李紅英
(鳳翔縣水利工程建設工作隊陜西鳳翔721400)
橫水河橫水鎮(zhèn)下段堤防工程砂礫料填筑標準的確定方法及應用
李紅英
(鳳翔縣水利工程建設工作隊陜西鳳翔721400)
本文主要對鳳翔縣橫水河橫水鎮(zhèn)下段堤防工程砂礫料填筑施工從碾壓試驗的必要性、內(nèi)容、要求、方法以及應用等方面進行了分析,確定了有關(guān)數(shù)據(jù),為制定最佳施工工藝流程提供依據(jù)。
堤防工程;碾壓試驗,砂礫料填筑;數(shù)據(jù)確定
橫水河是韋水河一級支流,渭河三級支流,發(fā)源于鳳翔縣城東北部與麟游縣交界處,流經(jīng)麟游、鳳翔、岐山三縣,在岐山縣麥合營村附近匯入韋水,全長72.7km,流域面積534km2,鳳翔縣境內(nèi)河長54.8km,比降16.5%。流經(jīng)橫水鎮(zhèn),橫水鎮(zhèn)區(qū)堤防工程按橫水河20年一遇洪水標準設計,相應洪峰流量514m3/s,主要建筑物等級為4級。本次治理工程在橫水鎮(zhèn)下游新建左岸護岸620m(0+000-0+620)、左岸堤防614m(0+000-0+614)、右岸堤防565m(0+000-0+565)。堤身回填料采用河道內(nèi)天然砂礫石(粒徑<5mm),砂礫石含泥量小于5%,不含植物殘體、垃圾等雜物。堤頂寬3m,迎水面坡比為1∶2.0,填筑高度均在4.5m~5.0m之間。
堤防工程是重要的抵御洪水的重要措施之一,堤防工程施工的好壞直接決定了工程的安全問題。堤身是堤防工程的主體,堤身砂礫填筑壓實是堤防工程質(zhì)量控制的根本保證。因為礫料自身的穩(wěn)定性主要取決于其的摩擦力和凝聚力。而礫料的內(nèi)摩擦力、凝聚力和抗?jié)B能力都與礫料密實性有關(guān),礫料越密實,堤防穩(wěn)定和抗?jié)B性能越好。
3.1碾壓試驗的目的
根據(jù)施工現(xiàn)場具體條件,通過碾壓試驗對設計指標進行復核,確定現(xiàn)場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。
(1)檢查壓實機械的性能是否滿足施工要求;
(2)通過施工現(xiàn)場碾壓試驗計算后確定鋪土厚度、碾壓遍數(shù);
(3)選擇合理的鋪土方式、鋪土厚度、壓實遍數(shù)、壓實系數(shù)和含水量的適宜范圍等。
在工期短、任務重的情況下,只有確定合理的碾壓參數(shù),才能夠保證砂礫料填筑的施工質(zhì)量,提高施工生產(chǎn)效率,滿足施工進度的要求。
3.2碾壓試驗的基本要求
(1)碾壓試驗在堤身填筑大面積施工前完成;
(2)試驗所采用的碾壓機械與施工時使用的機具類型、型號相同。
3.3碾壓試驗前準備
堤身填筑前,由實驗室在料場取料進行擊實試驗,測定砂礫顆料(粒徑<5mm)含量、干密度等指標,并繪制相關(guān)曲線。
然而實際施工過程中,填筑料含水量不均勻,砂礫料級配不斷發(fā)生變化,無法按照實驗室擊實試驗的最優(yōu)含水量、最大干密度指標確定工程質(zhì)量,只有進行現(xiàn)場碾壓試驗才能分析壓實后礫料的填筑是否達到設計要求。
3.4碾壓試驗過程
3.4.1碾壓試驗方法
為了有效利用碾壓試驗的礫料,碾壓試驗選擇在地勢較平坦的堤基范圍內(nèi)進行,在左岸0+250-0+425處用推土機平整出1個175m×15m的場地,鋪料厚度為35cm;左岸0+025—0+175處用推土機平整出1個150m×12m場地,鋪料厚度為40cm;右岸0+000-0+175處推土機平整出1個175m×15m場地,鋪料厚度為45cm,采用河道內(nèi)天然砂礫石。
砂礫石由50T裝載機在河床內(nèi)開挖裝車,15T自卸汽車運輸?shù)侥雺含F(xiàn)場,XG140推土機平攤,先用廈工XG6204M振動碾(20T)靜壓1遍,弱振2遍,行駛速度控制在2.4km/h;再用廈工機械驅(qū)動單鋼輪(20T)強振2遍~6遍,最后靜振1遍,碾壓速度控制在2.63km/h,碾壓機具的行走方向平行于堤軸線方向,采用進退錯距法,碾跡的搭壓寬度控制在0.5m~0.6m。
3.4.2碾壓參數(shù)的確定
采用逐步淘汰法,所謂逐步淘汰法指每次固定一種參數(shù),變動其他參數(shù)參數(shù),通過碾壓試驗求出該參數(shù)對應的最優(yōu)方案。將以同樣的操作,變動另外一個參數(shù),碾壓試驗求出第二個參數(shù)的最優(yōu)值,以此類推,得到每個參數(shù)的最優(yōu)值,,最后將這組最優(yōu)參數(shù)進行一次復核試驗。若試驗結(jié)果滿足設計、施工要求,便可作為現(xiàn)場施工碾壓參數(shù)。
左岸0+250-0+425處,鋪料厚度35cm固定不變,第一次靜壓1遍,弱振2遍,強振2遍,靜振1遍;第二次靜壓1遍,弱振2遍,強振4遍,靜振1遍;第三次靜壓1遍,弱振2遍,強振6遍,靜振1遍。三次不同碾壓遍數(shù)根據(jù)驗收規(guī)范取各區(qū)5個點,用水準儀分別測量每次沉降厚度,灌砂法計算砂礫料的干密度,篩分法求得含砂量,做好計算平均值。
同樣的操作方法,在左岸0+025—0+175處,鋪料厚度40cm固定不變,三次碾壓遍數(shù)發(fā)生變化,得出對應的沉降厚度、干密度、含砂量;右岸0+000-0+175處,鋪料厚度45cm固定不變,三次碾壓遍數(shù)發(fā)生變化,得出對應的沉降厚度、干密度、含砂量。9次碾壓試驗數(shù)據(jù)并觀察每次碾壓表面情況,匯總?cè)绫?所示。
從表中可以看出,砂礫料的沉降量隨碾壓遍數(shù)的增加而增大并趨于穩(wěn)定;干密度隨砂礫含量(粒徑<5mm)變化不同,砂礫含量<30%時,干密度隨碾壓遍數(shù)的增加而變大;砂礫含量>30%時,干密度隨碾壓遍數(shù)的增加反而減小。分析原因是粗粒料隨著自身含量的不斷增加會形成骨架,若此時細粒料填充其中干密度會不斷增加,在粗粒料含量達到最佳值時,粗粒料骨架全面形成,骨架間隙由細粒料填滿,干密度此時也到達最大值。此后粗粒料含量進一步提升,骨架孔隙不能被細粒料全部填滿,填料開始呈現(xiàn)架空狀態(tài),干密度也因此降低。
通過碾壓試驗,確定碾壓參數(shù)為:砂礫料(粒徑<5mm)含砂率控制在30%左右,鋪料厚度40cmm,先用廈工XG6204M振動碾(20T)靜壓1遍,弱振2遍,行駛速度控制在2.4km/h,再用廈工機械驅(qū)動單鋼輪(20T)強振4遍,最后靜振1遍,碾壓速度控制在2.63km/h,共碾壓8遍。每碾壓一層厚,用灌砂法校核干密度是否滿足設計。
表1 碾壓情況實驗數(shù)據(jù)記錄表
依據(jù)試驗成果編寫試驗報告時,提出正式施工的鋪土厚度和碾壓遍數(shù),將平均干密度提高0.04g/cm3~0.05g/cm3等提交監(jiān)理工程師審核。其原因是在實際施工過程中,現(xiàn)場礫石料含水量不均勻,砂礫料級配不斷變化,因而試驗室擊實曲線不能夠真實反映現(xiàn)場壓實特性,故對現(xiàn)場壓實度的質(zhì)量控制造成一定的影響。為了使壓實度達到設計時的要求,首先控制砂礫料含砂量,河床內(nèi)開挖的砂礫石用分篩機篩分,把大塊石分篩出來用做其他,滿足條件的砂礫石再運送到堤身填筑。每填筑碾壓一層后,取點用灌砂法校核干密度,及時檢查堤身填筑質(zhì)量。
由于粗粒料干密度的設計值是通過以往工程經(jīng)驗類比所得,實驗室擊實試驗只是理論值,而施工前進行碾壓試驗對該經(jīng)驗值、理論中進行驗證與最終確認。通過本次堤防填筑前碾壓試驗得出了最佳施工參數(shù),把理論數(shù)據(jù)與施工現(xiàn)場操作數(shù)據(jù)有效結(jié)合起來,為堤防填筑施工的提供有力依據(jù),也是作為質(zhì)量控制的有力手段之一,對滿足工程安全需要起到至關(guān)重要的作用。陜西水利
(責任編輯:暢妮)
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