弱膨胀土筑路碾压试验研究

2021-08-06王佩

河南水利与南水北调 2021年5期

关键词：遍数土料含水率

王佩

安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院，安徽合肥 230000

0 前言

张春燕等通过现场碾压试验研究利用弱膨胀土进行渠堤填筑，并提出合理的碾压施工艺及施工参数。陈世刚等在南水北调南阳膨胀土试验段对弱膨胀土进行水泥改性，并对水泥改性膨胀土进行室内试验，为渠道填筑提供碾压施工参数。

文章通过现场碾压试验，为江巷水库挖库垫地工程道路碾压填筑提供碾压施工艺及施工参数。

1 试验材料与碾压试验方案

1.1 试验材料

利用江巷水库库区取土场开挖土料进行碾压试验。在取土场抽取土样，测试其基本物理性质，见表1。

表1 土的基本物理性质表

1.2 碾压试验方案设计

根据设计文件，江巷水库挖库垫地工程道路路基压实度为0.95，相应压实干密度为1.66 g/cm3，根据试验所用土料的特性和其他类似工程的相关经验，分别设计铺土厚度25 cm、30 cm和35 cm、碾压遍数2～10遍、土料含水率为最优含水率、偏湿和偏干等施工参数，采用20t平碾进行碾压，现场取样测试干密度及含水率并进行碾压效果评价，并提出江巷水库挖库垫地工程道路工程碾压施工参数。

1.3 碾压施工方法

选取一块相对开阔的场地进行碾压试验，试验前将场地表层平整清理，使得试验场地平坦，将取土场开挖土料在表层铺填一定厚度，平整后进行碾压，碾压至该工程设计压实度，将该层填筑土作为基层，继续进行碾压试验。

根据配套设备要求选择碾压试验相关施工机械，采用挖掘机在料场开挖土方，用自卸汽车运至试验场地，采用进占法卸料，利用推土机和人工整平。碾压试验开始后，预先进行1遍静碾压，然后打开振动模式，然后进行振动平碾，本次碾压试验最大碾压遍数设定为10遍，碾压过程中及时进行挖坑检测压实度及土料含水率。

根据设计要求，本次碾压试验选用20 t平碾，碾压机械采用前进、后退全振错距法碾压，前进、后退分别按1遍计。碾压过程中，静碾行驶速度不得大于6.00 km/h，震动碾压速度≤2.50 km/h，碾迹重叠宽度控制在1/3碾轮宽度。

2 碾压试验结果分析

2.1 铺土厚度对碾压填筑质量的影响

控制碾压土料含水率为最优含水率21.40%附近，分别进行铺土厚度25 cm、30 cm和35 cm碾压试验，试验结果见图1。对图1进行分析可以看出：当铺土厚度为30 cm，碾压4遍时，该填筑层干密度约为1.66 g/cm3，压实度为9.48×10-1；碾压6遍时，该填筑层干密度为1.69 g/cm3，压实度为9.66×10-1，压实度>0.95；当铺土厚度增加到35 cm，碾压遍数达到6遍时，其压实度仍<0.95；当铺土厚度减小为25 cm，碾压4遍时，干密度达到1.68 g/cm3，压实度为0.96，压实度>0.95。由于土料摊铺在碾压填筑施工中占据较多工时，为了提高施工效率，综合土料摊铺和机械使用效率，将路基碾压施工的每层铺土厚度设定为30 cm。

图1 铺土厚度对碾压试验的影响图

2.2 碾压遍数对碾压填筑质量的影响

控制碾压土料含水率为最优含水率21.40%附近，分别进行2～10遍碾压试验，研究碾压遍数对路基碾压填筑质量的影响，试验结果见图2。对图2分析可以看出：碾压土体的干密度、压实度与碾压遍数呈正相关关系，碾压遍数越大，碾压填筑质量越好。当碾压遍数达到6时，该填筑层土体的干密度均>1.66 g/cm3，其压实度均大于0.95；当碾压遍数继续增大时，干密度与压实度继续增大，但其增大幅度逐渐减小直至趋于稳定。

图2 碾压遍数对碾压试验的影响图

综上所述，碾压填筑时每层土料摊铺厚度为30 cm时，碾压遍数达到6遍，其压实度即能达到0.95的设计值。故综合考虑碾压遍数对碾压填筑质量的影响试验结果，为了提高施工效率，铺土厚度30 cm时，将路基每层铺土的碾压遍数设定为6遍。

2.3 含水率对碾压填筑质量的影响

调整含水率对碾压填筑质量的影响试验结果见图3，试验结果如下：当铺土的含水率为21.40%附近时，土层的干密度达到为1.68 g/cm3；调整铺土土料含水率为19.50%和17.50%左右，发现土料含水率越小，其填筑质量越差；调整铺土土料含水率为23.50%附近，其碾压填筑质量变差。铺土土料含水率为21.40%时，碾压压实度大于0.95，铺土含水率分别为19.50%、17.50%和23.50%的碾压压实度均小于0.95。故结合不同含水率对碾压填筑质量的影响试验结果，铺土厚度30 cm时，碾压遍数为6遍，将路基碾压施工的每层铺土土料的含水率定为21.40%。