张家口大囫囵季河堤防工程土方碾压试验及分析

王秀峰

摘 要：主要论述在土方碾压试验过程中对土方碾压参数的确定和质量控制措施。

关键词：季河；治理；碾压试验

1、工程概况

大囫囵季河治理工程位于河北省张家口市坝上地区，治理长度约8.5km，从察北管理区疙瘩村北至双爱堂村东，沿经疙瘩村、郭家围村、双爱堂村3个村庄，工程治理10年一遇标准设计洪峰流量上游90m3/s，下游95m3/s。上游段主槽底宽11m左右，下游段主槽底宽22m左右，主槽边坡1：3，堤防顶宽5m，内外边坡1：4，填筑高度2m左右，总宽度从70 m至110 m，堤防级别为5级，填筑方量24万m3。

2、设计标准和击实试验

设计标准填筑土料为壤土，压实度不小于0.9，从现场取土样送实验室击实试验土料最大干密度为1.74g/cm3，最优含水率为13.6%。

3、试验依据

（1）《堤防工程施工规范》（SL260—98）

（2）张家口市察北管理区大囫囵季河治理工程有关的设计要求及有关规范要求。

4、 试验目的

（1）压实机具是否满足施工技术要求。

（2）确定适宜、经济的压实参数：碾压机具重量、的铺料厚度、碾压遍数、含水量、压实沉降量。

5 试验机具

（1）试验机械：T-160推土机1台、YZ16B振动碾1台、挖掘机1台（日立230）、13.5t自卸汽车5部。

（2）试验工具及检测设备：核子密度仪1台、水准仪1台、塔尺1把，50米皮尺1卷，烘干设备1套，环刀及铝盒若干、酒精若干、电子天平1个（称量1000g，分度值0.1g）、击锤1把、削土刀2个、铁锹4把、桶1个、塑料袋若干。

6、试验设计方案及实施

（1）试验土料的选取：从施工实际使用的料场选取土料，从不同部位选取并检查不同部位土料的差异情况，土料不含有杂草、树木、树根、腐殖土等物质，为保证土料均匀混合，挖掘機采用立式开采。

（2）用YZ16B振动碾，铺料厚度分别为30 cm、35 cm 、40cm。测试了填筑厚度和碾压遍数不同情况下的沉降量和干密度试验，试验过程中确定核子密度仪检测法与环刀法进行对比试验干密度值。

（3）试验参数选择

根据设计和施工规范要求，并结合本工程实际情况，确定施工铺土厚度和碾压遍数的组合进行试验。铺土厚度和碾压遍数组合表：

（4）试验场地布置

场地规格为：长51m、宽8m。场地分为三个试验区A、B、C，每个试验区长度为15m，两个试验区之间相隔3m，每个试验区划分为4个碾压条带，每条碾压带宽度2m，分别为A1、A2、A3、A4和B1、B2、B3、B4和C1、C2、C3、C4。土料沿试验区堆卸，推土机推平，碾压机械在土料条带上进行碾压，每个条带以2m×2m范围为一个取样区，每条碾压带分3个取样区。

（5）试验方法

在上述三个试验区分别进行铺料厚度为30cm、35cm、40cm的碾压试验。在试验区的4个碾压条带进行不同碾压遍数试验，测量沉降量和检测干密度。

（6）碾压试验步骤

1） 推土机平整选好的试验场地，振动碾压实地基，核子密度仪取样检测，达到设计指标后，然后把试验场地划分为三个15m×8m试验区，每个试验区之间相隔3m，每个试验区划分为四个15m×2m的条带，测量每条带起始高程。

2） 在A区，自卸汽车用倒退法在碾压条带内铺料，厚度为30cm，推土机平整，用水准仪准确控制铺料厚度与平整度。

3） 振动碾对A试验区慢一档（行驶速度3km/h）强振2遍，用水准仪测量碾压后各个测点的高程，计算沉降量；按照2m×2m的间距在A1条带分别用核子密度仪和环刀法取样3个，测定A1条带振压2遍的干密度。用振动碾对A2、A3、A4条带慢一挡强振2遍，用水准仪测量碾压后各个测点的高程，计算沉降量，在A2条带按照2m×2m的间距分别用核子密度仪和环刀法取样3个，测定A2条带振压4遍的干密度。用振动碾对A3、A4条带再强振2遍，用水准仪按同样的方法测量计算沉降量，在A3条带按照2m×2m的间距分别用核子密度仪和环刀法取样3个，测定振压6遍的干密度。再用振动碾对A4条带强振2遍，用水准仪测量计算沉降量，在A4条带按照2m×2m的间距分别用核子密度仪和环刀法取样3个，测定A4条带振压8遍的干密度。核子密度仪测定的数值与灌水法测定的干密度相比较。

5） 用同样的步骤测量出B、C试验区各个条带的沉降量和干密度。

7、试验成果整理及分析

（1）整理土方回填碾压试验沉降量记录表、土方回填试验干密度（环刀法）检测记录表、土方回填碾压试验成果表。绘制碾压遍数与干密度的关系曲线图和碾压遍数与沉降量的关系曲线图。

（2）成果分析

从试验成果表可以看出：三个不同铺土厚度，在碾压2遍后，压实度达不到设计要求。松铺厚度30cm碾压4遍后，压实干密度最小值为1.595g/cm3，最大值为1.599g/cm3，平均值为1.597g/cm3，含水率在11.0%～12.0%之间，（该土料击实试验结果为：最大干密度1.74g/cm3，最优含水率13.6%）平均压实度为0.92，满足设计要求。松铺厚度35cm碾压4遍后，压实干密度最小值为1.582g/cm3，最大值为1.595g/cm3，平均值为1.587g/cm3，土料含水率在10.8%～11.2%之间，平均压实度为0.91，满足设计要求。松铺40 cm碾压6遍后，压实干密度最小值为1.589g/cm3，最大值为1.594g/cm3，平均值为1.591g/cm3，土料含水率在10.7%～11.1%之间，平均压实度为0.91，满足设计要求。

8、试验结论

综合分析试验成果，选择最优施工碾压技术参数见下表：

10、结语

张家口市坝上地区一年四季温差大，四季多风，风力在6级以上的天数较多，强大的风力对土质产生极大的风化和破坏作用，致使土质颗粒粒径变得很小，土质沙化，周而复始，年复一年，恶性发展，最终导致堤防破坏，淤积河道，使河道治理工程不能发挥应有的效益，故要做好水土保持工程建设是必须的，种树、种草以达到保护河道堤防，保证河道治理工程的正常运行。