东庄水利枢纽填石路堤质量控制研究

2018-01-15景宏彬

陕西水利 2017年6期

景宏彬

（陕西省水务集团有限公司，陕西西安 710075）

1 工程概况

东庄水利枢纽位于陕西省礼泉县叱干镇相公村泾河大峡谷，右岸1#进场道路全长11.5 km，自相公村起，至泾河大峡谷止，对外结合路段长4.0 km，为土质路基。场内道路K0+000-K7+510段长7.5 km，为石质路基，设计标准水电三级道路，为C20水泥混凝土路面，面板厚22 cm，路基宽9.0m，路面宽7.5m。

该段线路为岩质边坡地段，岩土特性为白云质灰岩、灰白色岩质坚硬，岩层多为中倾角，呈中厚层-厚层结构，强风化厚度约15 m，弱风化厚度约15m，岩体力学强度高，强风化容许承载力[σ0]=1300 kPa，弱风化容许承载力[σ0]=1500 kPa。线路段崩塌、滑坡、泥石流不发育。边坡岩体裂隙以顺坡向的卸荷裂隙为主。除层面裂隙延伸较长外，其余裂隙延伸较短，岩质边坡的天然稳定性较好。无大的不稳定体，天然边坡稳定性好。设计要求：填方路堤料采用中硬质灰岩时，路堤压实质量控制标准为上路堤孔隙率≤22%，下路堤孔隙率≤24%，填方高度＞20m段强夯处理。

2 填石路堤碾压试验

2.1 试验依据及方法

根据设计要求，开工前需进行试验段铺筑，确定具体的铺筑方法和相应的参数。本研究试验段依据《公路路基施工技术规程》JTGF10-2006和经批准的填石路堤试验方案，河南水利建筑工程有限公司于天气晴好的2013年4月15日在K7+050-K7+150段、陕西省水利水电工程建设集团有限公司于天气晴好的2013年4月28日在K0+050-K0+150段分别完成了填石路堤碾压试验段的施工，并获取了压实工艺主要参数。

为了便于研究，进行了对比试验，其中K0+050-K0+150段由中国中铁航空港建设集团有限公司试验检测中心负责试验检测，K7+050-K7+150段由中国水电建设集团十五工程局有限公司测试中心负责试验检测，要求：

（1）统一采用《公路土工试验规程》JTG40-2007中灌水法（T0110-1993）检测干密度。

（2）依据填料孔隙率公式：n=(1-pd/Gm)×100%，计算孔隙率。式中：n为孔隙率（%）；pd为填料干密度（g/cm3）；Gm为颗粒毛体积密度（g/cm3）。

（3）统一采用三鼎DS32水准仪测量沉降差。

2.2 试验结果分析

表1～表4分别为试验所得结果，其中表1和表2为K0+050-K0+150段试验结果，表3为K7+050-K7+150段试验结果，表4为虚铺40 cm厚时所测承载力结果。

表1 松铺40 cm石渣试验结果

表2 松铺60 cm石渣试验结果

表3 松铺40 cm石渣试验结果

表4 承载力试验结果

由以上结果得出：

（1）采用同一吨位（自重20 t、激振力40 t）振动压实机具，石渣虚铺40 cm厚与虚铺60 cm厚在行驶速度相同、碾压遍数相同情况下，平均孔隙率基本相同，沉降差不同。

（2）采用不同吨位（自重20 t、激振力 40 t与自重 22 t、激振力50 t）振动压实机具，在行驶速度相同、石渣虚铺厚度相同（40 cm）、碾压遍数相同情况下，平均孔隙率及沉降差均不同，但在振动碾压6遍后，沉降差均＜2mm。

（3）无论采用20 t还是22 t压实机具，虚铺厚度为40 cm时，静压1遍，振动4遍后，平均孔隙率均＜22%，均满足设计要求。

（4）表4试验结果对比发现，无论采用20 t还是采用22 t压实机具，静压1遍，振动2遍后路基实际承载力均满足设计承载力要求。

3 施工质量控制措施

3.1 控制标准

按照设计文件要求，东庄水利枢纽右岸1#进场道路路堤质量合格标准是以孔隙率来控制，孔隙率是通过灌水法对路堤进行检测进而获取填料干密度与颗粒毛体积密度比较计算。采用灌水法检测路堤时需在路堤挖坑且坑洞直径为最大填料颗粒直径的1.5倍。因此，直接采用孔隙率控制填石路堤质量会产生一定的弊端。一是填石路堤层间质量检测时施工停工等待时间长；二是挖坑检测时留下的坑洞回填后难以夯实，坑洞回填质量较难保证。

为便于填石路堤现场施工质量的有效控制且控制方法简单便捷，根据相应规范和设计文件要求，笔者召集现场业主代表、设计代表、监理工程师、施工项目总工程师四方，提出并确定：东庄水利枢纽右岸1#进场道路填石路堤按照沉降差法控制施工质量，虚铺厚度为40 cm，控制沉降差＜2 mm，碾压机具吨位不小于20 t。

3.2 施工过程质量控制

3.2.1 原地面清表

东庄水利枢纽右岸1#进场道路填石路堤段主要为半挖半填及过沟填石，部分原始地面存在有机腐殖土覆土，经检测，沟道内有机腐殖土覆土厚度一般不超过1m，笔者复核认为采取直接清除腐殖土后进行填石回填沟道对工程造价影响不大，因此对沟道腐殖土采取了直接清除；沟道坡边灌木采用人工清除；强风化松散层机械清除并按照设计要求修整衔接台阶。

3.2.2 路堤填筑要求

依据笔者在四川锦屏水电站进场道路填石路堤填筑现场管理经验，为便于东庄水利枢纽右岸1#进场道路填石路堤质量控制，也为便于工程施工进度控制，结合试验成果与相关规范，提出并确定了现场施工质量控制的要求：

（1）对取料场岩质检测，要求开采抗压强度＞30 MPa的石料作为路堤填石料，且在装车运输前将粒径＞25 cm大块石分解成粒径＜25 cm块石，上路床填料运输前直接控制石料粒径＜10 cm。对进入工作面的石料进行事前控制。

（2）路基分层填筑控制虚铺厚度不超过40 cm，推土机平整，个别凹凸不平部位采用人工整平。

（3）碾压按照“先边后中、先外后内、先慢后快、先静后振”，严格控制沿线路纵向碾压，相邻的轮迹重叠＞30 cm，压路机行驶速度＜3 km/h。

（4）半挖半填路基与边坡接触部位按照设计预留1~2m台阶，内倾角2°，与边坡等接触部位不能碾压到位的，采用小型平板振动夯夯实，控制夯击面积重叠＞1/4。

（5）振动碾压6遍后测量沉降差＜2mm即合格。

3.2.3 质量验收

按照上述方法进行施工控制，经施工单位自检、监理现场抽检，填石路堤分层振动碾压6遍后沉降差均＜2mm，表观上无明显空隙、石块嵌合紧密、表面平整、无大块突出石，分层验收质量全部合格。