南水北调中线一期工程总干渠陶岔沙河南.docx
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南水北调中线一期工程总干渠陶岔沙河南
南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南
（委托建管项目）方城段第三施工标段
合同编号：
HNJ-2010/FC/SG-003
渠道填筑工艺性
试验方案
批准：
审核：
编制：
中国水利水电第三工程局有限公司
南水北调中线工程方城段三标项目部
二〇一一年四月
目录
1.前言1
2.试验大纲编制及试验依据1
3.试验目的及试验段的设置2
4.准备工作2
4.1资源配置2
4.2料源选择及前期试验4
4.3试验场地选择及布置4
5.碾压试验5
5.1取料和运输5
5.2摊铺和平整6
5.3碾压与检测7
5.4结果整理与分析8
6.结论8
7.试验中需要注意的其它问题8
渠堤填筑工艺性试验方案
1.前言
南水北调中线一期总干渠陶岔渠首至沙河南段工程方城段（以下简称“方城段”）是总干渠陶岔渠首至沙河南段一个设计单元。
方城段第三施工标段位于河南省南阳市方城县境内，起止里程为138+551～145+651，全长7.1km。
改性土填筑方量30.13万m3，其中主要为渠道4%改性土换填约22.26万m3，渠堤外包4%改性土换填7.37万m3；渡槽及倒虹吸15%改性土换填约0.49万m3；非改性土填筑为83.17万m³。
根据招标文件技术要求，为确定土料回填施工工艺、施工方法、施工机械和施工参数以及压实质量检测方法，需要进行现场碾压工艺试验。
因此，初步拟定分四个区段进行碾压工艺试验，四个区段划分及开挖和填筑工程量见表1。
在每个区段内选择具有代表性的料作为碾压工艺试验料源，对于每个区段内的料源，若经过室内试验，发现土的压实性质有大的变化，则对于压实性有变化的土源，另行增加碾压试验。
表1拟进行碾压试验的四个代表性区段
区段
桩号（起）
桩号（止）
区段长度（km）
开挖量
（万m3）
回填量
（万m3）
备注
Ⅰ区段
138+551
140+100
1.549
1.6
3.8
4%
Ⅱ区段
结构物
/
0.49
0.49
15%
Ⅲ区段
141+700
145+651
2951
37.04
37.04
弱膨胀土
Ⅳ区段
141+700
145+651
2951
46.13
46.13
粘性土
合计
4.436
30.13
30.13
/
2.试验大纲编制及试验依据
1）“南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南（委托建管项目）方城段第三施工标段
招标文件第一卷《商务文件》、第二卷《技术条款》、第三卷《招标图册》”；
2）“南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南（委托建管项目）方城段第三施工标段结构物设计图纸”；
3）“南水北调工程文件选编第一册”；
4）“南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南方城段第三施工标段渠道施工设计图纸”；
5）《土工试验规程》（SL237-1999）；
6）《堤防工程施工规范》（SL260-98）；
3.试验目的及试验段的设置
1）试验目的
（1）确定本地区经济合理满足要求的填料；
（2）选定合理的施工程序、良好的施工工艺及满足施工要求的机械组合；
（3）根据压实度要求确定各类压实机械组合作用下的填料虚铺厚度、松铺系数、碾压方式、碾压遍数和施工最佳控制含水量等施工参数，选定经济合理的检测手段；
（4）通过试验确定碾压后压实度是否满足设计要求。
（5）指导本标段填筑施工的施工工艺（含检测手段），并达到技术质量标准。
2）试验段选择
根据目前施工图、取土场及现场交通等实际情况综合分析，分别将138+551~138+660、138+700~138+808、141+400~141+508、141+550~141+658、段定为填筑施工试验段，试验段各长108.0m。
Ⅰ区段渠堤填料为4%，Ⅱ区段结构物填料为15%水泥改性土，Ⅲ区段为弱膨胀土，Ⅳ区段为粘土。
3）试验时间
计划安排在原地面清表施工完成后进行。
Ⅰ区段和Ⅱ区段初步拟定于2011年4月10日~2011年4月20日。
Ⅲ区段和Ⅳ区段初步拟定于2011年4月20日~2011年4月30日。
4.准备工作
4.1资源配置
4.1.1机械设备配置施工人员、机械设备及测量、检测设备配置情况
施工人员、机械设备及测量、检测设备配置情况分别见下表2。
表2施工人员配置表
序号
人员
人员
数量
备注
1
施工负责人
杨春利
1
负责施工管理工作
2
技术负责人
李晋安
1
负责全面技术工作
3
现场技术负责人
李龙胜
1
负责现场技术问题的协调解决工作
4
现场技术员
庞延杰
1
负责整理收集现场施工资料
5
测量人员
毛德龙
3
负责边线和高程控制工作
6
试验人员
金建海
4
负责土料含水量检测和碾压试验检测工作
7
操作工人
4
8
机械手
2
9
司机
2
运输填料工作
10
其他
2
指挥车辆、辅佐推土机局部人工平整
11
合计
21
续表2施工机械设备配置表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
状态
1
改良土拌和站
/
座
1
新建
2
挖掘机
PC-200
台
1
良好
3
振动压路机
LSS250/25t
台
1
良好
4
振动压路机
20t
台
1
良好
5
自卸车
20t
辆
3
良好
6
平地机
JR180
台
1
良好
7
洒水车
CA10B
辆
1
良好
8
装载机
ZL50
台
1
良好
续表2测量、检测仪器配置表
序号
仪器设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
全站仪
TCR702
套
1
2
水准仪
NA728
台
1
3
水准尺
5m铝合金尺
把
1
4
灌砂筒
φ150mm
个
1
5
案秤
AGT-10
套
1
6
环刀
500cm3
个
40
7
电子天平
HZF-B6000
台
1
8
电子天平
YP5102
台
1
9
电热恒温干燥箱
101-2A
台
2
10
电动标准击实仪
2.5kg
套
1
续表2.各碾压试验区段振动碾配置及技术参数
区段
振动碾名称
规格型号
单位
数量
荷载
（t）
激振力
（KN）
振动频率（Hz）
Ⅰ区段
凸块振动碾
LSS250
台
1
25t
400/260
28
Ⅱ区段
凸块振动碾
LSS250
台
1
25t
400/260
28
4.1.2人员配置
碾压试验检测人员配置见表3。
表3.碾压试验检测人员配置
序号
姓名
检测专业
检测证书编号
1
史迅
岩土
JCY2009615196H
2
金建海
水工材料试验，金属结构
192，JCY2009615261H
3
俞银宁
建筑材料
国电质检硏字第106号
4
聂俊立
土工
275
5
陆亚伟
建筑材料
498
6
周红洁
土工
509
4.2料源选择及前期试验
拟在营地设置一座改性土拌和站，进行改性土的拌制。
试验段改性土拌制用土选用沿线开挖的粘土和弱膨胀土即可满足施工需要。
在每个区段内选择满足填筑技术要求的不少于2个代表性土样，依据《土工试验规程》（SL237-1999）分别进行天然含水率、自由膨胀率、粘粒含量、塑性指数、标准击实等试验及现场施工的相关指标。
根据试验结果，判断料源土是否有大的变化，若有变化，在该区段内则增加碾压试验次数。
同时，根据标准击实试验获得的最优含水率，计算天然含水率与最优含水率差值，若差值在-2%～3%之间，则表明料源土天然含水率符合填筑技术要求，可以直接用于碾压填筑试验；若差值大于3%，则表明料源天然含水率过大，将采取凉晒处理，直至含水率降到符合填筑土料技术要求，方可用于填筑碾压试验；若差值小于-2%，则表明料源土的天然含水率小于填筑技术要求，将采用拌合加水以提高土料含水率到规定范围。
4.3试验场地选择及布置
在每个区段的渠堤填筑范围内，沿渠道轴线方向，平行渠道，选择一段长度为108m，宽度为两边各超出该处渠堤堤身设计基面的宽度0.5m，作为碾压试验区。
试验区按照渠堤填筑技术要求进行清基，清除表层不少于0.3m腐植土层和一切杂物，经验收合格后，按照填筑技术要求，采用不小于10t的振动碾，碾压不少于5遍，作为试验基层，在其上布置试验区。
试验区分为A、B、C、D区段。
试验区平面布置图见图1示意。
图中单位：
m
图1.试验区平面布置示意图
5.碾压试验
5.1取料和运输
（1）改性土拌制
采用具有自动计量的拌和站进行配料拌和。
拌和站必须经业主和监理单位验收合格后方可使用。
拌和前先测定土的含水率，如混合料的含水率低于最优含水率，则按混合料含水率为最优含水率计算需增加水量，再将该土料与掺合剂和水按改性土的最大干密度和最优含水率确定的重量配合比，确定生产配合比，按生产配合比进行计量配料。
为保证填筑质量，改性土填料应随拌随用，拌制后应均匀，试验员定时在出料口检测掺灰比，含灰量偏差控制在-0.5%～+1.0%内。
（2）粘土和弱膨胀土
经检测满足填筑技术要求的合格土料，采用液压挖掘机立向挖掘取料，以便于土料混合。
采用20t自卸卡车运输至填筑试验区，取料过程中将直径大于10cm的土块破碎。
（3）运输
经检测满足填筑技术要求的粘土和弱膨胀土，采用液压挖掘机立向挖掘取料，以便于土料混合。
取料和运输时，应控制土块最大粒径不大于10cm。
采用20t自卸卡车运至拌和站生产，再将拌和好的混合料运至试验段现场，混合料在运送过程中应进行覆盖，减少水分流失。
5.2摊铺和平整
A、B、C、D区段分别控制铺土厚度为25、30、35、40cm。
采用测量点观测和标识线控制铺料厚度，即铺料前在每区沿中心轴线方向每间隔3m设一观测点，测量基准高程；同时，在试验区边界外侧，平行中心轴线且距离试验区边界线0.5m处，沿平行试验区中心轴线方向布置两条标识线，采用钢筋标杆上做25、30、35、40cm标记，并在标记处将两相邻钢筋标杆拉上醒目的标识线，以供摊铺时，作为推土机、平地机司机的参照，试验区摊铺外侧边线，至少应超出渠堤两侧设计边线各0.30m以上。
初步摊铺完成后，在试验区中心线对应测量点，测量铺料厚度，若不满足要求，则修整，直至达到满足不超过计划铺料厚度的±2cm误差。
摊铺采用退铺法，由自卸车卸料，装载机初平，平地机精平，局部凹坑采用人工修整，摊铺厚度应满足要求，且平顺均匀，以保证压路机碾压轮表面能基本均匀接触层面，达到压实效果。
相邻区段接触区处，因存在铺料厚度高差，相邻接触区控制高差形成的坡度不陡于1：
3的坡比要求。
摊铺和平整完成后的试验区平面示意图见图2，立面示意图见图3。
图中单位：
m
图2.摊铺和平整完成后的试验区平面示意图
图中单位：
m
图3.摊铺和平整完成后的试验区立面示意图
5.3碾压与检测
（1）改性土
摊铺完成后，在试验区中心轴线上与基层测定对应点处测量高程，满足铺料厚度要求，方可开始碾压。
碾压行驶采用沿试验区中心轴线方向，平行中心轴线按照初压、复压、终压步骤进行。
初压宜低速，复压宜中速、终压应快速。
相邻碾迹轨迹及相邻材料连接处的碾压不少于0.50m的搭接，避免漏压。
首先，将A、B、C、D区段全部碾压4遍。
（2）粘土和弱膨胀土
摊铺完成后，在试验区中心轴线上与基层测定对应点处测量高程，满足铺料厚度要求，方可开始碾压。
碾压行驶采用沿试验区中心轴线方向，平行中心轴线采用低挡行驶，相邻碾迹轨迹及相邻材料连接处的碾压不少于0.50m的搭接，避免漏压。
首先，将A、B、C、D区段全部碾压6遍。
然后，在试验区中心线上与基层对应点观测各点高程。
观测完毕，现场采用500cm3环刀法或150cm灌砂法检测密度，采用室内烘箱法测含水率，换算出干密度，计算压实度。
取样检测结束，再按前述碾压要求，将A、B、C、D区碾压2遍，再按上述要求测量高程和现场检测，直至Ⅰ区段和Ⅱ区段完成4、6、8、10、四个遍数、Ⅲ区段和Ⅳ区段完成6、8、10、12四个遍数的碾压和检测。
检测时，每区取样6个点，检测点应均匀分布在试验区，其中至少4个以上检测点应选择在距离试验层边线0.5m处，取样位置平面布置见图4示意。
每个取样点，应在压实层的下部1/3处采取。
同区不同碾压遍数后的检测点布置应至少距离上次碾压遍数完成后的检测点0.5m以上，避免检测点位置重合而影响检测结果。
检测点编号采取如下方法，如：
A区不同碾压遍数的检测点编号，碾压4遍时：
检测点分别编为：
A4-1，A4-2，……A4-6；6遍时编为：
A6-1，A6-2，……A6-6；8遍时编为：
A8-1，A8-2，……A8-6；其它各区编法相同，只将区号替换为相应的B、C、D区即可。
图中单位：
m
图4.检测点位置布置示意图
含水量适宜的填料应及时碾压，防止松散填料在空气中暴露时间过长，导致含水量损失难以压实。
含水量不适宜的填料应进行调整处理后方可碾压。
5.4结果整理与分析
根据碾压试验获得的结果，绘制干密度和压实度分别与铺土厚度的关系曲线；干密度和压实度分别与碾压遍数的关系曲线；干密度和压实度与松铺系数的关系曲线。
依据《堤防工程施工规范》（SL260-98）对碾压试验结果作出评定，并根据各曲线分析成果，确定满足填筑设计技术要求的适宜的铺土厚度和最佳碾压遍数等施工参数。
6.结论
总结碾压试验成果，确定满足填筑技术要求，用以指导施工的填筑施工参数和施工工艺流程。
7.试验中需要注意的其它问题
1）碾压试验完成后，采取挖除处理；
2）碾压试验尽量避免在负温条件下进行。
对于无法避免在负温下进行时，且气温不低于-10℃时，可对料源用于试验的土料和试验层进行保温覆盖。
负温施工时，应取正温土料，且装土、运土、摊铺、碾压、检测各工序都应快速连续作业，土料压实时的气温必须在-1℃以上。
3）碾压试验需选择在非雨天施工，若遇到降雨，将用光面振动碾快速将试验层压为光面；若遇到日降雨量大于50ml的天气，则停止试验。
降雨结束后，视降雨对试验层土料含水率的影响，决定试验的下一步工作。
若试验层还未碾压时，遭遇雨天，则通过凉晒，调整含水率到填筑技术要求的含水率范围，继续碾压试验工作；若碾压过程中遭遇雨天，雨后应检测试验层含水率，若含水率超过最优含水率的3%，则重做碾压试验。
4）试验过程中，应作好安全措施，所有设备都应依照安全操作手册或规程操作。
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