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浅谈堤防工程土方填筑施工技术
 
来源:土木工程网 日期:[2018-5-14]
    堤防工程建设受到党中央、国务院的高度重视,是我国水利建设中的重要项目,是保障人民生命财产安全不受水灾害影响的基本保证,随着经济快速增长,通过新建、扩建、改建的堤防工程越来越多,提高堤防施工质量的要求也越来越高,堤防工程中的土方的施工质量与施工工艺也越来越得到重视。

    一、堤防土方压实施工方法

    根据图纸技术要求、筑堤土质、施工场地、施工机械以及施工部位等原因,堤防土方回填一般采取机械压实方法和人工夯实方法。堤防土方施工压实机械一般有羊足碾、光轮压路机、轮胎压路机、振动压路机、蛙式夯和内燃打夯机等。

    压实机械选定以后,首先应进行土方碾压实验,通过试验为工程土方填筑选择满足设计要求的、合理的碾压技术参数(铺土厚度、碾压遍数);适宜的土料含水率范围值;取土、卸料、平整、碾压等施工方法,以指导堤防全线施工。

    (一)、机械压实方法

    为保证填土压实的均匀性及密实度,避免压实机械下陷,提高碾压效率,先使用推土机推平,碾压机械压实土方时,应控制行驶速度,并要控制压实遍数。用平碾压路机进行填方压实,应采用“薄填、慢驶、多次”的方法,填土厚度均不应超过25~30cm,每层压实遍数压实试验确定遍数确定,碾压方向应从两边逐渐压向中间,碾轮每次重叠宽度约15cm~25cm,避免漏压。运行中碾轮边距填方边缘应大于500mm,以防发生溜坡倒角。边角、边坡边缘压实不到之处,应铺以人力夯实或小型夯实机具配合夯实。平碾碾压一层完后,使用推土机或刨毛机将表面刨毛,土层表面太干时,应洒水湿润后继续回填,以保证上、下层结合良好。

    (二)、人工夯实方法

    机械压实不到之处和小面积回填土采取人工夯实办法。采用蛙式打夯机等小型机具夯实时,一般填土厚度不宜大于25cm,每层压实遍数3~4遍,打夯之前对填土初步平整,打夯机依次夯打,均匀分布,不留间隙。在打夯机工作不到的地方用人力打夯,虚铺厚度不大于20cm,人力打夯前应将填土初步整平,打夯要按一定方向进行,一夯压半夯,分层夯打。

    二、影响堤防土料压实度的因素

    土料压实度与许多因素有关,其中主要影响因素为:土料(土料的粒径)、土料含水量、每层压实厚度、压实机具、碾压遍数等。

    (一)、土料(土料的粒径)的影响因素

    不同类型土的压实性能是不一样的,砂砾土、砂土及亚砂土等土容易压实,这些土有足够的稳定性,用这些土填筑的堤防,沉陷较小;粉土和细亚砂土稍差,这些低粘性土也比较容易被压实,在饱水情况下,这些土容易变成流动状态,并失去承载能力,用这种土填筑的堤防的边坡,如不作相应加固,容易受水冲刷;亚粘土和重亚粘土的压实要困难得多,这些土具有较高的粘性和不透水性;最难压实的土是粘土,在潮湿状态下,这种土不稳定,并容易发生剪切破坏,粘土的特点是液限大,最佳含水量大而最大干密度小。

    (二)、土料含水量的影响

    碾压需要克服土颗粒间的内摩阻力和粘结力,才能使土颗粒产生位移并相互靠近。土的内摩阻力和粘结力是随着密实度而增加的,土的含水量越小时,土颗粒间的内摩阻力越大,压实到一定程度后,某一压实功不能克服土颗粒间的抗力,压实所得的干密度小。当含水量增加时,水在土颗粒间起润滑作用,使土的内摩阻力减小,因此,同样的压实功可以得到较大的干密度。在这个过程中,单位土体积中空气的体积逐渐减小,而固体体积和水的体积逐渐增加,当土的含水量达到某一限度后,虽然内摩阻力还在减小,但单位土体中空气的体积已压缩到最小限度,而水的体积不断增加,由于水是不可压缩的,因此在同一压实功下,土的干密度反而逐渐减小,土只有在某一含水量下,才能压实到最大干密度,这个含水量称为最佳含水量。

    (三)、压实厚度的影响

    土在碾压机械的作用下,压应力随深度增加逐渐减小,其影响深度与压实机械、土的性质和含水量有关。铺土厚度应小于压实机械压土时的作用深度,但其中还有最优土层厚度问题,铺得过厚,要压多遍才能达到规定的密实度。铺得过薄,则也要增加机械的总压实遍数。在碾压机械、铺土厚度及碾压遍数一定的条件下,压实操作时宜先轻后重、先慢后快、先边缘后中间。压实时,相邻两次的轮迹应重叠轮宽的1/n(n为碾压遍数),保持压实均匀,不漏压,对于压不到的边角,应铺以人力或小型机具夯实。压实过程中,经常检查含水量和密实度,以达到符合规定压实度的要求。

    (四)、压实机械的影响

    对堤防土料要进行充分的压实,以增大其密实度和不透水性,主要是通过压实机械完成的,常用的压实机械分为静压碾压、振动碾压和夯击三种基本类型。压实效果与土的性质、颗粒级配、含水量和压实机械的类型与性能参数等有密切的关系。例如粘性土以采用具有静压的羊脚碾为好,而砂性土以振动碾效率最高,粒径级配良好的土,比较容易压实。如颗粒粒径单一,同一粒径的居多数,其粒径级配的分布不良,就难以压实。土中适量的含水量(即最佳含水量)能起润湿作用,易使土密实并增强其粘结性。含水量过高或过低都降低压实效果。压实机械的选用在水利工程施工中,一般采取以下原则:对于砂砾填筑材料应选用振动碾压机械比较合理.;而对于粘性土应该选用光轮压路机或凸块压路机.;一般的壤土,可选用中型光轮振动压路机。羊足碾一般用于碾压粘性土,不适于砂性土,因在砂土中碾压时,土的颗粒受到羊足较大的单位压力后会向四面移动而使土的结构破坏。松土碾压宜先用轻碾压实,再用重碾压实,效果较好。碾压机械压实填方时,行驶速度不宜过快,一般振动碾、平碾不应超过2km/h;羊足碾不应超过3km/h。(五)、碾压遍数的影响

    由于碾压遍数和压实度均为有限性,也就是碾压遍数达到一定,其压实度不在增加,甚至会产生一些意外的负面影响,出现超压或其他破坏。在实际施工中,开始压实时,土的干密度急剧增加,待到接近土的最大干密度时,压实遍数增加,而土的干密度几乎没有变化,因此,不要盲目过多地增加压实遍数。

    三、堤防土方填筑质量控制

    施工质量检查和控制是堤防工程安全的重要保证,她贯穿于工程施工的各个环节和施工全过程。堤防土方填筑质量控制主要包括土料场的质量检查和控制和施工现场质量检查和控制。

    (一)、土料场的质量检查和控制

    经常检查所取土料的土质情况、土块大小、杂质含量和含水量等,其中含水量的检查和控制尤其重要,简单方法是“手检”,手握能成团,手搓成碎块,则含水量合适。精确检测可使用含水量测定仪。若土料含水量偏高,应改善料场的排水条件和采取防雨措施。另一方面需将含水量偏高的土料进行翻晒处理或采取轮换掌子面的方法,将土料含水量降到规定范围再开挖。若含水量偏低,对粘性土应考虑在料场加水,对非粘性土可在堤防工作面洒水。当土料场含水量不均匀,应考虑堆筑土牛,使含水量均匀后在外运。

    (二)、施工现场质量检查和控制

    在堤防填筑作业施工现场,应对铺土厚度、土块大小、含水量、压实后的干密度等进行检查,一般土料使用环刀法进行测定。堤防工程施工战线较长,土料质量差别很大,对填筑质量进行现场干密度的检测应依据水利工程质量检测实施办法规定,可每1000m堤长抽检一个断面,每个合同标段应抽测不少于3个断面,每填筑层不少于3个以上的检测点,取样点应分布在堤防顶层以下,1、2级堤防的填筑干密度合格率下限为90%,3级为85%,不合格样品不得低于设计干密度的96%,且不能集中在一个区域内。

    结束语

    水利工程施工是一门综合性很强的学科,水利工程施工中的堤防填筑质量问题已经成为当前堤防工程施工管理工作的一项重要内容,加强水利施工管理,是促进水利工程效益充分发挥的需要;只有按照施工规范施工,不断的加强施工技术创新,才能保证水利工程施工质量。
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