明渠渠堤土方填筑碾压试验

李艳梅，苏兴彬，陆世权，吕冠成

（崇左市左江治旱工程管理中心，广西 崇左 532200）

1 工程概况

驮英灌区宁明干渠工程位于广西崇左市宁明县，其工程地貌为丘陵地貌，地形起伏较大，地势相对平缓，明渠长约29.915 km，约占渠系的65.01%，共分为50 段，最长段约2243 m，最短段约24 m，基本沿山腹布置，局部为横跨沟谷线或过山脊，主要为半挖半填，局部为挖方段或填方段。覆盖层主要为第四系残坡积含碎石粉质黏土，硬塑～可塑状，中等透水性，抗冲刷能力差，覆盖层厚为0～6.5 m不等，沿线渠道地基以含碎石粉质黏土及全强风化砂泥岩为主。

2 试验准备

选择宁明干渠工程小满隧洞出口明渠段（桩号N21+253～N21+313）为试验场地，按照设计要求明渠土方填筑用料需充分利用开挖土料，因此该试验用料选择本段明渠开挖的土料。该段明渠属谷底，覆盖层为第四系残坡积含碎石粉质土，呈黄褐～红褐色，硬塑状，标贯击数10～12 击，中等透水性，地基以含碎石粉质黏土及全强风化砂泥岩为主，地基承载力能满足设计明渠对地基承载力的要求。

试验前对试验土料的含水率进行调整和土料制备，确保原土料的含水量、比例等满足工程设计要求。在调整和制备好的土料中取一组代表样进行液塑限及击实试验，按《土工试验规程》（SL 237-1999）进行击实试验，确定该土料的最优含水率为17.5%，最大干密度为1.76 g/cm3，塑性指数10.7。

3 碾压试验

碾压试验流程见图1。

图1 碾压试验流程图

3.1 碾压设备配置

碾压试验设备有挖掘机、自卸汽车、推土机、20 t自行式振动碾（振动频率30～32 Hz、行驶速度2～3 km/h、振幅1～2 mm）、洒水车、水准仪、卷尺、电子天平、环刀、皿盒、削土刀、铁锨、洋镐等。

3.2 场地布置及原基面检测结果

碾压场地58 m（长）×14 m（宽），为确保试验场地基础的平整和坚实，在选定的场地范围内进行找平，对原基础面振压12遍后用环刀法检测原基面压实度，取样检测压实度结果为0.978～0.989，平均值为0.982，压实度达到了渠堤设计要求。

3.3 碾压试验过程

（1）测量人员根据碾压试验方案场地布置图放线，划分出试验场地范围，布置成方格网形式分段碾压，并标记出规划好的取样点位，用水准仪测量网点高程。将不同铺土厚度、不同碾压遍数的分界线放出试验场地以外进行标识。

（2）将土料搅拌后运至试验场地定点卸料，采用后退法铺料，铺完料后使用推土机在不同区域按设计铺料厚度平料，平完料后用钢钎测量碾压前铺料厚度。

（3）先对虚铺土料静压2 遍后，振动碾以一档中油门的行进速度（2～3 km/h）在平行于铺料方向（渠堤轴线）前进～后退法碾压，前进一趟算一遍，原位退回算两遍，错距搭接碾压，搭接宽度应大于20 cm，且必须确保无漏压情况。前进后退分别振压4、6、8遍后，碾压机具退出试验场地。

（4）在每达到规定碾压遍数后由测量人员分别测量各方格网铺料碾压后的高程，确定压实后的沉降量并记录备案。

（5）完成设计的碾压遍数后，试验人员需在不同振压遍数的取样点上，用环刀法检测试样的干密度，烘干法检测试样的含水率，计算压实度。

3.4 试验成果分析

土料碾压试验结果见表1，土料碾压遍数与压实度的关系曲线（见图2）。

表1 土料碾压试验结果

图2 土料碾压遍数与压实度关系曲线

由表1和图2可以看出，铺土厚度相同时，压实度随碾压遍数的增加而增大；铺土厚度增大后，增加碾压遍数对土料的压实效果降低；碾压遍数相同时，压实度随铺土厚度的增加而减小。

4 碾压参数选择

根据设计要求，分层填筑，每层高度不大于50 cm，填筑高度小于6 m段压实度不小于0.93，填筑高度不小于6 m 段压实度不小于0.95。选择20 t 自行式振动碾（振动频率30～32 Hz、行驶速度2～3 km/h、振幅1～2 mm），土料含水率控制15.5%～19.5%。虚铺土料40 cm 静压2 遍、振压6 遍后压实度达到0.94，能够满足设计方案渠堤高度小于6 m时，压实度不小于0.93的要求；虚铺土料40 cm静压2遍、振压8 遍后压实度达到0.96，能够满足设计方案渠堤高度不小于6 m时，压实度不小于0.95的要求。

5 施工过程质量控制

施工过程中应控制土料含水率，铺料之前试验人员应取样检测试验用料的天然含水率。若土料天然含水率小于最优含水率的-3.0%，则根据实测含水率计算加水量，根据计算结果用洒水车对土料进行加水，挖掘机搅拌均匀后再由试验人员检测调整后的土料含水率和最优含水率进行比较，重复上述步骤直至土料含水率达到最优含水的±3.0%以内；若土料天然含水率大于最优含水率的+3.0%，则将土料摊铺开进行晾晒，每隔1～2 h取样检测一次含水率，重复此步骤直至土料含水率达到最优含水率的±3.0%以内。

同时应沿渠堤长度方向铺筑土料及碾压，摊铺过程中随时检查铺料厚度，严格控制碾压遍数和铺料厚度；当气候干燥、土层表面水分蒸发较快时，铺料前应适当洒水湿润压实土表面，严禁在干燥状态下铺填新土；填筑过程中出现“弹簧土”现象、层间光面、松土层、干土层、粗粒富集层或剪切破坏等，应处理合格后再铺填新土。

6 结语

本文通过实例阐述土方填筑碾压试验方法，确定合理的施工碾压参数。铺料厚度太小或者碾压遍数过多不利于施工效率，造成不必要的浪费，铺料厚度太大或者碾压遍数过少不利于碾压质量，因此选择合理的铺料厚度及碾压遍数才能符合经济合理的原则，达到保质增效的目的。