砂砾料用什么碾压_砂砾料水平同起碾压技术在沙漠渠道中的应用

　　摘要： 砂砾料水平同起碾压是指渠床砂基与换填砂砾料垫层水平同起铺填碾压，在砂砾料压实指标达到设计要求指标的同时，渠槽开挖过程中扰动的砂基面，经过二次碾压后砂基压实指标符合设计要求，能使渠床砂基与砂砾料紧密结合的一种施工方法。之后对碾压成型的换填砂砾料采用机械削坡，人工精修，使渠道断面达到设计标准后，再进行膜下砂浆施工、防渗膜铺设、膜上砂浆、最后进行混凝土预制板衬砌、勾缝等工序，最终形成沙漠混凝土预制板衬砌渠道。
　　关键词：砂砾料；水平同起；碾压；技术；应用
　　
　　1工程概况
　　
　　新疆某引水工程是国家、新疆维吾尔自治区的重点建设项目，是跨流域调水的大型水利工程，横跨新疆某大沙漠腹地，具有“长距离、大跨度、穿沙漠”的施工难点。沙漠段全长166.472km，采用明渠输水，设计流量47.50～55m3/s，底宽6m。本工程采用砂基与换填砂砾料垫层水平同起铺填碾压的施工方法，使渠槽开挖过程中扰动的砂基面，经过二次碾压后砂基压实指标同样也符合设计要求，使渠床砂基与砂砾料紧密结合的一种施工方法，并对碾压成型的换填砂砾料采用机械削坡，人工精修，使渠道断面符合设计标准后，再进行膜下砂浆施工、防渗膜铺设、膜上砂浆、最后进行混凝土预制板衬砌、勾缝等工序，最终形成沙漠混凝土预制板衬砌渠道。
　　该工程渠基填方段是沙漠砂经16t振动碾逐层碾压而成，挖方段是天然风积砂沉积而成，砂基干密度均满足设计要求。风积砂颜色为浅黄色，矿物成份以石英砂为主，颗粒比较均一，沙漠砂颗粒粒径组成北部粒径大于中部、中部略大于南部，粒径组成由北向南逐渐变细。沙漠砂含水率及干密度变化不明显，含水率在1％左右，干密度在1.56～1.68g/cm3之间，天然状态下不同地层砂的各项物理、力学指标变化不大，基本相近。换填垫层砂砾料采用合同约定的某料场的砂砾料，经各参建单位实地勘察，并送到合同约定的试验室检验，结果表明：该料场砂砾石料储量、物理和力学指标均符合设计要求。
　　
　　2施工方法及工艺流程
　　
　　砂砾料水平同起碾压施工方法：是指把开挖成型的原始砂基断面由人工分层修整为阶梯式，即“砂砾料垫层水平宽度＋阶梯宽度”，使碾压机械能够水平方向碾压砂砾料垫层，保证设计砂砾料垫层厚度范围内碾压施工质量。在施工过程中应根据施工工艺确定超填宽度，阶梯部分用风积砂回填与砂砾石垫层在同一个水平面上碾压，每层填筑厚度40cm，即压实后垂直渠床的厚度为35cm。
　　砂砾料水平同起碾压施工工艺流程：开挖渠底部砂基第1层40cm厚→弃置于渠堤→渠床铺筑第一层砂砾料→碾压第1平面砂砾料40cm→开挖第2层砂基回填至第一层并将多余砂土弃置于渠堤 → 铺筑第2层砂砾料40cm→碾压第2平面，以下以此类推。
　　砂砾料水平同起碾压施工方法施工要求振动碾必须采用自行式振动碾，重量不小于15t，有效压实宽度不小于2m,最大激振力不小于290kN,压实遍数通过现场试验确定,一般不小于6遍。
　　砂砾料水平同起碾压施工法控制的重点是铺料厚度，要严格控制铺料厚度每层40cm(±5cm)和水平翻砂宽度75cm(±5cm)；砂基和砂砾料的压实指标是关键，砂基和砂砾料的压实指标符合设计要求时才能更进一步的提高渠道防渗能力、减少渠道位移、沉降和变形量。
　　
　　3现场碾压实试验
　　
　　3.1试验方法及过程
　　 本次试验是在桩号94+685～94+785段选定100m渠底作为试验段。本次试验所选用的机械设备有：TYM220推土机1台，YZ16JA振动碾1台，220日立挖掘机1台；试验拟采用的灌沙法取样。
　　本次试验将该试验段划分为Ⅰ#试验段（相对桩号94+685～94+735）、Ⅱ#试验段（相对桩号94+735～94+785）两个试验段进行砂砾料水平同起碾压试验。
　　试验时对Ⅰ#试验段静碾2遍，高频2遍，低频2遍，行驶速度3.80km/h；Ⅱ#试验段静碾2遍，低频3遍，高频3遍，3.80km/h。砂砾料水平同起碾压完成后，对两个碾压试验段分别进行取样，其中Ⅰ#试验段砂基取样10组，砂基干密度值均大于1.65 g/cm3 (该段砂土相对紧密度Dr≥时相对应的干密度值)；砂砾料取样10组，测定其干密度最小值为2.12 g/cm3,最大值为2.37 g/cm3,有7个试样的干密度值大于2.21 g/cm3 (新疆水科院测定的在级配适当时砂砾料相对紧密度Dr≥0.85时的干密度)，另外有3个试样小于2.21 g/cm3，3个试样均在Ⅰ#试验段左侧区域。Ⅱ#试验段砂基取样10组，砂基干密度值均大于1.65 g/cm3 (该段砂土相对紧密度Dr≥时相对应的干密度值)，砂砾料取样10组，测定其干密度最小值为2.25 g/cm3，最大值为2.37 g/cm3，均大于2.21 g/cm3 (新疆水科院测定的在级配适当时砂砾料相对紧密度Dr≥0.85时的干密度)。
　　3.2试验成果分析
　　通过试验得知Ⅰ#试验段有3个试样未达到2.21g／cm3，3个试样均在Ⅰ#试验段左侧区域。查看未达到砂砾石相对紧密度Dr≥0.85的3个试样的颗分级配曲线图和P5曲线图（1#、7#、9#点颗分曲线）,分析其原因主要是级配不均匀，P5含量低（均低于44%），碾压遍数少；通过颗分曲线可以看出：P5含量在48.61%～59.36%之间，Cu＞5,1＜Cc＜3,曲线平顺，级配优良，其代号为GW。
　　通过对Ⅰ#、Ⅱ#试验段试验结果分析对比，Ⅰ#、Ⅱ#试验段砂基试样的干密度均大于砂土相对紧密度Dr≥0.75时相对应的干密度值。Ⅰ#、Ⅱ#试验段砂砾料20个试样中有17个试样的干密度均大于砂砾石相对紧密度Dr≥0.85时对应的干密度值。
　　经过对Ⅰ#试验段增加高频1遍、低频1遍碾之后，重新取样，取样结果砂砾料干密度满足砂砾料相对紧密度Dr≥0.85时的干密度值（砂砾料取样值略）。考虑到砂基和砂砾料水平同起碾压，既达到控制指标又避免引起渠床砂基边坡滑动，最后确定碾压遍数为7遍，即静压1遍，高频3遍、低频3遍，并开始本标段大面积砂砾料水平同起碾压施工。
　　
　　4砂砾料水平同起碾压施工方法评价
　　
　　经过实践证明，砂砾料水平同起碾压施工方法在该沙漠渠道工程上运用技术上可行，能对渠槽开挖过程中对渠床砂基扰动面进行二次碾压，使渠床扰动面进一步得到压实； 能在施工过程中对局部风蚀变形的渠段进行整修，有效保证渠床砂砾料换填的厚度，使渠床砂基与换填砂砾料紧密结合，形成一个紧密整体。砂砾料水平同期碾压施工的方法既提高了渠道的防渗能力，有减小了渠道的位移、沉降和变形。当然这种施工方法在施工过程中需要劳务量大，特别是渠床风蚀变形较大的渠段，不利于大型机械化施工作业。
　　砂砾料水平同起碾压完成之后，采用机械对已碾压成型的砂砾料进行削坡，人工精修，符合设计标准后，再进行膜下砂浆施工、防渗膜铺设、膜上砂浆、最后进行混凝土预制板衬砌、勾缝等工序，最终形成沙漠混凝土预制板衬砌渠道。
　　
　　5结语
　　
　　经过各参建单位的共同努力，2005年7月主体工程分部工程验收全部通过，优良率100％。
　　该沙漠明渠单位工程于2005年8月通过水利部水利水电规划设计总院对该工程进行了输（蓄）水安全鉴定，并作出了如下结论：①填方渠道经振动碾压后，地基承载力满足设计要求，渠床沙土经用砂砾戈壁料置换后，加强了渠基稳定性；沙土渠床透水性强，抗冲蚀能力低，已采取了适宜的防渗结构；沙土非冻胀性土，不存在冻胀问题。②防渗渠道采用的梯形断面及其设计参数：渠道边坡采用1∶2.5０，对渠道边坡稳定及渠道运行安全有利。③渠道采用由混凝土保护层、砂浆过渡层、聚乙烯单面复合土工膜防渗层和砂浆找平层组成的的防渗结构，防渗效果好，但渠基透水性强，地下水埋藏深，预计不会产生渗透破坏。
　　经过2005年（工程通水10d，最大流量10m3/s）、2006年（工程通水63d，最大流量12m3/s）两个试运行期，运行正常。该工程在通水期间和停水期渠道检修时均未发生渠道位移、沉降、和变形。2006年12月沙漠明渠单位工程通过单位工程验收委员会验收，工程质量评为优良。砂砾料水平同起碾压施工法是否能适用于其它沙漠渠道工程施工还有待于进一步探讨。
　　
　　参考文献
　　[1] 新疆水利水电勘测设计研究院.新疆某工程沙漠渠施工技术要求[R].乌鲁木齐：新疆水利水电勘测设计研究院，2002.
　　[2] 中国水利水电第十三工程局.砂砾料水平同起碾压试验报告[R].乌鲁木齐：中国水利水电第十三工程局，2002.