高塑性土碾壓工藝試驗分析研究

□高 萌（河南省水利第二工程局）

1.工程概況

賈寨溝排水倒虹吸工程位于河南省鄭州市管城區十八里河鄉賈寨村北約250m處，是南水北調中線工程總干渠與賈寨溝的交叉建筑物。

賈寨溝排水倒虹吸工程主要由進口段、管身段、出口段等部分組成，總長215.50m。其中進口段長41.00m，管身段長117 m，出口段長57.50m。按設計要求，高塑性土：回填部位為管頂以上及截滲齒墻箱涵周邊。高塑性土：要求填土液限WL>35%，塑性指數IP=15～20，壓實度≥1.0。

2.高塑性土回填試驗

2.1 試驗依據

施工圖紙、土工擊實試驗報告、《土工試驗規程》SL237-1999、《堤防工程施工規范》SL260-98、施工組織設計、招投標文件。

2.2 回填土料檢測

實驗室檢測報告顯示，所選土料的液限39.2%，塑限19.7%，塑性指數19.5，擊實最大干密度1.67g/cm3，最優含水率18.2%。滿足設計對回填土料的設計指標要求：WL>35%，IP=15～20。

按照設計壓實度≥1.0的要求，回填施工中高塑性土回填干密度控制值為≥1.67g/cm3，土料控制含水率控制范圍為16.2%～21.2%。

2.3 試驗場地選擇及整理

試驗場地選在賈寨溝排水倒虹吸右側臺地上。試驗前，首先用推土機推平整理出一塊35m×25m的矩形場區，再用振動凸塊碾將平整后的場地基層碾壓密實，最后把試驗場地劃分為3個試驗小區，每個小區長20m，寬10m。

2.4 試驗組合設定

回填工藝試驗為機械碾壓工藝試驗，按“鋪土厚度、壓實遍數、含水率”的不同分別設定試驗參數，再依次按同一鋪土厚度、同一碾壓遍數進行組合開展現場試驗。

機械壓實試驗參數：鋪土厚度（30cm、35cm）、碾壓遍數（6遍、8遍、10遍）、含水率（16.2%～17.8%、17.9%～19.5%、19.6%～21.2%）。

2.5 試驗機具選定

試驗機具選定為自行式凸塊振動碾（20T）。

2.6 高塑性土碾壓試驗

在試驗區先鋪一層30cm厚高塑性土，分別碾壓6、8、10遍，每一碾壓組合各取樣6組，用環刀法測定干密度。再鋪高塑性土35cm分別碾壓6、8、10遍的組合，每碾壓組合均取樣12個，測定干密度。共取樣216個。

經采集數據，整理、統計、計算所測試樣的含水率及干密度如表1和圖1：

表1 鋪土厚度、碾壓遍數、干密度、含水率變化表

圖1 干密度與碾壓遍數關系曲線表圖

從表1與圖1中可看出，鋪土厚度為30cm、35cm，碾壓遍數為8遍的壓實效果較好，均能滿足壓實度>1.0的要求。

2.7 試驗數據分析

對取得的數據進行整理分析，從中匯總出表2。

從表2中可看出：鋪土30cm厚和35㎝厚碾壓8遍的試驗組所測得干密度達到1.67g/cm3及以上的頻率100%，能滿足回填要求。

2.8 確定最優組合

分析、比較以上2組效果較好的試驗所測干密度數據分布頻率可得出結論。

表2 碾壓試驗各個試驗組合干密度分布頻率表

鋪土30cm厚碾壓8遍組合和鋪土35cm厚碾壓8遍組合，均能滿足回填干密度要求，從經濟角度考慮，應選擇鋪土35 cm、碾壓8遍組合作為高塑性土回填組合。

3.現場描述

現場觀察碾壓試驗情況，無彈簧、無涌土、無光面、無表面龜裂現象、無剪切破壞現象；采用水準儀嚴格控制鋪土厚度。

經檢查上、下層土層結合良好，無明顯分層現象。

4.復核試驗

通過以上碾壓試驗，初步確定適宜的施工參數為：

鋪土厚度35cm,碾壓遍數8遍，含水率控制范圍16.2%～21.2%。然后按此參數進行復核試驗。

碾壓復核試驗結果：試驗共取樣12個，含水率范圍16.7%～21.0%，干密度范圍1.67g/cm3～1.69g/cm3，合格率100%。

5.碾壓試驗結論

通過以上碾壓試驗得出如下結論：

一、在使用凸塊振動碾的施工條件下，鋪土厚度為35㎝，碾壓遍數為8遍，最優含水率18.2%，施工時土料含水率宜控制在16.2%～21.2%范圍內，行進速度控制在慢速1檔（2km/h）,能滿足設計、施工要求。

二、通過挖坑觀察,壓實層底部結合層處無虛土，碾壓后的土體均勻密實，無原狀土塊。可見由于該土料天然干密度小，結構疏松易碎，在施工中經過挖裝、攤鋪、推平，土塊最大粒徑已<15 cm，況且使用的壓實機械壓實功大，所以回填施工中，在控制含水率范圍內的土料無需限制粒徑，壓實質量也能滿足設計要求。

三、碾壓時無碾壓粘碾現象，在含水率控制范圍內碾壓8遍，無彈簧土、涌土和表面龜裂，壓實時無剪力破壞現象，下層結合良好。

6.結語

南水北調土方填筑工程中，碾壓工藝試驗對填筑質量起著決定性作用。一個科學、嚴謹、合理的土方碾壓工藝試驗，得出的試驗數據能夠有效指導施工，既保證了填筑工程的質量，又能有效降低施工成本。

[1]水利部淮河水利委員會.堤防工程施工規范（S）.中國水利水電出版社.1998（11）.

[1]南京水利科學研究院.土工試驗規程（S）.中國水利水電出版社.1999（4）.