齊曉華

（山西汾河水庫管理有限公司 山西太原 030032）

1 概述

某水庫供水工程位于遼寧省盤錦市境內(nèi)，該地處于中緯度的遼河中下游地區(qū)，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，其特點(diǎn)寒冷期長、平原風(fēng)大、溫度變化較大。全年平均日照5 月最長，12 月最短，氣溫7 月最高平均在23℃～25℃，極端最高氣溫為33℃～36℃。1 月最低在-8℃～-15℃之間，極端最低氣溫為-25℃～-34℃。地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要特征為“上層黏土下層砂土結(jié)構(gòu)”型，上覆土為黃褐色或灰褐色粉質(zhì)黏土，可塑狀態(tài)，下臥砂性土呈松散—稍密狀態(tài)。施工區(qū)大部分為第四系沖積、沖洪積、沖海積地層，枯水期地下水埋深較淺，水位埋深約在0.9～4.0 m 之間。

工程主要內(nèi)容為配水站開始至接管點(diǎn)之間的所有管線及附屬構(gòu)筑物，管線采用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管和鋼管，其基礎(chǔ)采用5～20 cm 碎石料進(jìn)行分段填筑，在設(shè)計要求已明確壓實(shí)厚度、壓實(shí)度、填筑材料的前提下，通過碾壓試驗(yàn)來確定填筑工藝中虛鋪厚度、碾壓遍數(shù)、相對密度等相關(guān)參數(shù)，在已選好的場地內(nèi)分組分批次多次碾壓試驗(yàn)，對結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計、計算、比對、分析，選擇其中一組最優(yōu)方案應(yīng)用于實(shí)際工程中，來提高填筑的合格率和施工效率。

2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1 場地及材料

試驗(yàn)場地選擇：在已征用施工范圍內(nèi)選擇長100 m、寬10 m 的場地，采用裝載機(jī)先進(jìn)行場地平整，再使用已進(jìn)場的碾壓設(shè)備將基層碾壓密實(shí)，場地要求平整便于操作、周圍交通便利、地面無滲水、無輸電線路低空架設(shè)等安全隱患。

試驗(yàn)材料選擇：材料從就近手續(xù)齊全的正規(guī)廠家采購5～20 cm 級配良好的碎石，含泥量要求≤5%，鋪筑后經(jīng)碾壓取樣碎石的相對密度不小于0.7。經(jīng)檢測，材料的最大干密度為2.11 g/cm3、最小干密度為1.65 g/cm3。

2.2 試驗(yàn)儀器及工具

儀器主要為碾壓試驗(yàn)中檢測數(shù)據(jù)所需：主要有150 mm 套環(huán)、電子天平2 000 g、電子臺秤30 kg 等。輔助工具包括：鐵鍬、小土鏟、稱量盒、臺布、塑料桶等，數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場規(guī)模和需求選擇。

2.3 機(jī)械設(shè)備及工具

機(jī)械設(shè)備主要為材料運(yùn)輸、鋪填、碾壓、修整，包括裝載機(jī)、碾壓設(shè)備、小型運(yùn)輸車輛等。其它輔助工具包括：水準(zhǔn)儀、鋼尺、卷尺等量測工具，其中碾壓設(shè)備應(yīng)具有操作簡單、便于上手、效率高效、安全穩(wěn)定的特點(diǎn)。

3 碾壓試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)流程

碾壓試驗(yàn)主要步驟及流程：1）場地清理平整：試驗(yàn)前對選好場地首先進(jìn)行清理，包括樹皮、草根等雜物，再利用機(jī)械壓實(shí)平整。2）材料檢測：進(jìn)場的材料選擇5～20 cm 且級配良好的合格原材料。3）分段鋪筑：粒徑材料進(jìn)場后按照試驗(yàn)方法采用機(jī)械分段鋪筑，鋪筑料為碾壓前松鋪厚度（即虛鋪），在段與段之間增加過渡層，為碾壓提供便利。4）分段碾壓：松鋪料采用擬定的設(shè)備進(jìn)行分段碾壓，過程中應(yīng)選擇勻速推進(jìn)且須做到無漏壓、少壓。5）取樣檢測：碾壓完成后，按不同的厚度及遍數(shù)分別取樣檢測。6）測算記錄：對已取樣品分類計算統(tǒng)計并做好記錄。7）比對篩選：對計算好的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，選擇最優(yōu)的試驗(yàn)方案做為參數(shù)來指導(dǎo)施工。

3.2 試驗(yàn)場地布置

設(shè)計要求的基礎(chǔ)鋪填厚度為30 cm，即碾壓后的壓實(shí)厚度為30 cm，為此碾壓試驗(yàn)前松鋪厚度從30 cm開始，首輪擬定30 cm、35 cm、40 cm 三組松鋪厚度，碾壓遍數(shù)分別選擇6 遍、8 遍、10 遍三組進(jìn)行分組試驗(yàn)。即每一種松鋪厚度分別選擇6 遍、8 遍、10 遍進(jìn)行碾壓，當(dāng)首輪擬定的三組松鋪厚度均無法滿足要求時，按照每輪每組增加5 cm 的原則依次擬定第二輪，即45 cm、50 cm、55 cm 三組分別選擇6 遍、8 遍、10 遍進(jìn)行碾壓，直至有符合要求的場次出現(xiàn)，場次及分組情況如表1 所示。

表1 場次及分組情況

3.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)前在基層上用石灰灑出試驗(yàn)區(qū)域，按照《土工試驗(yàn)規(guī)程》（SL237-1999）中環(huán)刀法取樣，檢測干密度、相對密度等所有參數(shù)，采用淘汰法分組試驗(yàn)，即每次碾壓只變其中一種參數(shù)，其它參數(shù)固定不變，通過試驗(yàn)后求出該參數(shù)下試驗(yàn)結(jié)果，記錄完成后以同樣的操作，變動另外一個參數(shù)，其它參數(shù)固定不變，用試驗(yàn)求出第二個參數(shù)下試驗(yàn)結(jié)果，以此類推，直至所有分組分段全部碾壓并計算出試驗(yàn)結(jié)果。為了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可行性，不同場次中每個組號分別用3 次取樣的平均值做為本組最終試驗(yàn)結(jié)果。碾壓時用振動碾按擬定的碾壓遍數(shù)進(jìn)行進(jìn)退錯距振動碾壓，碾壓遍數(shù)以前進(jìn)后退為二遍計，振動碾采用最大激振力（先靜壓兩遍，不計入碾壓遍數(shù)），對于過渡區(qū)和邊界區(qū)同樣按照設(shè)定的遍數(shù)和要求執(zhí)行，不允許出現(xiàn)漏壓少壓的現(xiàn)象。

3.4 計算公式

1）壓實(shí)沉降量計算：在鋪料前、鋪料后、碾壓后分別以每個試驗(yàn)分組區(qū)域作為一個測量網(wǎng)格點(diǎn)以石灰標(biāo)記，用水準(zhǔn)儀測量出各網(wǎng)點(diǎn)的高程，計算出各點(diǎn)的壓實(shí)沉降量，不同場次每個分組取3 個樣品求取平均值作為最終計算結(jié)果。

壓實(shí)沉降量計算公式：

H=Hab-H

式中：H——壓實(shí)沉降量；

Ha——碾壓前松鋪高程；

Hb——碾壓后壓實(shí)高程。

2）相對密度計算：相對密度計算主要和材料的天然干密度、最大干密度、最小干密度有關(guān)，不同場次每個分組取3 個樣品求取平均值作為最終計算結(jié)果。

相對密度計算公式：

Dr=ρdmax（ρd-ρdmin）/ρd（ρdmax-ρdmin）

式中：Dr——相對密度；

ρd——天然干密度；

ρdmax——最大干密度；

ρdmin——最小干密度。

3）其它數(shù)據(jù)：虛鋪厚度、壓實(shí)厚度采用水準(zhǔn)儀測量并記錄。

4 試驗(yàn)成果

按照設(shè)計要求、合同相關(guān)條款約定、現(xiàn)場擬定的試驗(yàn)方法和步驟，在嚴(yán)格管控下經(jīng)碾壓試驗(yàn)后，其測量及計算所得數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 碾壓試驗(yàn)成果表

5 成果分析與應(yīng)用

經(jīng)試驗(yàn)可知，相同松鋪厚度在不同的碾壓遍數(shù)下所產(chǎn)生的相對密度是不同的，相同的碾壓遍數(shù)在不同的松鋪厚度下所產(chǎn)生的相對密度也不同，碾壓遍數(shù)和相對密度變化情況曲線如圖1 所示。

圖1 碾壓遍數(shù)和相對密度變化情況曲線圖

本項目設(shè)計要求相對密度≧0.7，壓實(shí)厚度不小于30 cm，由碾壓試驗(yàn)及數(shù)據(jù)匯總表可知，當(dāng)松鋪厚度為30 cm 時，碾壓相對密度為0.65～0.67，不能滿足設(shè)計的要求。當(dāng)松鋪厚度為35 cm 時，碾壓相對密度為0.69～0.71，其中有相對密度和壓實(shí)厚度均同時符合設(shè)計要求的參數(shù)。當(dāng)松鋪厚度為40 cm 時，碾壓相對密度為0.68～0.69，同樣不能滿足設(shè)計的要求。因此從最終試驗(yàn)結(jié)果可得知，當(dāng)松鋪厚度為35 cm 且碾壓遍數(shù)為8 遍時符合設(shè)計要求，可作為鋪填工藝參數(shù)應(yīng)用于實(shí)際施工中。