土方碾压试验在临淮岗主坝淮北段工程中的应用

2022-09-11

1 工程概况

临淮岗洪水控制工程位于淮河干流中游的安徽省霍邱、颍上两县交界处。主体工程建设内容包括:填筑主、副坝土坝, 加固改建副坝穿坝建筑物, 加固49孔浅孔闸, 加固原船闸下闸首, 新建深孔闸、临淮岗船闸及姜唐湖进洪闸, 新建封闭堤, 扩挖上下游引河。其中主坝为I等1级建筑物, 其加固扩建按照100年一遇洪水标准设计, 1000年一遇洪水标准校核。主坝为碾压式均质土坝, 总长8545m, 净长7162m, 分连接段、姜南段、姜北段、淮河主槽段、淮北段五个坝段。坝顶高程31.60m, 坝顶宽度10.0m。我单位承接主坝淮北段工程 (桩号5+445.000~7+989.150) 。

主坝淮北段工程填筑方量为155.2万m3, 压实度要求不小于0.98。填土方量大, 施工强度大, 质量要求高;土料场可取土层浅, 含水量偏大, 约45%的料场土需要翻晒;施工工期紧、又逢冬雨季施工。因此须通过碾压试验确定合理的施工参数, 以确保工程质量, 提高施工工效。

2 碾压试验

2.1 碾压试验目的

在坝体正式填筑前, 应进行碾压试验, 其目的是核实坝料设计标准的合理性, 检查碾压机械的性能是否满施工足要求, 以便选定合理的施工碾压参数。即确定含水率、铺土厚度、碾压遍数和机械参数。

2.2 碾压试验准备

根据我单位委托安徽水利水电勘测设计院勘测分院的料场复查报告可知, 料场土料的天然含水率在24.3%~30.7%之间, 根据土料的击实试验, 平均干密度为1.70g/cm3, 最优含水率17.5%。本次土料先采用挖掘机开挖明沟降水和截水, 然后用五铧犁松翻晾晒, 推土机集土, 挖掘机开挖, 试验的土料采用平面开采方式。

2.2.1 场地选择与布置

碾压试验场地选择在料场地势较高、利于排水之处。面积为50m×20m, 划分为三块。

2.2.2 试验仪器和设备

试验仪器:环刀200cm3 20套;烘箱1 0 1 A;1台电子天平感量0.0 1 g和感量0.1g各1台。

水准仪1台。

试验设备:振动凸块碾16T, 2台;山推130, 2台;斯太尔自卸车5辆;挖掘机1台。

2.3 碾压试验过程

三块铺土厚度分别按30cm、40cm、5 0 c m厚度控制, 采用2 2 T斯太尔进占法卸土, 山推130推土机整平, 含水率首先按ω+4的含水率控制, 然后分别按ω+2、ω、ω-2的含水率再各做1组。

具体过程如下: (1) 试验段内清除表土, 用推土机将表面植被清除干净。确保试验场地基础平整及坚实, 在试验前按规划在拟定的区域用白灰放样, 将规划范围扩大0.5m进行基础清表, 清表厚度不小于30cm。清除干净后进行基底碾压。 (2) 测量人员放出左右侧坡角线, 洒上白灰线, 测出基底高程, 并设立高程标杆。 (3) 自卸汽车将土料运至试验场, 采用进占法卸土, 参照以往工程经验按1.2松铺系数计算上土量, 防止层铺过厚。土料摊铺采用推土机粗平、人工细平。测量人员跟踪测量, 保证层铺厚度和层面平整。 (4) 土料平整结束后, 现场施工人员用白灰将试验面进行划分。 (5) 振动凸块碾碾压采用进退错距法, 先静压一遍, 后振动碾压, 先碾压边缘后压中间, 碾压前后两次轮迹重叠30cm~50cm, 防止漏压, 振动碾碾压速度控制在2km/h~4km/h。分别振动碾压3遍、4遍、5遍。 (6) 碾压完成后, 在每个试验小块对应的含水率和碾压遍数用200cm3环刀分别在不同部位取样12个。并在这12个点观察压实土层底部有无虚土层、上下层面结合是否良好、有无光面及剪力破坏现象。 (7) 测量人员测量出压实后的高程。 (8) 计算出干密度和压实系数。

2.4 碾压试验数据统计

根据不同铺土厚度、不同碾压遍数和不同含水量下取得的压实度, 绘制出干密度与含水率关系曲线图, 具体如图1, 图2, 图3所示。

3 试验结果及分析

根据此次试验的数据可知:采用22T斯太尔自卸车并以进占法施工, 土料含水率ω+2~ω-2范围内, 铺土厚度40cm, 山推130推土机整平、16T振动凸块碾碾压4遍时是最经济合理的施工方法。为保证相邻层间有良好结合, 若土基含水量偏小进行喷水湿润, 含水量偏大则在试验场内晾晒直至接近最佳含水量, 并在施工过程中严格控制铺土厚度, 以确保施工进度。

摘要：本文主要介绍了临淮岗洪水控制工程主坝淮北段现场碾压试验。碾压试验是土石坝施工中一项重要的技术措施, 碾压试验成果将直接用于指导工程施工, 因此必须做到:试验用料具有代表性;试验过程中的施工工艺与实际施工工艺保持一致。只有把以上几个关键环节抓好, 才能取得较好的试验成果, 从而为工程施工提供科学依据。

关键词：临淮岗主坝淮北段,碾压试验,含水率,干密度