高含水灰色淤泥质粘土土层特性与碾压试验

　　摘    要：　高含水灰色淤泥质粘土，该土层工程特性表现为:高含水、流塑，工程力学性质较差、容易产生剪切破坏。由于含水率过高，填筑施工前碾压试验用料需进行含水率调整，调整含水率接近最优含水率时压实性能最好。

　　关键词：　上海地区; 高含水; 灰色淤泥质粘土; 碾压试验; 含水率调整;

　　1 、工程概况

　　嘉定蕰藻浜以南地区近期引水调度工程，河道整治范围为嘉定区南部，西北以蕰藻浜为界，南依苏州河，东临中槎浦和新槎浦。本工程共新建泵闸8座分别为:盐铁塘泵闸、盐铁塘南泵闸、吴塘泵闸、西吴塘泵闸、西全河泵闸、吾尚塘泵闸、西虬江泵闸、洼浜泵闸;新建东官泾、新砂河、吴泾等13座节制闸。结构形式主要由:闸室段、内外河防冲槽段、翼墙及海漫段、外河消力池等结构物组成。

　　本工程范围内所揭露土层为全新世Q4的人工、滨海-河口、滨海-浅海、滨海、沼泽相沉积物及晚更新Q3的河口-滨海相沉积物，土质大部分为高含水灰色淤泥质粘土及粉土，该土层工程特性表现为:高含水、流塑，含云母、夹粉土，韧性中等、干强度中等，稍有光泽，工程力学性质较差、容易产生剪切破坏。而本地区无优质粘性土，导致工程墙后回填土必须采用开挖土层即灰色淤泥质粘土进行回填。
 

　　2 、高含水灰色淤泥质粘土土层特性

　　该土层主要为全新世Q4的滨海-浅海相沉积物，表现为高含水、流塑，含云母、部分夹杂有机质等，局部夹薄层粉土，无摇振反应、切面有光泽、干强度高、韧性中等、层位稳定，全场地分布，工程力学性质较差、容易产生剪切破坏。

　　表1 工程范围内主要地基土承载力

　　表2 地勘灰色淤泥质粘土物理力学性质参数

　　3 、回填技术要求

　　(1)填筑前必须清除基坑底部的积水、杂物等。

　　(2)填土中不得含有淤泥、植物根茎、垃圾杂物等。

　　(3)建筑物墙后1m范围内回填必须使用小型压实机具夯实。

　　(4)闸首站身、消力池墙后回填土要求同步对称进行，分层铺筑夯实，每层土虚铺厚度250mm～300mm;压实度不小于0.94(或干容重不小于14.5kN/m3)。

　　4、 土料的初碾压特性

　　4.1 、碾压设备

　　该项目土方回填区域较狭窄，且压实度较低，大型碾压设备无法展开，故选用了小型碾压设备进行，使用YH-YL700型手扶式重型单轮压路机，机器工作重量为520kg，激振力20kN，工作重量2.5t，碾宽0.6m，振动频率为75Hz，按“进退法”碾压，碾压遍数按一进一退2遍计算。

　　4.2 、碾压组合方式及成果

　　在施工回填前对回填土进行了室内击实试验及现场生产性试验，主要对铺土方式、铺土厚度、碾压遍数、压实度等内容进行了试验。碾压试验初期在天然含水率的情况下进行，按三种铺土厚度与三种碾压遍数组合成9组试验。

　　表3 灰色淤泥质粘土室内击实试验成果

　　表4 现场碾压试验成果

　　4.3、 碾压过程及成果分析

　　从灰色淤泥质粘土碾压试验过程中发现，用于碾压试验土料普遍含水率较高，均远高于击实试验最优含水率，这也是导致压实度γd普遍不高的原因之一，另由于该土料天然空隙比均较大，压实过程中含水量高导致压缩困难。

　　碾压试验机械、机具及工艺满足现场碾压要求，在铺料厚度20cm，碾压6遍时刚能达到设计要求的压实度指标，铺料厚度大于20cm后碾压遍数增加对压实效果没有明显大的提升，说明该土料传力性能较差，如再增加碾压遍数则部分试验区出现弹簧土现象。考虑到本次碾压试验含水率较高，所以需要对试验土料含水率进行调整后再次进行试验。

　　5 、含水率调整后的碾压试验

　　5.1、 含水率调整

　　在场内空地划分30m×30m区域，采用反铲堆土80cm厚进行人工翻晒，每4h翻动一次，经过3d时间的翻晒，测定含水率基本降低约5%左右，基本接近击实最优含水率W0+2%(23+2%)的要求。于是进行了第二场次碾压试验工作。

　　表5 经过3d时间翻晒后土样含水量测定

　　5.2 、复选场碾压组合方式及成果

　　含水率调整后碾压设备仍选用了YH-YL700型手扶式重型单轮压路机，碾压试验土料选用经翻晒后的土料，仍按初选场三种铺土厚度与三种碾压遍数组合成9组试验。其碾压试验成果如表6所示。

　　表6 含水率调整后现场碾压试验成果

　　5.3、 复选场碾压过程及成果分析

　　从复选场碾压试验过程中我们发现，碾压试验土料较初选场普遍降低约5%左右，接近击实最优含水率+2%的填筑要求，铺料厚度与初选场相同，碾压遍数相同的情况下，压实度明显提高较多。在铺料厚度25cm，碾压6遍时均能超过设计要求压实指标，从利于施工实际操作又能保证填筑质量的角度考虑，推荐使用铺料厚度25cm，碾压6遍这个施工参数。

　　但同时从复选场碾压8遍与6遍结果比较发现，在碾压6遍后再继续增加碾压遍数，压实度没有明显的提高，这说明在碾压6遍后此种土料已基本达到沉降趋势的收敛，土体的压缩性已基本达到最优状态，后续做功已对土体的压缩性能贡献不大。

　　6、灰色淤泥质粘土的综合分析

　　从两场碾压试验过程及成果进行综合分析可以看出，高含水灰色淤泥质粘土由于其自身高流塑性、高塑限、高压缩性等特性，导致在回填压实过程中需要特别关注，由于其本身含水率过高，在施工过程中不能直接进行回填施工，需要先进行含水率调整，调整方式可采用翻晒等方式，使其填筑含水率最好在击实最优含水率±2%范围之内，这样才能保证填筑质量。

　　另由于该工程回填部分均为闸室及墙后回填，墙体一般为薄壁结构，高含水灰色淤泥质粘土对墙体侧向压力较大，回填过程中需要控制回填速度，一般每次回填高度不宜超过2.0m。

　　参考文献

　　[1] DB 50021-2001-2009，岩土工程勘察规范[S]．
　　[2] SL 237-1999，土工试验规程[S].