淺談嫩江堤防應(yīng)急工程土方填筑碾壓控制措施及碾壓參數(shù)的確定

周 蕾

（黑龍江省桃山水庫管理處，黑龍江 七臺河154600）

1 工程概況

嫩江干流堤防應(yīng)急度汛工程包括嫩江縣、訥河市、富裕縣、甘南縣、泰來縣、杜蒙縣和肇源縣等縣市。嫩江干流拉海堤防為嫩江應(yīng)急度汛工程的一部分，堤防位于杜蒙縣境內(nèi)，拉海堤北起拉海屯，南至太合崗，長20．633km［1］。本次工程任務(wù)是對原堤防進行修復(fù)加高培厚來滿足汛期度汛要求，確保堤防度汛安全。根據(jù)黑龍江省委省政府要求，嫩江堤防土方填筑節(jié)點工期為2015年6月1日—2015年7月15日，拉海堤防筑堤土方量為140萬m3，在工期緊、任務(wù)重的情況下按時完成全部施工任務(wù)，需要合理的安排施工計劃，包括機械強度、填筑厚度、碾壓遍數(shù)等參數(shù)壓實實驗安排。

拉海堤身為混合堤，混合堤的填土巖性為低限液粘土、粉土質(zhì)細(xì)砂、含細(xì)粒土細(xì)砂，及砂性土，質(zhì)量一般?；谶@樣的地理條件，筑堤施工選擇合理的碾壓參數(shù)尤為重要。

2 碾壓試驗研究

2．1 土方碾壓重要性

堤防工程的質(zhì)量是鞏固嫩江防洪的基本保證，土料填筑壓實是堤防工程質(zhì)量控制的根本保證。因為土料自身的穩(wěn)定性主要取決于土料內(nèi)部的摩擦力和凝聚力。而土料的內(nèi)摩擦力、凝聚力和抗?jié)B能力都與土密實性有關(guān)，土料越密實，堤防穩(wěn)定和抗?jié)B性能越好。

2．2 試驗前準(zhǔn)備

堤防工程土方填筑質(zhì)量控制，必須做好室內(nèi)擊實試驗，現(xiàn)場控制好土料及土料含水率，土料填筑厚度，合理的施工機械碾壓等。在施工前，調(diào)查取土料場情況，并現(xiàn)場取樣，通過擊實試驗獲取筑堤土料最大干密度和最優(yōu)含水率，為碾壓試驗和施工做好前期準(zhǔn)備。并在拉海堤0＋000—0＋100位置選取一段碾壓試驗場地，用推土機進行清基，達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，做好碾壓試驗前期工作準(zhǔn)備。

2．3 試驗?zāi)康?/h3>

通過碾壓試驗以達到設(shè)計指標(biāo)為目的，通過現(xiàn)場碾壓試驗來選定合理的碾壓施工參數(shù)，其中包括：鋪土方式、鋪土厚度、碾壓機械的類型，及重量、碾壓遍數(shù)、壓實方法等。

2．4 試驗依據(jù)

試驗主要依據(jù)《堤防工程施工規(guī)范》SL 260－2014［2］、《土工試驗規(guī)程》SL 237－1999［3］、嫩江應(yīng)急度汛工程設(shè)計圖紙及技術(shù)要求的相關(guān)要求進行。

2．5 填筑料源

拉海堤防設(shè)計指定的料場4處，均位于拉海堤內(nèi)灘地內(nèi)土料場，土料性質(zhì)相同。

2．6 土方填筑碾壓試驗

2．6．1 填筑材料

填筑材料的技術(shù)指標(biāo)及要求詳見表1。

表1 填筑材料技術(shù)指標(biāo)及要求

2．6．2 測定最大干密度和最優(yōu)含水率

最大干密度和最優(yōu)含水率測定采用標(biāo)準(zhǔn)的擊實儀器，先將待測的土料按不同預(yù)定含水率，制備成不同的試樣，在相同的擊實功下，測算出擊實后試樣的干密度和含水率。繪制干密度與含水率關(guān)系曲線，從擊實曲線上確定最大干密度與相應(yīng)最優(yōu)含水率。土料的級配情況直接影響著堤防施工的壓實質(zhì)量，在良好的級配情況下，土料才可能達到工程要求的壓實度，因此控制土料級配是必要因素之一。當(dāng)壓實功能一定時，如果含水率較小，土粒周圍結(jié)合水膜較薄，土粒間結(jié)合水的聯(lián)結(jié)力較大，土體不易壓實；含水率過大，孔隙中出現(xiàn)自由水并將部分空氣封閉，這樣抵消了部分擊實功，擊實效果反而下降，所以含水率適宜時干密度才最大。

2．6．3 碾壓機械設(shè)備

現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗設(shè)備有山推160推土機2臺，PC300（1．0m3）挖掘機1臺，5．0m3輪式裝載機1臺，灑水車1臺，自卸車2臺。

測量儀器有DTM532C、DSZ2水準(zhǔn)儀等。

試驗儀器有電子秤、環(huán)刀等。

2．6．4 碾壓試驗場地布置

試驗現(xiàn)場布置如圖1所示：

圖1 場地布置圖

2．6．5 試驗布置

試驗布置詳見表2、表3。

表2 碾壓試驗布置

表3 碾壓層次布置

履帶式推土機采用25cm、30cm、35cm松鋪厚度，根據(jù)壓實效果，優(yōu)選最佳鋪層厚度。研究4遍、6遍、8遍等不同碾壓遍數(shù)的碾壓效果，優(yōu)選填筑材料的合理碾壓遍數(shù)。

2．6．6 碾壓試驗基本工序

（1）填筑碾壓試驗基本工序

場地整平→卸料→推平→靜碾→層厚測量→振動碾壓→碾壓過程的沉降測量→干密度、含水率、壓實度等檢測→進行上層填筑施工。

（2）填筑基本工藝

①準(zhǔn)備：a．填筑前在有效碾壓場范圍內(nèi)選定沉陷觀測點，測量記錄試驗場地的高程，測點間距2m×2m；b．用白灰畫出試驗區(qū)域和試驗單元，及機械進出場的方向；c．在碾壓場周邊間距4m打入木樁，并在木樁上準(zhǔn)確標(biāo)示控制高程，以控制鋪料厚；d．在場地中線一側(cè)的相連兩個試驗小塊，鋪設(shè)土質(zhì)、天然含水量、厚度均相同的土料，中線另側(cè)的兩個試驗小塊，土質(zhì)和土厚均相同，含水量較天然含水量分別增加或減少某一幅度（根據(jù)填筑土料擊實試驗確定范圍）。

②鋪料：自卸車卸料采用后退法，自卸車一車一點卸料，呈梅花形布料。

③平料：采用推土機推平至預(yù)定厚度及平整度，必要時輔以人工耙平，達到起伏差和平整度的要求。

生態(tài)文明的建設(shè)對于人類，其重要性顯而易見，它既不是一時的沖動，也不是消極的歸順，而是積極的應(yīng)對態(tài)度。人類不會機械的順從自然，也不可能“主宰”或“統(tǒng)領(lǐng)”大自然。換言之，科學(xué)發(fā)展觀的出發(fā)點是“以人為本”，“以人為本”是人類重視生態(tài)環(huán)境、保護生態(tài)環(huán)境進而建設(shè)生態(tài)文明的基礎(chǔ)。

④每個試驗小塊按預(yù)定的計劃、規(guī)定的操作要求，碾壓至計劃遍數(shù)，相應(yīng)在填筑面上取樣做密度試驗。

⑤每個試驗小塊，每次的取樣數(shù)為12個，采用環(huán)刀法取樣，測定干密度。

⑥測定壓實后土層厚度，并觀察壓實土層底部有無虛土層、上下層面結(jié)合是否良好、有無光面及剪力破壞現(xiàn)象，做好記錄。

（3）碾壓基本工藝

①根據(jù)畫好的碾壓路線碾壓，施工人員指揮，按預(yù)定遍數(shù)進行。推土機采用前進后退碾壓作業(yè)，錯位采用前進法。碾跡重疊控制在50cm，行車速度不大于2km／h。

②測量沉陷觀測點高程，與壓前相應(yīng)點高程之差即為碾壓沉陷值（壓縮量），4遍后測量對應(yīng)點的沉降量。

④刨毛作業(yè)：在碾壓完畢后，下一層填筑前對上一層填筑表面進行刨毛處理，刨毛采用反鏟履帶在填筑層面上反復(fù)行走進行刨毛。對填筑面進料運輸線路上散落的松土、雜物，以及車輛行駛、人工踐踏、內(nèi)平臺形成的干硬光面，在鋪土前徹底清除，并灑水濕潤。

⑤回填試坑，將試坑挖出試料全部均勻回填原坑，并碾壓密實。

2．7 碾壓過程檢測

（1）提前備料

用于碾壓試驗的土料在取土場要提前進行含水量檢測，其含水量應(yīng)在土料的最優(yōu)含水量±2%范圍以內(nèi)。如果含水量過大，土料攤鋪后應(yīng)進行翻曬，如果含水量偏小，土料攤鋪后采用灑水車按照計算的水量進行灑水，然后進行虛土攪拌，使土料的含水量保持均勻。為碾壓試驗做好準(zhǔn)備。

（2）鋪層厚度與碾壓沉降測量

采用精密水準(zhǔn)儀進行測量，測點間距平行碾壓行走方向為1m，垂直碾壓行走方向為2m。鋪料前測量碾壓場基層高程，鋪料后測量土料層頂面高程，求出鋪層厚度，鋪層厚度誤差宜控制在5%左右；每碾壓2遍測量土料層頂面高程，求出碾壓沉降量，沉降測量精度為1mm。

（3）干密度檢測

終碾后每次取樣數(shù)應(yīng)達12個，采用環(huán)刀法取樣，測定干密度值。

（4）含水率試驗

碾前、碾后每場各進行4點含水率測定，共計8點。

（5）層間結(jié)合檢測

測定壓實后土層厚度，并觀察壓實土層底部有無虛土層、上下層面結(jié)合是否良好、有無光面及剪力破壞現(xiàn)象等。

2．8 碾壓數(shù)據(jù)成果整理

（1）在試驗期間，要作好各種原始試驗數(shù)據(jù)的記錄。

（2）根據(jù)試驗結(jié)果確定配套機械的施工效率、合理的碾壓遍數(shù)、鋪土厚度以及松鋪系數(shù)等。

（3）將試驗結(jié)果上報監(jiān)理部進行審批，作為以后土方碾壓施工的施工參數(shù)進行控制。碾壓效果，優(yōu)選填筑材料的合理碾壓遍數(shù)。以指導(dǎo)本工程土方填筑施工。

3 結(jié) 語

拉海堤防土方填筑通過上述試驗，確定鋪土厚度為25cm，碾壓機械為履帶式推土機，碾壓遍數(shù)為8遍等施工參數(shù)。合理的碾壓參數(shù)保證了工程質(zhì)量，加快了施工進度，提高了施工效率，拉海堤防如期保質(zhì)保量的完成施工任務(wù)?？⒐ず?，拉海堤防作為嫩江堤防工程重要組成部分，保證了嫩江流域的安全。

［1］黑龍江省水利水電勘測設(shè)計院．黑龍江省嫩江干流堤防應(yīng)急度汛工程可研報告［Z］．哈爾濱：黑龍江省三江工程建設(shè)管理局，2015．

［2］水利部淮河水利委員會．SL 260－2014堤防工程施工規(guī)范［S］．北京：中國水利水電出版社，2015．

［3］南京水利科學(xué)研究院．SL 237－1999土工試驗規(guī)程［S］．北京：中國水利水電出版社，1999．