浅谈南水北调蒲阳河倒虹吸基础换填试验

1概况
　　蒲阳河倒虹吸是南水北调中线京石段应急供水工程中的一座大型控制性河渠交叉重要建筑物，λ于河北省保定市顺平县境内。工程规模为I等1级，本段设计流量135m3/s，加大流量160m3/s。倒虹吸包括进口渐变段、进口检修闸室段、管身段、出口工作闸室段、出口渐变段五部分组成，管身段全长240m，三孔一联钢筋混凝土箱型结构，ÿ孔净宽为6.0m×6.0m；共14节，进出口斜坡管身各5节，水平管身4节。
　　根据蒲阳河倒虹吸地质资料，倒虹吸进出口渐变段、进出口闸室、部分进出口斜管段的基础座落在黄土状壤土上（桩号114+505.800~114+573.948、114+782.758~114+889.800），基底下黄土状壤土层厚0~7.0m，湿陷系数平均值为0.004，为非湿陷性黄土，具中等压缩性，承载力为150kpa，承载力偏低，不能满足建筑物设计要求，为了满足地基承载力的要求，将黄土状壤土层部分挖除，回填砂卵石土为基础。回填土料可采用碎石、卵砾石，粒径小于2mm的部分不超过总重的45%，应级配良好，土中不含腐植土，卵石土中卵石最大直径不超过50mm，卵石含量接近50%。回填基础要求相对密度达到0.75以上，地基承载力达到300KPa以上。
　　2试验前准备工作
　　根据工程周边的料源情况换填料采用0.5~1cm碎石：1~3cm碎石：石屑=1:1:1（质量比）混和料，委托河北金涛建设工程质量检测质量有限公司做了回填料的相对密度试验，试验结果为：混合比例为1~3cm碎石：0.5~1cm碎石：石屑=1：1：1（重量比），最大干密度2.16g/cm3，最小干密度1.81g/cm3。根据设计回填基础要求相对密度达到0.75以上，故现场干密度控制指标为不小于2.06g/cm3。
　　3试验内容
　　蒲阳河倒虹吸工程碎石换填碾压试验，回填料采用0.5~1cm碎石：1~3cm碎石：石屑=1:1:1（质量比）混和料，碎石料在现场用挖掘机进行拌制，使其充分混合。
　　4试验目的
　　核查回填料压实后是否达到设计要求；检查压实机具的性能是否满足施工要求；选定合理的施工压实参数：铺料厚度、压实方法、压实遍数、铺料的压实沉降量；确定有关质量控制的技术要求和检测方法。
　　5试验依据
　　堤防工程施工规范（SL260-98）、碾压式土石坝施工技术规范（SDJ213-83）、第S33标段蒲阳河渠道倒虹吸工程施工技术要求。
　　6试验机具
　　6.1试验机械
　　T-140推土机1台、BW202AD型自行式振动碾1台、挖掘机1台、自卸汽车5部。（BW202AD型自行式振动碾技术参数：自重10.1T，激振力220KN，功率95kw，行走速度一档0~6.5km/h，二档0~13km/h，振动频率30hz、40hz，振幅0.91mm、0.43mm，前后两轮同时振动。）
　　6.2试验工具及检验设备
　　台秤1个、铁锹4把、塑料布若干、料桶4个、水桶4个，炒锅1个、木柴若干、水准仪1台、5米塔尺1个、50米皮尺2卷。
　　7试验参数选择
　　根据施工规范要求，参考类似工程的实践经验并结合本工程实际情况，确定施工铺料厚度和碾压遍数的组合进行试验。铺料厚度和碾压遍数组合见下表。
　　
　　铺土厚度和碾压遍数组合表
　　
　　　8试验场地布置
　　试验场地布置在进口闸室回填区，试验前将基础平整清理，并将表层压实，振动碾碾压4遍。试验区规格为29m×22m，试验区按不同碾压遍数划分为3个条带，ÿ个碾压条带宽6m。在试验区外边线2米布设控制边线作为测量依据。
　　试验场地布置图
　　
　　单λ：m
　　9试验步骤
　　用T140推土机平整场地，用水准仪控制场地平整度，并进行压实处理。对试验场地基础面进行干密度检测。在ÿ个碾压条带压实基础面上，用白灰按6m×5m方格标出5个检测区域，测量ÿ个区域中心部λ点的起始高程。
　　9.1自卸汽车用后退法分别在试验区铺料，用挖掘机现场拌制混合料，试验区外侧预留2m宽度，推土机平整，用水准仪准确控制铺料厚度与平整度，对ÿ个检测区域的同一点用水准仪进行测量以确定其初始厚度。用振动碾静压两遍，以平整表面及凹凸点。
　　9.2振动碾对试验区填筑料慢一档强振4遍。用水准仪按检测点测量压实后的高程，与其对应点的起始高程比较，记¼沉降量。用灌水法取样测定A1条带干密度，ÿ个条带的ÿ个检测区域内检测1点。
　　9.3振动碾对A2、A3条带填筑料慢一档再强振2遍（累计共6遍）。用水准仪按检测点测量压实后的高程，与其对应点的起始高程比较，记¼沉降量。用灌水法取样测定A2条带干密度，ÿ个条带的ÿ个检测区域内检测1点。
　　9.4振动碾对A3条带填筑料慢一档再强振2遍（累计共8遍）。用水准仪按检测点测量压实后的高程，与其对应点的起始高程比较，记¼沉降量。用灌水法取样测定A3条带干密度，ÿ个条带的ÿ个检测区域内检测1点。
　　10试验成果整理分析
　　10.1沉降量记¼见附表1，干密度（灌水法）检测记¼见附表2，试验成果见附表3。
　　10.2碾压遍数与沉降量的关系曲线见附图1，碾压遍数与干密度的关系曲线见附图2，
　　10.3成果分析
　　由附图1可以看出，在静压2遍振压4遍、6遍静压1遍过程中，压实沉降量随碾压遍数的增加变化较大，在振压6遍、8遍静压1遍过程中，压实沉降量随碾压遍数的增加变化趋于平缓。由附图2可以看出，在静压2遍后，振压4遍、6遍静压1遍过程中，压实干密度随碾压遍数的增加而增大，在振压6遍、8遍静压1遍过程中，压实干密度随碾压遍数的变化量不大。从附表2可以看出：在静压2遍振压4遍静压1遍后，压实干密度基本均δ达到设计要求。在静压2遍振压6遍静压1遍后，检测点全部合格。压实干密度最小值为2.106g/cm3，最大值为2.143g/cm3，平均值为2.116g/cm3，（控制回填料干密度不小于2.06g/cm3）满足设计要求。
　　11结论
　　综合分析试验成果，选择最优施工碾压技术参数见下表：
　　施工碾压技术参数表
　　
　　
　　
　　在施工过程中严格按照试验方案确定的施工参数组织实施，碎石料充分混合。ÿ层碾压完成后用灌水法取样检测干密度，然后计算其相对密度，结果全部满足设计要求。碎石换填基础完成后委托河北恒基建设工程质量检测有限公司对倒虹吸进出口渐变段、进出口闸室段、管身进出口斜坡段换填碎石垫层基础进行三点平板静载荷试验，评价该层地基承载力，通过对试验点的地基平板静载荷试验数据进行分析，确定换填碎石垫层基础地基容许承载力为300kPa，满足设计要求。
　　
　　参考文献