殷束平

(江西省建洪工程監(jiān)理咨詢有限公司，南昌 330001)

1 工程概況

長(zhǎng)岡灌區(qū)位于江西省贛州市興國(guó)縣城東南部，東側(cè)為園嶺林場(chǎng)，西側(cè)為興昌公路至高興鎮(zhèn)的文溪橋下游與氵歲水匯合，南終止埠頭鄉(xiāng)旺口村的壬午山附近，灌區(qū)東西長(zhǎng)6.3km，南北寬 23.25km，是一座以長(zhǎng)岡大(2)型水庫(kù)為骨干水源點(diǎn)的中型蓄引灌溉工程。灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積3400hm2，灌區(qū)由總干渠、左干渠、右干渠三條干渠及96條支渠等組成?？偢汕┕短?hào)為 K總0+000-K總0+006、K總0+080-K總3+165、K總3+175-K總4+005段，總干渠明渠防滲襯砌總長(zhǎng)3.921km。

碾壓是灌區(qū)渠道填筑施工的關(guān)鍵性工序，合理的碾壓參數(shù)是壓實(shí)質(zhì)量的保證，灌區(qū)總干渠填筑料取自所在標(biāo)段土方開挖利用料以及取土場(chǎng)外運(yùn)料，填料類別多，巖性特征復(fù)雜。在開始填筑施工前，必須根據(jù)《土石筑壩材料碾壓試驗(yàn)規(guī)程》(NB/T 35016-2013)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行填筑碾壓試驗(yàn)，以確定各類土料填筑碾壓施工參數(shù)，保證渠道土料填筑施工質(zhì)量。

2 碾壓試驗(yàn)方案

2.1 試驗(yàn)內(nèi)容

1)對(duì)粗砂碎石墊層料、過(guò)渡料等料層按照40cm厚度，加水量為10%，分別進(jìn)行6、8、10及12遍的碾壓試驗(yàn)后測(cè)試干密度、孔隙率、砂石級(jí)配及壓實(shí)沉降，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選擇最佳的碾壓遍數(shù)。若所得干密度無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，則應(yīng)再按照30cm厚度實(shí)施碾壓試驗(yàn)，碾壓相同遍數(shù)后檢測(cè)砂石級(jí)配、干密度及壓實(shí)沉降等參數(shù)取值，并選擇最佳碾壓遍數(shù)。直至該墊層干密度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2)對(duì)于主土石區(qū)料應(yīng)按照設(shè)計(jì)厚度80cm，加水量為10%和20%，分別進(jìn)行8、10及12遍碾壓試驗(yàn)后檢測(cè)砂石級(jí)配、壓實(shí)沉降及干密度等參數(shù)取值，并選擇最佳的碾壓遍數(shù)。若所測(cè)得的干密度與孔隙率無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則應(yīng)在其他試驗(yàn)條件不變的情況下按照100cm和120cm填料厚度再次對(duì)鋪料實(shí)施碾壓試驗(yàn)，并再次檢測(cè)各項(xiàng)參數(shù)結(jié)果，選擇最佳的碾壓遍數(shù)。

3)對(duì)于次土石區(qū)料，按照80cm鋪料厚度及自然含水量分別進(jìn)行8、10、12遍的碾壓，此后檢測(cè)土料壓實(shí)沉降、壓實(shí)度、滲透系數(shù)及干密度等參數(shù)值，選擇最佳的碾壓遍數(shù)。若所測(cè)得的干密度與孔隙率無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則應(yīng)在其他試驗(yàn)條件不變的情況下按照100cm和120cm填料厚度再次對(duì)鋪料實(shí)施碾壓試驗(yàn)，并再次檢測(cè)各項(xiàng)參數(shù)結(jié)果，選擇最佳的碾壓遍數(shù)。

2.2 碾壓設(shè)備

考慮到該灌區(qū)填筑材料類型，為達(dá)到低孔隙率及高密度的碾壓效果，并減小渠道結(jié)構(gòu)變形，應(yīng)當(dāng)在SD175D型22t自行式振動(dòng)碾以和YZT-18型22t拖式振動(dòng)碾兩種碾壓機(jī)具中進(jìn)行選擇。兩種碾壓機(jī)具性能參數(shù)均滿足碾壓施工要求，而拖式振動(dòng)碾因碾輥重量大、激振力大的原因，其實(shí)際碾壓效果略好于自行式振動(dòng)碾，故該灌區(qū)渠道土料碾壓采用碾壓效果更好的YZT-18型22t拖式振動(dòng)碾[1]。

使用振動(dòng)碾碾壓壩料后會(huì)產(chǎn)生不同程度的破碎，壩料破碎程度是否影響壩料級(jí)配也必須進(jìn)行專門分析。結(jié)果表明，壩料經(jīng)過(guò)振動(dòng)碾碾壓后粒徑5mm以下的細(xì)粒含量增加，但并不影響級(jí)配曲線，主要原因在于在碾壓機(jī)具確定的基礎(chǔ)上，碾壓遍數(shù)、碾壓厚度及加水量等碾壓參數(shù)的選取較為合理。

2.3 松浦厚度的測(cè)量

通過(guò)推土機(jī)將各類填料推平后測(cè)量鋪料厚度，并將厚度誤差控制在0-5mm范圍內(nèi)，對(duì)于超出該誤差范圍的填筑區(qū)域，必須二次推平。處理后該灌區(qū)渠道主土石區(qū)料和次土石區(qū)料鋪填厚度達(dá)到設(shè)計(jì)值80cm，若碾壓質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果不達(dá)標(biāo)，則應(yīng)將其填鋪厚度調(diào)整為100cm和120cm并再次進(jìn)行碾壓試驗(yàn)；粗砂碎石墊層料、過(guò)渡料等料層鋪料厚度均應(yīng)達(dá)到40cm，若碾壓質(zhì)量不符，則應(yīng)調(diào)整為30cm。

3 碾壓參數(shù)的比選

3.1 墊層料碾壓參數(shù)

結(jié)合碾壓方案設(shè)計(jì)及類似工程碾壓試驗(yàn)結(jié)果，墊層料壓實(shí)厚度在40cm且碾壓遍數(shù)分別為6、8、10及12遍，加水量分別為0%、5%及10%時(shí)的試驗(yàn)成果見(jiàn)表1。

表1 墊層料碾壓試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)碾壓試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)墊層料填鋪厚度為40cm且加水量不變的情況下，隨著碾壓密度及加水量的增大，墊層料干密度隨之提高。根據(jù)干密度試驗(yàn)值，加水量為8%且碾壓遍數(shù)為8遍時(shí)，填料干密度均值便能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但是個(gè)別試驗(yàn)值離差較大，為此，在施工過(guò)程中將干密度值控制在2.23g/cm3的設(shè)計(jì)值便存在一定難度。結(jié)合試坑試驗(yàn)結(jié)果，粗細(xì)料密實(shí)度良好，且不存在架空，表明碾壓試驗(yàn)取得了較好的效果[2]。為此可以判斷出墊層料內(nèi)細(xì)粒含量整體偏低是造成干密度小的主要原因，故將墊層料干密度控制在2.20g/cm3及以上，碾壓遍數(shù)確定為8遍，加水量取5%，鋪料厚度40cm，碾壓速度2.5-3.0km/h，振動(dòng)碾振頻26.5-28.1Hz，振幅1.3mm，孔隙率≤17%，并通過(guò)后退法上料[3]。冬季加水量為0%，碾壓遍數(shù)8-10遍，干密度在2.15-2.18g/cm3之間，孔隙率在17.8%-19.05%之間，其余碾壓參數(shù)取值不變。

3.2 過(guò)渡料碾壓參數(shù)選擇

該灌區(qū)渠道壩體過(guò)渡料鋪料厚度應(yīng)與墊層料相同，碾壓遍數(shù)在8、10及12遍之間選擇，加水量分別為0%、5%及10%時(shí)的試驗(yàn)成果見(jiàn)表2。

表2 過(guò)渡料碾壓試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)鋪料厚度為40cm且加水量不變的情況下隨著碾壓遍數(shù)的增大，過(guò)渡料的干密度也隨之提高，且在任何加水量水平下碾壓遍數(shù)為8遍和10遍均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求；其余條件不變時(shí)，隨加水量的增大，干密度隨之提高，但是當(dāng)加水量達(dá)到10%后干密度的增大趨勢(shì)已不再明顯，說(shuō)明加水過(guò)多并不會(huì)導(dǎo)致干密度持續(xù)增大。為此，該灌區(qū)渠道壩體過(guò)渡料鋪料厚度應(yīng)按40cm確定，碾壓遍數(shù)選8遍，加水量5%，振動(dòng)碾碾壓速度2.5-3.0km/h，振頻26.5-28.0Hz，振幅1.3mm，干密度≥2.17g/cm3，孔隙率不超出18.1%，同樣采用后退法上料。

3.3 主土石區(qū)料碾壓參數(shù)

灌區(qū)渠道土方填筑主土石區(qū)填料主要按照80cm、100cm和120cm三種碾壓厚度及分別對(duì)應(yīng)6、8、10遍的碾壓遍數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，加水量分別為0%、15%及20%。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，碾壓遍數(shù)相同的情況下碾壓厚度80cm的壓實(shí)效果最佳；而碾壓層厚度相同時(shí)壓實(shí)遍數(shù)10遍對(duì)應(yīng)的碾壓效果最好。碾壓試驗(yàn)結(jié)果基本符合隨碾壓層厚度及隨碾壓遍數(shù)的增大，干密度降低的變動(dòng)規(guī)律。碾壓層厚度80cm、碾壓遍數(shù)8遍、干密度均值2.20g/cm3、孔隙率18.4%的壓實(shí)效果符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試坑剖面觀察結(jié)果，加水后表面存在積水，停止加水后積水緩慢入滲且入滲深度僅為30-40cm，基本不存在分離架空現(xiàn)象；碾壓后表面所形成的細(xì)粒層透水性差，針對(duì)該區(qū)域巖性特征，干密度及孔隙率并不水加水量的改變而發(fā)生較大變化，故施工時(shí)應(yīng)不加水或按5%加少量水。

3.4 次土石區(qū)料碾壓參數(shù)

灌區(qū)渠道次土石區(qū)料主要為弱風(fēng)化云母片巖和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，料源及巖性特征較為復(fù)雜且級(jí)配分布不規(guī)律，碾壓試驗(yàn)過(guò)程中，鋪料厚度及碾壓遍數(shù)按照主土石區(qū)料確定，即鋪料厚度采用80cm、100cm和120cm三種，分別對(duì)應(yīng)6、8、10遍的碾壓遍數(shù)。試驗(yàn)成果顯示，隨著碾壓遍數(shù)的增大，次土石區(qū)料干密度增加量在0.055-0.142g/cm3之間；碾壓遍數(shù)相同時(shí)，干密度隨著鋪料厚度的增大的減少量在0.045-0.057g/cm3之間；但是當(dāng)鋪料厚度取80cm時(shí)，即使碾壓遍數(shù)取最大的10遍，干密度也只能達(dá)到2.21g/cm3，與設(shè)計(jì)值2.28g/cm3還存在一定差距。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試坑剖面觀察結(jié)果，約60%的試坑因粗細(xì)料分布不均而存在架空現(xiàn)象，這也說(shuō)明鋪料巖性復(fù)雜、級(jí)配不連續(xù)、粗細(xì)集料分離等是造成次土石區(qū)料干密度偏低的主要原因。在鋪料厚度及碾壓遍數(shù)均不變的情況下，若加水量在10%以下，則隨加水量的增大干密度值呈升高趨勢(shì)，而若加水量在10%以上，隨加水量的增大干密度值下降。為此應(yīng)將次土石區(qū)料加水量控制在10%以下，鋪料厚度取80cm，碾壓遍數(shù)為8遍。

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)長(zhǎng)岡灌區(qū)渠道工程土料填料碾壓試過(guò)程及結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)，該灌區(qū)渠道填筑砂礫石料在開挖過(guò)程中級(jí)配變化不大，但是由于料源地質(zhì)條件、開挖及堆存方法等方面的差異，導(dǎo)致砂礫石土石料巖性特征和級(jí)配與原設(shè)計(jì)指標(biāo)發(fā)生偏離。經(jīng)過(guò)對(duì)墊層料、過(guò)渡料、主土石區(qū)料、次土石區(qū)料碾壓試驗(yàn)，為渠道土料填筑施工提供了合理的控制指標(biāo)，且試驗(yàn)結(jié)果證明所確定的控制指標(biāo)取值合理，符合渠道填筑施工特性，碾壓試驗(yàn)結(jié)果合理可靠。