□汪 明 □王為然（河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司）

□李紅爐（河南省水利第二工程局）

一、工程概況

南水北調(diào)中線一期工程總干渠膨脹土試驗(yàn)段（南陽(yáng)段）工程，位于南水北調(diào)中線工程總干渠陶岔～沙河南段南陽(yáng)市境內(nèi)，起點(diǎn)位于南陽(yáng)市臥龍崗靳崗鄉(xiāng)孫莊東，樁號(hào)100+500，終點(diǎn)位于南陽(yáng)市臥龍區(qū)靳崗鄉(xiāng)武莊西南，樁號(hào)102+550，渠段全長(zhǎng)2.05km。渠段設(shè)計(jì)流量340m3/s，加大流量410m3/s。

二、土工格柵填土碾壓試驗(yàn)內(nèi)容

選用70HDPE型土工格柵（數(shù)量約1350m2），每50cm鋪一層；試驗(yàn)土料使用中膨脹土和弱膨脹土，用量約162m3。本試驗(yàn)包括碎土施工工藝（碎土機(jī)碎土、人工碎土，每組碎土10m3）試驗(yàn)，鋪土厚度（30、50cm）選擇試驗(yàn)，碾壓遍數(shù)（4、6、8遍）選擇試驗(yàn)，土料含水率（最優(yōu)含水率+1%、最優(yōu)含水率+2%）選擇和最優(yōu)碾壓參數(shù)組合的復(fù)核試驗(yàn)。

為防止試驗(yàn)鋪料時(shí)對(duì)土工格柵的破壞，在進(jìn)行土工格柵填土的各項(xiàng)試驗(yàn)中均采用進(jìn)占法鋪料，或者采用人工法鋪料。

三、碾壓試驗(yàn)

（一）碎土施工工藝試驗(yàn)

1.試驗(yàn)?zāi)康模耗详?yáng)土料粘粒含量較大，為保證試驗(yàn)成果的準(zhǔn)確性和碾壓的質(zhì)量，要求對(duì)試驗(yàn)采用碎土機(jī)碎過的土料（破碎后的土料粒徑≤10cm，＞5mm粒徑的顆粒含量≤50%）。

2.碎土機(jī)碎土：分別備足10m3的中、弱膨脹土，采用碎土機(jī)進(jìn)行粉碎，然后進(jìn)行篩分試驗(yàn)，測(cè)定土體各種粒徑組分。

3.人工碎土：分別備足10m3的中、弱膨脹土，由人工利用耙子、木槌和鐵锨進(jìn)行粉碎，然后進(jìn)行篩分試驗(yàn)，測(cè)定土體各種粒徑組分。

4.檢測(cè)：碎土完成后，采用篩分法檢測(cè)＞10、5、0.5cm粒徑的顆粒含量。

5.選擇：通過以上兩項(xiàng)試驗(yàn)及其檢測(cè)結(jié)果，根據(jù)以下幾個(gè)方面，選擇機(jī)械碎土。試驗(yàn)所使用機(jī)械設(shè)備的型號(hào)及施工工效；試驗(yàn)的施工工藝、工程單價(jià)；碎土質(zhì)量檢測(cè)資料。

（二）鋪土厚度選擇

1.工藝選擇：采用上述試驗(yàn)所確定的“最佳碎土工藝”制備試驗(yàn)所需土料（中、弱膨脹土）。使用20T振動(dòng)平碾按照規(guī)定的碾壓遍數(shù)（6遍）對(duì)不同鋪填厚度（30cm、50cm）的最優(yōu)含水率的試驗(yàn)土料（土工格柵+中/弱膨脹土）進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。

2.試驗(yàn)場(chǎng)次：Ⅲ-1-①、Ⅲ-1-②、Ⅲ-1-③和Ⅲ-1-④

圖1 鋪土厚度選擇試驗(yàn)場(chǎng)次橫向布置圖

3.試驗(yàn)步驟

（1）鋪料：在Ⅲ-1-①和Ⅲ-1-②試驗(yàn)塊區(qū)，分別在土工格柵上鋪填厚度為30cm和50cm的中膨脹土；在Ⅲ-1-③和Ⅲ-1-④試驗(yàn)塊區(qū)，分別在土工格柵上鋪填厚度為50cm和30cm的弱膨脹土。

（2）碾壓：使用20T振動(dòng)平碾在Ⅲ-1-①、Ⅲ-1-②、Ⅲ-1-③和Ⅲ-1-④試驗(yàn)塊區(qū)上按選定遍數(shù)（6遍）進(jìn)行碾壓。

（3）檢測(cè)：方格網(wǎng)觀測(cè)試驗(yàn)層碾壓后的沉降；分別在四個(gè)試驗(yàn)塊區(qū)取土樣12組，并檢測(cè)填土干密度。

4.試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)束后，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理和分析，確定最佳鋪土厚度。

（三）碾壓遍數(shù)選擇

1.工藝選擇：采用選定的“最佳碎土工藝”制備試驗(yàn)所需土料，按照上述試驗(yàn)所確定的“最佳厚度”將最優(yōu)含水率的土料（土工格柵+弱膨脹土）鋪填在相應(yīng)的試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)上，并使用20T振動(dòng)平碾進(jìn)行不同遍數(shù)（4遍、6遍、8遍）的碾壓，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定最佳碾壓遍數(shù)。

2.試驗(yàn)場(chǎng)次：Ⅲ-2-①、Ⅲ-2-②和Ⅲ-2-③

圖2 碾壓遍數(shù)選擇試驗(yàn)場(chǎng)次橫向布置圖

3.試驗(yàn)步驟

（1）鋪料：在Ⅲ-2-①、Ⅲ-2-②和Ⅲ-2-③試驗(yàn)塊區(qū)，按最佳厚度分別在土工格柵上鋪填中膨脹土。

（2）碾壓：使用20T振動(dòng)平碾分別在Ⅲ-2-①、Ⅲ-2-②和Ⅲ-2-③試驗(yàn)塊區(qū)上碾壓4、6、8遍。

（3）檢測(cè)：布置方格網(wǎng)觀測(cè)試驗(yàn)層碾壓后的沉降；分別在三個(gè)試驗(yàn)塊區(qū)各取土樣12組，并檢測(cè)填土干密度。

4.試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)束后，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理和分析確定最佳碾壓遍數(shù)。

（四）“土工格柵+弱膨脹土”碾壓遍數(shù)選擇

土工格柵+弱膨脹土碾壓遍數(shù)選擇試驗(yàn)場(chǎng)次布置在Ⅲ-3-①、Ⅲ-3-②和Ⅲ-2-④試驗(yàn)塊區(qū)上（如下圖），其它內(nèi)容同土工格柵+中膨脹土碾壓遍數(shù)選擇試驗(yàn)。

圖3 碾壓遍數(shù)選擇試驗(yàn)場(chǎng)次橫向布置圖

（五）土料含水率選擇

1.按照確定的“最佳厚度”，在土工格柵上鋪設(shè)經(jīng)選定碎土工藝制備的不同含水率的中/弱膨脹土料，采用20T振動(dòng)平碾對(duì)鋪設(shè)土料按確定的“最佳遍數(shù)”分別進(jìn)行碾壓。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定兩種土料的最佳含水率。

2.試驗(yàn)場(chǎng)次：Ⅲ-4-①、Ⅲ-4-②、Ⅲ-3-③和Ⅲ-3-④

圖4 土料含水率選擇試驗(yàn)場(chǎng)次橫向布置圖

（2）碾壓：使用20T振動(dòng)平碾分別在各試驗(yàn)塊區(qū)上按確定的“最佳遍數(shù)”進(jìn)行碾壓。

（3）檢測(cè)：布置方格網(wǎng)觀測(cè)試驗(yàn)層碾壓后的沉降；分別在四個(gè)試驗(yàn)塊區(qū)各取土樣12組，并檢測(cè)填土干密度及含水率。

（4）試驗(yàn)報(bào)告：試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)束后，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理和分析，確定含水量參數(shù)。

3.試驗(yàn)步驟

（1）鋪料：采用“最佳碎土工藝”制備土料，按“最佳厚度”在Ⅲ-4-①和Ⅲ-4-②試驗(yàn)塊上分別鋪填含水量為最優(yōu)含水率+1%和最優(yōu)含水率+2%的土工格柵+中膨脹土；在Ⅲ-3-③和Ⅲ-3-④試驗(yàn)塊上分別鋪填含水量為最優(yōu)含水率+1%和最優(yōu)含水率+2%的土工格柵+弱膨脹土。

四、碾壓試驗(yàn)復(fù)核

（一）復(fù)核試驗(yàn)參數(shù)

經(jīng)過上述三項(xiàng)試驗(yàn)（鋪土厚度、碾壓遍數(shù)及含水率選擇），確定了土工格柵填土的三項(xiàng)碾壓參數(shù)“最佳厚度、最佳遍數(shù)、最佳含水率”。此次復(fù)核試驗(yàn)是按照選定的“最佳碎土工藝”制備土料，使用20T振動(dòng)平碾對(duì)“最佳厚度、最佳含水率”的土工格柵填土按“最佳遍數(shù)”進(jìn)行一次碾壓試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)復(fù)核兩種土料（土工格柵+中膨脹土、土工格柵+弱膨脹土）的最優(yōu)碾壓參數(shù)組合。

（二）試驗(yàn)場(chǎng)次

Ⅰ-2-③和Ⅰ-2-④

圖5 土工格柵填土最優(yōu)參數(shù)組合復(fù)核試驗(yàn)場(chǎng)次橫向布置圖

（三）試驗(yàn)步驟

1.鋪料：Ⅱ在土工格柵上分別將“最佳含水率”中/弱膨脹土按“最佳厚度”鋪填在Ⅰ-2-③和Ⅰ-2-④試驗(yàn)塊區(qū)上。

2.碾壓：使用20T振動(dòng)平碾按照“最佳遍數(shù)”分別對(duì)Ⅰ-2-③和Ⅰ-2-④試驗(yàn)塊區(qū)上試驗(yàn)層土料進(jìn)行碾壓。

3.檢測(cè)：布置方格網(wǎng)觀測(cè)試驗(yàn)層碾壓后的沉降；分別在兩個(gè)試驗(yàn)塊區(qū)取土樣12組，并檢測(cè)填土干密度。