改性土碾压实验计划.docx

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改性土碾压实验计划

CB01施工技术方案申报表

（豫水一局[2011]技案017号）

合同名称：

南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南（委托建管项目）方城段第六施工标段

合同编号：

HNJ-2010/FC/SG-006

致：

松辽/郑水南水北调中线总干渠方城段监理二标监理部

我方今提交南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南（委托建管项目）方城段第六施工标段工程（名称及编码:

HNJ-2010/FC/SG-006）的:

□施工组织设计

□质量控制措施和质量保证体系

□工程测量施测计划和方案

□施工方法

□工程放样计划

■改性土回填碾压试验方案

请贵方审批。

承包人：

河南省水利第一工程局

南水北调中线工程方城六标项目部

项目经理：

日期：

年月日

监理机构将另行签发审批意见。

监理机构：

吉林松辽工程监理监测咨询有限公司

郑州市水利工程监理中心

南水北调中线总干渠方城段监理二标监理部

签收人：

日期：

年月日

说明：

本表一式4份，由承包人填写。

监理机构审签后，随同审批意见，承包人、监理机构、发包人、设代机构各1份。

南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南（委托建管项目）

方城段第六施工标段

合同编号：

HNJ-2010/FC/SG-006

改性土回填碾压试验方案

河南省水利第一工程局

南水北调中线工程方城段六标项目部

批准：

审核：

编制：

南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南（委托建管项目）

方城段第六施工标段改性土回填碾压试验方案

一、工程概况及渠线工程地质条件

1、工程概况

南水北调中线一期总干渠陶岔～沙河南段工程方城段第六标段，起点设计159+982，终点设计桩号167+532，方城段6标长度为7.550km。

渠道为梯形断面，159+982～167+532段渠底宽度为14.5～21m，底高程129.766~129.478m，渠道边坡为1：

2～1：

3.25。

渠道改性土填筑主要用于防护堤填筑和渠坡及渠底全断面填筑，填筑厚度为1.0~1.5m,改性土组成主要为弱膨胀土和水泥，本次碾压试验采用弱膨胀土掺水泥进行改性，水泥掺量按4％考虑，压实度不小于0.98。

2、渠线工程地质条件

（1）桩号159+982～162+551渠段

本渠段渠坡主要由dl-plQ2粉质粘土、prQ粉质粘土、N层粘土岩、砂岩、砂砾岩，E层砂岩、粘土岩、砂砾岩等组成，岩性地质结构较复杂。

Q2粉质粘土，厚3～7m左右，呈灰褐、灰黄色，含石英质砾石，工程地质性质较好，具弱膨胀性，局部具中等膨胀性。

prQ砾质土，灰黄色，砾石以石英为主，石英砂岩次之，径1～3ｃm，含量5～40%，局部过渡为砂砾石层。

N粘土岩、砂岩、砂砾岩，呈棕黄色，分布于dl-plQ2粉质粘土之下，力学强度较高。

粘土岩具强膨胀性。

E砂质粘土岩、砂岩、砾岩，呈棕红、紫红色，分布于dl-plQ2粉质粘土、prQ砾质土之下，力学强度高。

地下水位高出渠底板局部达9～10m，赋存于下部砂岩、砂砾岩的孔隙裂隙中，水量较丰，施工需采取降排水措施。

粘土岩易快速风化。

（2）桩号162+551～164+621段

渠道挖深13.5～18.5m，局部为深挖方段。

渠坡上部由dl-plQ2粉质粘土、粘土、砾质土，下部由N砂质粘土岩、砂岩，砂砾岩，泥灰岩等组成。

Q2粉质粘土、粘土，厚3～13m，呈灰黄、褐黄、棕黄色，呈硬塑状，含铁锰质结核，局部含钙质结核，裂隙较发育，裂隙面多充填灰白色粘土条带。

N粘土岩、砂岩、砂砾岩，呈棕黄色，分布于dl-plQ2粉质粘土、粘土之下，力学强度较高。

砂岩、砂砾岩具中等透水性。

地下水位高出渠底板局部达10～12m，赋存于下部N层的砂岩、砂砾岩的孔隙裂隙中，水量丰富，并具承压性，承压水头2.5～9.2m，施工基坑存在涌砂涌水现象。

渠坡Q2粉质粘土、粘土具中等膨胀性。

（3）桩号164+621～167+532渠段

桩号164+621～165+111为上弱膨胀土为主、下软质碎屑岩渠段，渠道挖深8.5～10.5m，渠坡主部由Q3粉质粘土组成，局部渠坡下部揭露N砂岩、泥灰岩。

Q3粉质粘土，厚10～11m，部含少量砾石，局部含少量有机质，一般具弱膨胀性。

N泥质粉砂岩、砂岩，灰白色。

砂岩、砂砾岩具中等～强透水性。

地下水位高出渠底板7～9m，赋存于下部N砂岩、砂砾岩中，水量丰富，并具承压性，承压水头10.6～10.8m。

渠底板以下粘性土厚1.8～3.8m，施工基坑存在基坑突涌或出现涌砂涌水现象。

桩号165+111～166+141为上弱膨胀土为主、下软粘土渠段，渠道挖深0～6.5m，填高3.5～13m，渠坡主部由Q3粉质粘土、粉质壤土、有机质粘土组成。

Q3粉质粘土、粉质壤土厚3～11m，呈褐黄、棕黄色，呈可塑～硬塑状，厚薄不均，含较多铁锰质结核，部含少量砾石，局部含少量有机质。

有机质粘土，灰黑色、灰褐色，呈透镜体分布，厚薄不均，厚0～7m，分布于粉质粘土、粉质壤土之下，呈可塑至软塑状。

地下水位分布于N砂岩、砂砾岩之中，具承压性，水头高出地面5～6m，水量大，施工应采取降排水工程措施。

桩号165+111～165+411段，渠坡下部或渠底揭露有机质粘土，对渠坡稳定不利。

桩号166+141～167+532为弱膨胀土渠段，渠道挖深5.5～6.5m，填高3.5～4.5m，为半填半挖渠段，渠坡主部由ａlQ3粉质粘土、粉质壤土组成。

alQ3粉质粘土，粉质壤土厚8～13m，呈可塑～硬塑状，土体裂隙较发育，一般具弱膨胀性，在桩号167+400～167+532渠段粉质粘土具中等膨胀性。

下部alQ3砂层或砂砾石层及下部N砂岩中分布有孔隙水，具承压性，水头5～6m，水量大。

二、改性土碾压试验方案

1、碾压试验目的

通过试验，确定改性土换填施工方法、选择施工机械，并确定施工参数。

2、碾压试验前准备

（1）土源调查

碾压试验前，对渠道开挖土及弃土区土料进行充分的调查，开挖探坑取样，通过现场判别并结合土样试验结果充分掌握填筑材料的物理力学性质，对不同的土质进行分类堆放。

（2）室内试验

室内试验委托“河南省水利基本建设工程质量检测中心站南水北调南阳段工程试验室”进行，对土料和水泥进行物理和化学分析检验，然后按照设计图纸、招投标文件以及改性土技术要求，对改性土的压实性能和水泥掺量，进行充分的室内试验，确定压实功能与最优含水量和最优水泥掺量。

改性土试验用回填料选用合格的渠道开挖料和料场开挖料，根据图纸地质说明和地质复勘结果，渠道、渣场内部分上层土料为粉质粘土，具弱膨胀性，适用于改性土回填。

改性土试验用水泥选用河南省大地水泥有限公司生产的PO42.5水泥。

　　3、试验方法

（1）试验设备

此次试验规模较小，采用具有拌和及碎土功能的WBJ-1600型稳定土路拌机进行（施工时使用稳定土拌合站），达到土料拌和均匀，碎土颗粒直径不大于10cm。

运输机械拟定采用自卸车运土，推平机械拟定采用SD16推土机摊铺和整平，碾压机械拟定采用XS202JPD凸块振动碾压实，局部采用蛙式夯机夯实。

土料拌和加水采用洒水车。

（2）试验程序

场地平整→土料摊铺→水泥摊铺→路拌机拌制（同时洒水）3-4遍→拌和料滴定检测→成品拢堆覆盖。

拌和场地面采用推土机平整后，用平碾碾压，每次碾压均测定沉降，直至连续两次碾压的沉降量之差在3mm以内为止。

将土料用轮式装载机装车、自卸车运输至拌和场内。

拌和场划出3个区进行路拌机拌制流水作业，分别代表3个不同含水量的拌制。

土料摊铺采用人工配合推土机进行，铺土厚度由施工工艺试验确定。

在拌和场附近设置高程点作为控制铺土厚度的基准点。

用木桩制作插钎，并在插钎上标出高程标记，检查铺土厚度，局部采用人工平整，保证摊铺厚度均匀。

土料平整后，用钢尺在土料上面定出网格，用石灰做出标记。

为便于控制，采用固定铺土厚度、一袋水泥的掺入量来控制网格面积，便于控制水泥掺量。

打开水泥袋将水泥倒在网格中心，用刮板将水泥均匀摊开，使每袋水泥的摊铺面积相等，做到土料表面没有空白位置，亦无水泥集中点。

采用路拌机拌制混合。

在拌制前，用洒水车在拌和场地洒水，保证洒水均匀。

拌制时做到拌和均匀、不留死角。

根据土料的特性，一般拌制3～4遍即可，每一遍之间的时间间隔要根据现场检验而定。

一台路拌机按拌和的四道工序（铺土、铺水泥、洒水拌和、滴定检测）进行流水拌和作业。

拌制完成后，做滴定检测，进行水泥含量和均匀性检测。

合格后拢堆，临时覆盖保湿或直接运至填筑工作面；对于滴定检测不合格的土料，要分析原因，重新进行拌和并检测。

碾压试验计划在渠道桩号162+300～162+330进行，碾压场地采用20m×30m，顺渠道长度方向分为3个区，每个区域为20m×10m。

试验场地布置详见现场改性土碾压试验场地布置示意图。

现场改性土碾压试验场地布置，见下图：

现场改性土碾压试验场地布置图

4、碾压方法与参数组合

碾压试验流程

碾压试验流程图，见下图：

隐蔽工程验收，测量基础高程

↓

土料铺填

↓

找平，测量铺料厚度

↓

静压2遍测量实际层厚度

↓

振动碾压4遍

↓

检查土层厚度、含水率、干密度

↓

振动碾压6遍

↓

检查土层厚度、含水率、干密度

↓

振动8遍

↓

检查土层厚度、含水率、干密度

↓

编制试验成果报告

碾压试验流程图

试验前根据理论计算并结合各工程的经验，初步选定几种碾压设备和拟定碾压参数，采用逐步收敛固定其它参数，变动一个参数通过试验得出该参数的最优值，固定此最优参数和其它参数，变动另一个参数，用试验求得第二个最优参数。

依次类推，使每一参数都通过试验求得--最优参数，最后用全部最优参数，再进行一次复核试验，若碾压结果满足设计施工要求，即可将其定为施工碾压参数。

另外考虑到碾压不完全与施工条件一致，所以确定碾压试验实际标准的合格率时，应稍高于设计标准（一般可为5%左右）。

按照收敛法，碾压试验设备的碾压参数组合，见下表：

碾压试验参数组合

碾压机械

XS202JPD凸块碾

备注

施工参数

铺料厚度35cm

碾压遍数4、6、8

最优含水量17.4%

复合试验参数

按最优参数进行

全部试验组数

9

每一参数试验单元大小（m）

20×10

5、现场描述及取样试验

将不同含水量的拌合料用自卸汽车运输至试验场地，然后用推土机按照试验厚度推平。

试验现场由测量人员用水准仪控制厚度。

每一碾压试验均进行以下描述与取样工作：

现场描述压实结构状态，是否产生剪力破坏，并测量其破坏深度。

描述原状回填结构破坏情况，观测上下压实土层的结合情况。

取样试验，当每一场试验料铺好后，测量铺筑厚度、干密度与含水量；压实后应测定表层翻松铺筑层的厚度与有效压实后的厚度；测定压实后的干密度及含水量；用200cm2的环刀取样，每一场试验检测点数为12个，并均匀分布于试验的拌和料层上；试验过程中，取一定数量的代表性试验，进行室内物理力学性质试验结合层取代表性试样进行渗透试验，必要时进行现场注水试验。

6、成果整理

试验完成后，将试验资料进行系统整理分析绘制成果图表，编写试验报告，绘制最优参数下的干密度，含水量的频率分配曲线与累积频率曲线（即合格率曲线），以确定设计干容重合格率，然后根据以上成果结合工地的具体条件，确定施工碾压参数及压实方法，在试验报告中提出以下结论：

设计标准的合理性；适合各种回填料的压实机械类型及参数；回填料最大干容重，最优含水量及其控制范围，并与室内击实试验成果比较合理性；确定压实干容重的合格率；压实体的物理力学性质，压实体的结构状态，剪刀破坏情况等；提出施工参数：

铺料厚度，碾压遍数等；上下层的结合情况及其处理措施。

7、试验注意事项

碾压试验所用方法及施工机械均应与施工时采用的相同并注意以下问题：

试验过程中，严格控制填筑料含水量、水泥拌和量、拌和料的均匀性及各种试验参数避免试验结果混乱；每组试验开始后，连续进行避免时间过长，回填料含水量变化，影响试验成果。

试验过程中所有操作人员全部固定；试验资料有专人及时整理分析，结论请设计、勘探、监理及水利专家进行综合论证。

合理后，提供碾压成果报告书，指导现场施工。

8、安全保证措施

在碾压场地四周设置警戒标志，并用白灰线标示，在碾压过程中，杜绝外来人员进入碾压现场。

碾压开始前，对推土机和压路机操作人员进行安全技术交底，交底内容有碾压时应注意的安全事项以及对机械的安全操作，防止在碾压过程中机械伤人。

碾压开始前，对推土机和压路机进行安全检查，对于查出的问题及时进行修理，加强对机械的维修和保养，保证机械安全使用。

在取样过程中，压路机离开碾压现场，并保证熄火停机，保证取样人员的安全。

对取样人员正确使用取样工具（包括洋镐、环刀、取样刀等）进行安全操作技术交底，保证取样工具安全使用和取样人员的安全。

试验人员熟悉试验设备的安全操作规程并保证试验安全进行，对于使用酒精检测土样含水量时，二次添加酒精前，保证皿盒内酒精已熄灭的情况下添加，对于不了解的情况，先用物体覆盖皿盒，确保皿盒内熄火。

对于使用微波炉或烘箱检测土样含水量时，烘干完成后，首先对微波炉或烘箱逐步降温，保证皿盒温度与外界温度接近时在进行称量。

检测试验完成后，对使用的酒精及时归放，微波炉或烘箱及时断电，确保试验室设备安全。