淤泥质土构筑堤防工程的掺灰试验及施工处理.doc

《淤泥质土构筑堤防工程的掺灰试验及施工处理.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《淤泥质土构筑堤防工程的掺灰试验及施工处理.doc（12页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流淤泥质土构筑堤防工程的掺灰试验及施工处理.精品文档.淤泥质土构筑堤防工程的掺灰试验及施工处理2010年第8期江苏水利质:i:构豌堤防Z程陶1工程概况1.1工程概况某小岛位于长江中间,岛四周建有围堤,全长16km,经多次加高加固而成.由于受当时施工条件的限制,堤身未经机械压实,松软的堤身使得堤顶路面多处出现严重的凹陷和裂缝,台风,高潮,暴雨时更易造成堤身破坏.如不对堤身进行处理,环岛公路无法实施修建,因此,为确保防洪安全,对小岛江堤进行改建.1.2工程设计要求堤身土干密度设计为IJ59g/cm3,设计压实度为0.90.2现场取样试验工程处于对外

2、交通不便的江中小岛上,筑堤的土源只有考虑在岛内部解决,原设计方案是征用部分耕地作为筑堤土源区来取土,但是不符合国家相关的土地保护政策,征地存在撂痰诫验及施:i:处理李存笔李忠友含水量平均在44.3%左右,而且工程的工期很紧张,必须在2008年4月初桃花汛之前,将主江堤构筑完毕.业主委托江苏省工勘院对料场的土壤性质进行复查,复查6+300取土区筑堤土源土工试验数据见表1.由表1可知,土壤平均含水量为44.2%,与现场测定的含水量相近,所以施工降水很关键.进入冬季后,地表蒸发量明显降低,由于土壤的粘性较高,砂粒含量较低,所以开挖深度约2m的降水垄沟中的积渗水也很少,土壤含水量并不能被有效地降低.同

3、时,由于经历2007年年底的南方雪灾,造成本工程护坡用石块进不了施工现场,对后期的施工工期形成很大的压力.因此,采取对上述的筑堤土源掺入石灰后筑堤,以在保证工程质量,降低含水量的同时提高筑堤速度.表16+300取土区筑堤土源土工试验数据3灰土配比试验配比试验分为实验室室内试验和现场试验.3.1实验室室内试验结果分析室内试验主要收集如下数据:实验室翻晒原状土含水量的变化情况,不同比例掺灰后含水量的变化,掺灰后压实性和强度分析.3.1.1含水率变化规律分析(1)翻晒含水率变化土样按试验方案翻晒后含水率变化见表2.从表2中可知翻晒3d可降低含水率15.1%,平均翻晒1d可降低含水率5%,翻晒3d后平

4、均含水率可降至27.1%.需要注意的是室内试验的环境为:在温度为102O,湿度1030%,风力35级的状况下,选择比较开阔,干燥的水泥操场作为晾晒场地,摊开厚度为25cm,每日翻动2天然状态界限含水率颗粒组成(ram)土的名称土样塑性液性砂粒粉粒粘粒编号含水率w液限WL塑限W.指数指数2.00.50.5-0.250.25-0.0750.075-0.005<0.0o5(%)(%)(%)分类标准IpIL(%)(%)(%)(%)(%)1147.145.026.019.00I363.136.6粉质粘土1242.637.922.015.90.970.528.6重粉质壤土1342I437.022.6

5、14-41.867.430.8粉质粘土1444.739-323.615.71.867.231.O粉质粘土很大的困难,所以拟在6+300主江堤外侧的长江滩面取土.施工单位2007年11月进场后按规定对土源进行踏勘调查,用挖掘机开挖探坑取土,经过对该取土区进行料场复查后发现,土壤含水量很高,现场试验室测定的表2翻晒含水率变化表天然平均翻晒1d后翻晒2d后翻晒3d后翻晒3d平均平均翻晒1d含水率平均含水率平均含水率平均含水率可降低含水率可降低含水率42.235.431.727.115.15.0目目匿暇l2010年第8期江苏水利次.而施工现场地面湿度,地下水位,翻晒的厚度,均匀程度及施工当时的天气状况

6、与室内试验条件有一定的差距,翻晒效果可能不完全一致,还需现场再试验验证.(2)掺灰含水率变化对晾晒3d以后的土样分别掺入3%,4%,5%,6%的石灰,掺灰土含水率变化见表3,从掺灰后含水率变化试验成果表可以得出:掺人石灰后含水率随时间基本没有变化,即掺灰后的吸水反应很快完成.由表3可以看出,掺灰后含水率均有所降低,掺3%石灰后平均可降低含水率2.1%;掺6%石灰后平均可降低含水率3.1%;平均增加1%的石灰含量可降低含水率0.4%左右.3.1.2压实性分析依据灰土击实试验成果按不同标段,不同的掺灰量进行统计,掺灰量对土料压实性的影响成果见表4.由表4可知,随着含灰量的增加,灰土的最大干密度减小

7、,而最优含水率则增大,掺灰量每增加1%,最大干密度减小0.01g/cm3,最优含水率增大0.6%左右.天然土料翻晒后掺人36%的熟石灰,最大干密度可达到1.491.52g/cm,最优含水率在23.425.3%之间.由表4也可以看出,土料的掺灰量较小时,压实性主要由天然土的性质决定.本标段土料以粉质粘土为主,土的粘粒含量较高,级配不好,不易压实,因此土料的压实性差.3.1-3强度分析根据击实试验的数据,按照设计的压实度0.90做不同掺灰比的控制干密度剪切试验,控制干密度固结试验,控制干密度渗透试验,并对此进行统计分析,试验成果见表5.分析表5数据可得:随着掺灰量的增加,由于灰土的最大干密度随之减

8、小,使得控制干密度也减小,但由于掺人石灰的作用,土料的抗剪强度有所提高,固结指标中压缩模量略有增大,因此,抗渗性能基本保持不变.3.2现场试验3.2.1翻晒试验现场试验的环境是:在温度为110,风力3-5级的天气状况下,选表3掺灰土含水率变化表掺灰量翻晒3d后平均掺灰后平均掺灰后平均可降低(%)含水率(%)含水率(%)含水率(%)327.125.02.1427.124.62.5527.124-32.8627.124.O3.1表4掺灰量对土料压实性的影响一览表掺灰量(%)平均最大干密度(g/cm)平均最优含水率(%)31.5223-441.5l23.951.4924.561.4925-3表5控制

9、干密度剪切,固结,渗透试验成果表掺灰量控制干密度直接剪切C/q)固结试验Av/Es渗透试验Kv(%)(g/cm)(kPa/度)(MPa一1/MPa)(cm/s)31.4033/18.10.238/8.281.1E一541-3935/17.90.223/8.941.1E-551.3738/17.70.212/9.498.4E一661.3738/18.40.201/l0.057.4E一6择比较开阔的晾晒场地,摊开厚度为25cm晾晒,每日翻动2次.根据此组数据,如果单纯依靠现场翻晒,工期将无法满足要求,必须部分掺石灰,尽快降低土壤含水量.现场翻晒含水率变化见表6.有变化,即掺灰后的吸水反应很快完成,

10、但拌和后含水率降低的效果很明显.不同的掺灰量改善灰土的含水率的效果见表7.由表7可以看出,掺灰后拌和2遍含水率均有所降低,掺3%石灰后表6现场翻晒含水率变化表天然平均翻晒1d后翻晒2d后翻晒3d后翻晒3d平均平均翻晒1d含水率平均含水率平均含水率平均含水率可降低含水率可降低含水率41.538.435.732.129.33.0表7掺灰土拌和含水率变化表掺灰量翻晒3d后掺灰后拌和1遍掺灰后拌和2遍掺灰后拌和2遍平均含水率平均含水率平均含水率平均可降低含水率(%)329-327.125.83-3429-326.725-34.0529-326.424.84.5629_326.124.35.O3.2.2

11、现场掺灰试验对在取土区晾晒以后的土样分别掺入3%,4%,5%,6%的石灰,从掺灰后含水率变化试验成果表可以得出:掺入石灰后含水率随时问基本没平均可降低含水率3.3%;掺6%石灰后平均可降低含水率5.0%;平均增加l%的石灰含量可降低含水率0.4%左右.3.2-3现场掺灰施工情况2010年第8期江苏水利(上接第16页)其余3条河道的行洪排涝能力与设计能力相差较大,因此对闸下河道适当开挖,河道断面开挖以横向扩挖和纵向浚深相结合,河道开挖底宽与相应闸的宽度相同.武障河河底高程开挖至一4.0m,义泽河闸至西三岔河道底高程为一3.5m,东三岔以上其余河段底高程为一5.0m.另外,考虑到东三岔以下河道底高

12、程普遍较高,对洪水下泄起着一定的阻碍作用,因此在对上游河道进行开挖的同时,对东三岔以下10km河段进行疏浚,疏浚的底高程为一4.5m,宽度基本保持原河道底宽.计算结果表明,在盐东控制闸上水位为3.5m,燕尾港采用20年一遇排洪潮型控制条件下,义泽河闸,龙沟河闸,北六塘河闸,武障河闸最大流量分别为297m3,s,846m,s,507m/s,846ii13/s,四闸总流量为2496m,/s,能够达到设计流量2461m3/s;在盐东控制闸上水位为4.0m时,闸下河道总下泄流量达2874m3/s,已超过排洪20年一遇流量2650m3/s.3治理措施研究根据数学模型分析结果,现状工况下,盐东控制四闸相应

13、于闸上水位3.0m时不能满足盐西片5年一遇排涝要求,当盐东控制闸上水位抬高至3.5m时可以满足5年一遇排涝要求;按20年一遇排洪标准,盐东控制闸上水位3.5m,4.0m时,其过流能力均不满足设计要求.如果仅对龙沟河闸下调尾,解决龙沟河闸与北六塘河闸下共河入灌的问题,盐东四闸过流能力有所提高,但在闸上3.0m水位时,仍不能满足盐西地区5年一遇排涝标准,闸上4.0m水位时,也不满足盐西地区2O年排洪标准.为此,从解决沂南地区盐西片排涝出路,提高排涝标准角度出发,提出盐东控制以下几种治理方案设想.治理方案一:盐东控制四闸拆建,闸下河道维持现状.为提高沂南地区淮西,盐西片的防洪排涝能力,彻底解决盐东控

14、制存在的问题,建议闸上河道按沂南规划分析规模疏浚,盐东四闸按设计规模拆建.该方案优点是结合了沂南地区水系调整,按现状排水布局,排水规模疏浚闸上河道,拆建盐东四闸,解决沂南地区盐西片东排人灌不畅,标准不足问题,缺点是在海淤土上施工,工程投资大,施工难度大.治理方案二:盐东控制四闸加固,闸下河道疏浚.据数学模型分析,闸下河道开挖后,当燕尾港为20年遇潮型,盐东控制闸上水位为4.0m时,可满足沂南地区盐西片5年一遇排涝,20年一遇排洪要求.可见,通过下游河道疏浚,整理,可增大盐东四闸的过流能力,满足区域排涝,排洪治理标准和规模要求.该方案优点是节省工程投资,施工难度小,缺点是下游河道受灌河潮水影响,

15、淤积问题难以解决,带来长期清淤管理问题.治理方案三:盐东控制三闸下移,集中调度冲淤.鉴于盐东控制入灌的平面布置形态,闸上河道汇入盐河后经各闸下泄,仅武障河独立人灌,其它三闸下游河道在小三又交汇,流态不顺,相互影响,而且相互调度过程中不能保证下游河道都能得到冲刷.为此,建议武障河闸原位加固,其余三闸下移至西三叉,集中建大闸.该方案优点:一是闸下受潮流影响范围变小,可全年调度,轮流开启闸孔冲刷下游河道,保证排涝效益;二是闸上可利用范围加大,减少闸上河道淤积,增加了闸上开垦土地;三是可集中管理,节省占地.缺点是在海淤土上建闸,投资较大,施工难度也大,需要一定的海口施工技术和经验.4结论与建议龙沟河调

16、尾方案对提高盐东控制总泄流能力以及改善水流流态有一定效果,但仍不能满足排洪20年一遇规模;闸下河道开挖方案可以满足区域排涝标准,规模要求,但只是短期效益,不能解决下游河道淤积问题,长期管理难度大.盐东控制四闸分次建成,各闸设计时闸上排涝水位,设计标准不一,其中北六塘河闸闸上排涝水位为3,0m,排涝标准5年一遇,其它三闸闸上排涝水位在3.44m3.735m,排涝标准为20年一遇.在本次数学模型分析中,考虑了闸上盐河的调度作用,只取相同的排涝,排洪水位分析.建议结合沂南地区盐西片排涝河道治理,按5年一遇排涝标准闸上排涝水位取3.5m,2O年一遇排洪标准闸上水位取4.0m进行分析.(作者单位:江苏省水利勘测设计研究院有限公司225009江苏省工程勘测研究院有限公司225002)臣目圉皇固