192+220）。渠长0.23 km，前接蒋家湾隧洞，后接侯家咀隧洞。渠段上下游均为山坡脚，为沟谷地形。蒋家湾明渠渠道两侧为全挖方断面;明渠主要为挖方渠，渠基及渠坡为绢云钠长片岩，局部有段填方渠道，最大挖深14.8 m， 回填土为黏土，最大填高6.4 m，土方回填15 508 m3。

（3）碾子湾明渠（桩号191+555～191+730）。渠长0.175 km，为本标段起点，起点桩号从碾子湾明渠中间开始，后接蒋家湾隧洞。渠段下游侧为山坡脚，为沟谷地形。碾子湾明渠渠道两侧为全挖方断面;明渠主要为挖方渠，渠基及渠坡为绢云钠长片岩，局部有段填方渠道，最大挖深17.8 m，回填土为黏土，最大填高2.1 m，土方回填1 969 m3 。

（4）两河口暗涵（桩号199+600～199+765）。涵洞長0.165 km，为峰子山隧洞和高子坡隧洞的连接段。暗涵地处沟谷地貌区，从两河口河道下穿过，处于两河口水库库尾回水区。回填料为基坑开挖土石，最大填高8.0 m，土方回填至原地面线以下50 cm，回填量48 470 m3。

（5）高城暗涵（桩号194+280～194+710）。涵洞长0.430 km，为安岭隧洞与峰子山隧洞的连接段，地面高程111.5～122.0 m，为沟谷地形。194+520处有S212省道通过。回填料为基坑开挖土石，最大填高8.0 m，土方回填至原地面线以下50 cm，回填量72 449 m3。

（6）安岭暗涵（桩号194+140～194+220）。涵洞长0.08 km，为程家湾隧洞与安岭隧洞的连接段，地面高程111.1～123.0 m，为沟谷地形。回填料为基坑开挖土石，最大填高12.0 m， 土方回填至原地面线以下50 cm，回填量14 718 m3 。

（7）碾子湾排洪倒虹吸（桩号191+651）横穿碾子湾明渠中心位置，全长92.11 m，管身段长40.90 m，箱涵穿明渠底部高程位于碾子湾明渠设计渠底高程以下约1m，回填料为黏土，回填至原地面高程，回填量4 768 m3 。

（8）蒋家湾排洪倒虹吸（桩号192+128）横穿蒋家湾明渠中心位置，全长125.56 m，管身段长79. 84 m，箱涵穿明渠底部高程位于明渠设计渠底高程以下约3.4 m，回填料为黏土，回填至原地面高程，回填量933 m3 。

（9）大路河排洪涵洞（桩号193+274.11）横穿大路河明渠中部，全长161.95 m，箱涵段全长 136.67 m，箱涵穿明渠底部高程位于大路河明渠设计底高程以下约7 m，回填料为黏土，回填至原地面高程，回填量3 433 m3 。

2 碾压试验设计技术指标

（1）渠道填筑前应清除表层腐耕土、树根、树枝、草、垃圾等有机物。

（2）黏土的含水率宜控制在最佳含水率±2%范围内。

（3）回填黏土料黏粒含量为10%～35%，塑性指数7～17，不允许有超出各回填区规定粒径的石块或其他不合适的材料。

（4）进入填筑仓面的土块粒径不大于10 cm，其中5～10 cm粒径含量不大于5%，5 mm～5 cm粒径含量不大于50%。

（5）根据实际试验，土方填筑最大干密度为1.848 g/cm3，最佳含水率为12. 8%。

（6）梯形明渠渠身填筑应分层回填、分层碾压，2级建筑物回填压实度不小于98% 。

3 试验目的

在拟定碾压设备及碾压施工方案的前提下，以期通过碾压试验达到以下目的。

（1）检验黏土填筑料的压实参数，得到最佳压实效果，以满足明渠回填黏土料压实度、相对密度等设计要求。

（2）对本碾压方案设计的试验组合参数进行验证，分析比较各种填筑碾压前后的组配变化，核实填筑碾压设计的合理性，指导修正明渠填筑碾压方案设计的参数标准。

（3）研究明渠碾压填筑工艺，检验所选用的填筑压实机械的适用性及性能的可靠性[1]。

（4）确定明渠填筑料达到设计填筑要求的经济、适宜的施工压实技术参数，如铺料厚度、摊铺方式、碾压遍数、行车速度及振动频率等，检验施工技术参数的合理性及适用性。

（5）确定渠道填筑压实质量的控制方法，优化施工参数，完善填筑施工工艺，制定明渠填筑施工实施细则与方法，提岀质量控制的技术标准与检验方法。

4 试验准备工作

（1）试验前应选择具有代表性的黏土料，并进行必要的加工、处理，同时储备足够的填筑料供试验使用。

（2）供试验使用的各种机械、设备和试验仪器、工具、器材必须准备齐全。

（3）参加试验的人员必须对试验工作充分了解，并熟悉本职工作、设计要求和試验步骤。

（4）试验场地平整、压实布置，填筑碾压试验铺土前，测量根据填筑试验场地布置图放线填筑试验区域。人工配合机械清除填筑试验区域内的表层腐植土、草皮、树根和杂物等，周边开挖截水沟，之后人工配合机械平整压实基础面[2]。

（5）准备进场道路及其他辅助设施。

5 试验主要机械及试验仪器设备

根据设计压实标准及合同要求，结合类似工程中的施工经验和现有装备情况，碾压试验拟采用试验仪器设备见表1，主要的碾压机械设备见表2。

6 试验流程

试验碾压流程见图1。

7 碾压试验过程

7.1 试验参数

选择土质相同的合格土作为试验用料，土料的含水率与已取的标准击实土样的最优含水率（30%）差值不超过±2%。然后按拟定的参数组合进行碾压试验，分别测得回填碾压后土料的实测干密度与标准干密度的比值k。试验组合布置见图2，试验组合见表3。

7.2 铺 料

釆用进占法铺料，铺料方向平行试验区边线，下部主要釆取人工平料，上部具备条件时用挖掘机平料。铺土厚度在标杆上用油漆标记，标杆间距10.0 m。

7.3 碾 压

回填时分层铺设并碾压，回填土每层虚铺厚度按照试验参数进行，用20 t振动碾分层碾压，每层按照试验遍数碾压后进行取样检测。碾压要做到交叉重叠1/3，防止漏压。

7.4 试验检测

按规定的碾压遍数碾压结束后，用灌砂法进行密度试验，每个检测组以3个试样检查压实度。

8 试验成果

根据现场选定的原材料做室内试验检测，确定土样基本性质以及最佳含水量和最大干密度，为现场碾压提供依据[3]。根据试验确定回填黏土最大干密度为1.84 g/cm3， 最佳含水量为12.8%。

根据现场规划区域进行土料回填碾压，试验结果见表4～5。

结合现有机械设备及以上试验数据分析，黏土料含水率控制12.8%±2%以内，摊铺厚度以40 cm为宜。在铺平后碾压8遍，压实度即可满足技术规范要求。

9 结 语

根据碾压成果分析可知，考虑现场天然含水情况，从填筑质量考虑，推荐可选择铺土厚度40.3 cm，先静压2遍，再振动碾压8遍的碾压方案。

该方案要求含水率控制在10. 8%～14.8%，碾压机具选用20 t平碾振动压路机，行车速度2.0～4.0 km/h，铺料采用进占法，装载机或推土机平铺入仓，辅以人工找平。分段碾压时，相邻两段交接带碾迹应彼此搭接，垂直碾压方向搭接带宽度应为0.3～0.5 m，压实度可达98%以上，满足设计要求。现场实际回填过程中，距离暗涵、箱涵侧墙0.5 m，顶板0.5 m内及机械碾压不到的部位，釆用蛙式打夯机夯实;夯实时釆用连环套打法，夯迹双向套压，夯压夯1/3，行压行1/3宽度。

参考文献：

[1] 付军，孙役，蒋涛，等. 水布垭面板堆石坝填筑碾压参数的合理选择[J]. 水力发电，2015，31（12）：36-38.

[2] 杨会涛.  渠道填筑施工工艺探讨[J]. 城市建设理论研究（电子版）， 2013（17）： 1-2.

[3] 熊宇璟，何潞薇. 冲击碾压路基试验检测与分析[J]. 科技创新与应用， 2015（18）：220-222.

（编辑：李晓濛）