碾壓膠結砂技術在滹沱河修復工程中的應用

摘要：碾壓膠結砂是一種創新技術，具有節約成本、有效利用河道清淤的棄砂、清潔環保、施工工藝簡單、機械化水平高、可連續鋪筑、縮短工期、經濟效益較好，質量易保證，安全可靠的特點。本文結合碾壓膠結砂在石家莊市滹沱河防洪綜合整治生態環境修復工程中的應用，闡述了碾壓膠結砂的施工工藝流程、施工方法及施工注意事項。

關鍵詞：碾壓膠結砂技術 防滲 抗沖 施工工藝流程 施工方法 注意事項

中圖分類號: TV66 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)10(b)-0000-00

1 引言

滹沱河是海河流域子牙河系兩大支流之一，是我省一條重要的骨干行洪河道。滹沱河是典型的沙質河床、游蕩型河道、多沙性河流，黃壁莊水庫以下主流極不穩定，上游已建有崗南、黃壁莊兩座大型水庫和11座中型水庫。滹沱河自黃壁莊水庫以下流經石家莊市區北部，自20世紀70年代中期以來，市區河段陸續修建了多處護岸工程，河勢已得到基本控制，但防洪工程體系建設滯后，河道整體防洪標準偏低，且部分灘地槽蓄區已發展為城區，其防洪需求與現有防洪工程措施之間的矛盾十分突出。因此，針對新的形勢需求，對該河段進行全面的防洪綜合整治建設，對于保護水源地，提高城市防洪能力，規范沿岸開發建設秩序，拓展城市發展空間，促進城市可持續發展，具有重要的意義。

2 工程概況

石家莊市滹沱河防洪綜合整治生態環境修復工程是市政府重點工程，是省會城市實施“三年大變樣”的重點舉措。該工程是為滿足石家莊市城市防洪、市政建設、生態景觀、土地開發利用等方面的綜合需求而進行規劃，集防洪、生態、旅游景觀于一體，通過河槽整治、防滲、河岸防護、興建蓄水工程等綜合措施，逐步改善河道內沙漠化狀況，形成蓄水水面，逐步修復河流自然生態系統，促進河道兩岸防洪保護區土地開發利用的有序進行，改善石家莊市區生態環境。

滹沱河綜合整治工程，西起黃壁莊水庫，東至藁城晉州交界，全長70公里，分三期實施，全部工程總投資計劃35.3億元。生態環境修復工程主要建設內容包括左右岸河坎防護40.6km，河道防滲790萬m2。河底防滲采用了膨潤土防水毯、粘性土等生態材料與膠結砂、卵石防沖等多種技術，抗沖能力達到50年一遇。其中膠結砂技術經科學技術鑒定達到國際先進水平。防洪工程具體任務主要包括：新建堤防與堤防改造工程長度共計29km，堤防加固工程總長20km，護岸工程總長度7km，現有丁壩加固16條，小青河口防洪節制閘1座。全部工程完成后將使河段整體防洪標準達到50年一遇，石家莊市區段（南水北調中線總干渠至候丈村約14km段）達到100年一遇。

本工程為做好防滲，工程設計首先鋪30cm厚的壤土，主要是對防水毯起保護作用，其次鋪設防水毯，在鋪好防水毯后，上方鋪設35cm的膠結砂，由于膠凝材料的固化作用，碾壓膠結砂具有一定的強度和抗沖能力。然后再在上方鋪設30cm的生態砂，以增強防滲效果。填砂量既得達到防砂的效果，又能最大限度的節約成本。最后是鋪設鵝卵石，防止洪水沖刷，保護河底。

3 碾壓膠結砂的特點

碾壓膠結砂是一種創新技術，采用干貧膠結砂，大量摻加粉煤灰，以減少水泥用量，通過碾壓達到高密度，高強度的膠結砂，具有節約成本、有效利用河道清淤的棄砂、清潔環保的特點。碾壓膠結砂采用碾壓混凝土壩或土石壩施工的機械和方法，施工工藝簡單，機械化水平高，可連續鋪筑，縮短工期。

碾壓膠結砂與碾壓混凝土相比，其強度較低，施工上對原材料要求可以較混凝土骨料要求放寬。能充分利用當地建材，最大程度減少對環境的負面影響，施工簡便快捷，經濟效益較好，質量易保證，安全可靠。但施工易受氣候、骨料含水量影響，如控制不當，強度值波動較大。

4 施工工藝流程

施工工藝流程：碾壓試驗----場內道路----砂料儲備----膠結砂拌制----運輸----卸料和平倉----碾壓----切縫----養護

5 施工方法

碾壓膠結砂工程位于防滲體（膨潤土防水毯）上，作為防滲體的防沖保護層。膠結砂采用強制性攪拌機進行拌制，自卸汽車運輸入倉，推土機推料找平，振動碾進行壓實、切縫機切縫、分塊跳倉澆筑的施工方法進行。

5.1 碾壓膠結砂的配比與現場生產性試驗

碾壓膠結砂指標要求：普通膠結砂M7.5F25，強化膠結砂M10F50。參考配比為普通膠結砂一水泥:粉煤灰:水:砂=168:168:185:1479(重量，單位kg/m3)，外加劑包括DH4AG、DH9等；強化膠結砂一水泥:粉煤灰:水:砂=185:185:185:1455（重量，單kg/m3），外加劑包括DH4AG、DH9等。強化膠結砂用于距岸線lOm范圍內的坡腳防沖。

在施工前依據施工設備的配置情況，在正式膠結砂保護層施工前進行碾壓試驗，驗證膠結砂配合比的合理性，確定膠結砂碾壓施工的膠結砂的虛鋪厚度、施工機械的類型、碾壓方式、碾壓遍數、拌和物適宜的VC值、壓實厚度等施工參數，碾壓膠結砂試驗后，應檢查與下部膨潤土防水毯或粘土防滲層的連接結構狀況。如發現結合不良或發生剪切破壞等情況，應分析原因，提出改善措施。

5.2 填料開采、運輸

本工程碾壓膠結砂用砂充分利用河道棄砂，在施工現場采砂，采用挖掘機挖裝，自卸汽車運輸的方案進行。選取符合標準要求的砂子，運至混凝土攪拌站備料，選取備料樣品送實驗室進行品質檢驗。河道內表層30cm砂作為清表砂，用于膠結砂上的保護層回填，不得用于膠結砂制做。

砂料料場開采、裝料、運輸、卸料、拌合、鋪料等工序應持續和連貫進行，以免周轉過多而導致含水量的過大變化。外購材料(包括水泥、粉煤灰、外加劑等)運輸、卸料、儲存過程中，應保持其本身的性能。

5.3 膠結砂的拌制

膠結砂的拌制宜采用強制式混凝土攪拌機拌制，投料順序為：砂－水泥－粉煤灰－水，拌合時間不少于90s。加強出機口VC值檢測，機口VC值直接影響膠結砂施工質量。機口VC值控制還要綜合考慮膠結砂運輸距離和天氣情況。

5.4 膠結砂運輸

膠結砂采用自卸汽車進行運輸，根據車輛情況，道路采取鋪設10~20cm的砂礫料或碎石進行加固。自卸汽車上設置遮陽、防雨措施減少外界環境對膠結砂稠度的影響。在距入倉口20m的道路上，設置兩臺洗車機（一邊各一個），以便沖洗輪胎，路面用8mm厚花紋鋼板鋪設，以利于脫水。在倉面上，嚴禁汽車急剎車和急轉彎，避免破壞強度還不高的膠結砂表面及影響層面膠結。

5.5 卸料和平倉

膠結砂在入倉前進行VC值測定，對不符合要求的膠結砂禁止進入倉面。為了控制骨料分離，卸料斗的出料與自卸汽車之間的自由落差不大于1.5m。砂漿采用進占法連續鋪筑，自卸汽車在試驗倉口處堆料，T140推土機推料找平。個別死角處，人工配合整理。膠結砂攤鋪、碾壓以固定方向逐條帶鋪筑，施工層次分明，層間間隔時間容易控制，便于有序施工。條帶寬度以3～5m為宜，攤鋪用推土機或反鏟挖掘機施工，人工分攤機械施工時造成的骨料堆積并對倉面進行局部平整；邊攤鋪邊檢查，保證碾壓層厚度均勻。平倉方向平行于渠道軸線，避免在重要部位形成可能的順水方向的薄弱帶。膠結砂碾壓，鋪料厚度按經監理人批準的碾壓試驗確定的鋪設厚度進行控制，現場檢查在鋪料平倉過程中，檢查鋪料厚度，檢查鋪料厚度采用水準儀現場監控，為保證膠結砂壓實厚度，在平倉結束后，一定要檢查虛鋪厚度是否符合要求。

5.6 碾壓

依據碾壓試驗確定的碾壓工藝進行碾壓。及時用核子密度儀進行膠結砂壓實容重檢查，不符合要求的要增加碾壓變數，達到設計標準為止。振動碾在進入倉面前應將振動輪清洗干凈。碾壓方向垂直于水流方向可避免碾壓條帶接觸不良形成滲水通道。碾壓中條帶之間采用搭接法，該工程根據選用的振動碾軸距來決定搭接寬度為20~30cm，端頭部位搭接寬度為100cm左右，保證了振動碾的前后輪都進入搭接范圍。

無振碾壓可以彌合細微的表面裂紋。為避免因為拌和物放置時間過長而引起膠結砂質量問題，對拌和物自拌和到碾壓完畢的時間有所限制，具體應根據不同天氣條件下砼VC值變化情況和對壓實容重的影響來確定。一般情況下，碾壓工作應在膠結砂拌和后2h內完成，對于氣溫較高的天氣，還應縮短，低溫或多雨天氣，可適當延長。與下一條帶同時碾壓的部位，完成碾壓的時間應嚴格控制在能夠滿足結合質量的最大層間間隔時間內。

5.7 切縫

本工程膠結砂保護層厚度35cm，縱縫、橫縫間距5m，切半縫，縫寬5~10mm，縫深20cm。在碾壓膠結砂施工結束達到終凝后，進行誘導縫施工，采用切縫機直接按設計規定施工。一般在施工結束后三天為宜。采用機器切縫時，嚴格控制切割深度，不得破壞膠結砂保護層下部的膨潤土防水毯，亦不得切縫深度不足。

5.8 養護

施工中碾壓膠結砂倉面應保持濕潤，施工過程中和碾壓完畢后的倉面，應防止外來水的流入。碾壓膠結砂終凝后即開始灑水覆蓋養護，養護時間為28天。在切縫完成后灑水濕潤，鋪設表面30cm砂料保護層，替代養護。

6 施工注意事項

(1) 碾壓膠結砂用水量少，對砂、粉煤灰的含水量極為敏感，故嚴格控制骨料的含水量。

(2) 嚴格控制膠結砂配合比及投料順序、拌合時間，保證膠結砂拌和均勻性。

(3) 為了確保碾壓膠結砂層間結合良好，必須控制施工層間間隔時間。

(4) 入倉膠結砂應及時攤鋪和碾壓。

(5) 碾壓方向垂直于水流方向可避免碾壓條帶接觸不良形成滲水通道；

(6) 車輪夾帶的污物、泥土、水分的帶入等將影響膠結砂的膠結質量，因此，設置洗車機，沖洗輪胎，保證進入倉面車輛的整潔，同時控制水分的帶入。

(7) 嚴禁汽車急剎車和急轉彎破壞強度還不高的膠結砂表面。

(8) 為了改善振動碾碾輥外側膠結砂的隆起，改善搭接部位的壓實質量，碾壓條帶應相互搭接。

7 結語

碾壓膠結砂作為一種創新技術，具有明顯的優越性，其經濟性突出。碾壓膠結砂的出現使得膠凝材料的用量大幅度降低，膠凝材料中粉煤灰（或其他活性材料）的摻量亦日趨增加，節約了投資。碾壓膠結砂技術的推廣，將帶來良好的經濟效益和社會效益，尤其適用于中小型水利水電工程。該技術在我國建設領域的發展前景十分廣闊。

參考文獻

[1] 楊朝暉，趙其興等.CSG技術研究及其在道塘水庫中的應用，水利水電技術，2007，8.

[2] 王學廣，王澤秀.滹沱河石家莊市區段河道人工湖防滲技術研究，南水北調與水利科技，2009，6.

[3] 水工碾壓混凝土施工規范SL53-94.