张松强

摘 要：为保证水库坝体填筑质量，需进行坝体填筑材料的现场生产性试验。通过现场碾压试验，确定上库主副坝各种填筑材料达到设计指标所需的各项碾压参数指标。对试验的依据，试验材料等进行了研究，通过对施工控制参数并对试验结果进行分析，提出了相应的处理措施和建议。

关键词：碾压试验；颗粒分析；黏±心墙

引文：

某工程由上水库、下水库、输水建筑物、地下厂房洞室群、地面开关站及场内公路等组成。本工程为永久性建筑物为I级建筑物。副坝位于主坝大左侧，为黏土心墙堆石坝，坝顶长220m，坝顶宽度7m，坝顶高程237.36m，最大坝高27.86m。坝体上游边坡l：2.75，下游边坡l：2.25。上、下游坡面均设干砌石护坡。黏土心墙防渗体顶部高程为236.81m。上、下游边坡均为l：O.2，心墙厚度3.o～14.8m。在黏土心墙防渗体两侧设置过渡料。

1设计对坝体各分区填筑料及碾压试验要求

下水库副坝堆石体的填筑料利用地下厂房及隧洞的开挖料，从交通洞口的堆料场直接挖取；反滤料、过渡料、垫层料由碎石加T系统生产；砂料为河砂，黏土从指定的土料场挖取。（1）黏土心墙。顶宽3m，上、下游坡度为1：02，上坝的黏土心墙料的含水率控制在最优含水量的l%～3%左右，黏土心墙料碾压后要求黏土料压实度达到98%，渗透系数不大于lxlO-5～cm/s。高塑性黏土要求黏粒含量不小于30%，填筑含水率控制在19%左右，干密度控制在1.72～1.75g/cm3。（2）反滤层。反滤层厚1.5m，取自开挖的花岗岩新鲜洞渣料轧筛而成，碾压后级配良好的细堆石料，颗粒坚硬、耐久，无黏土和有机物等杂质。（3）过渡层。过渡层厚1.5m，取自开挖的花岗岩新鲜洞渣料轧筛而成.碾压后级配良好的细堆石料，颗粒坚硬、耐久，无黏土和有机物等杂质。压实干密度pd≥2.02t/m3，相应孔隙率23%，最大粒径dmax≤300mm，填筑层厚30、40cm，用18t振动碾碾压。（4）粗砂碎石垫层。粗砂碎石垫层厚0.5m，粗砂碎石垫层由过渡料和粗砂组成，两者掺和比例为1：1。（5）堆石。要求采用开挖的新鲜洞渣料，碾压压实后堆石区干密度pd≥2.15t/m3，最大粒径dmax≤600mm，填筑层厚80cm，洒水后用18、22t振动碾碾压。

2试验的场地准备及场次设计

碾壓试验施工前，利用推土机对碾压场地进行修整，利用18t自行式振动碾碾压，预铺40～50cm厚0.5～2cm碎石，使平整场地并具有良好的透水性，适量洒水后，用18t自行式振动碾碾压16遍。并控制其沉降量平均每遍不大于lmm时，作为压实标准，使其达到充分密实后，作为碾压试验的场地。

按计划碾压试验首先针对五种坝体填筑料及其铺料厚度不同，安排了堆石料、反滤料、过渡料和垫层料、黏土心墙。共六大场试验，并考虑当由于某种不确定因素影响（如暴雨、机械出力、量测器具等）。

3试验步骤

3.1堆石料碾压试验

（1）铺料：每场试验在铺料前，都首先将场地整平，已挖过试坑的全部将试坑用碎石回填，并用18t自行式振动碾振动压实，而后根据铺场尺寸要求，进行边框放样，并在周边用标杆标出铺料厚度。用自卸汽车运料，卸料后由推土机整平，铺料主要采用进占法，即汽车始终行驶在铺好的料面上。（2）小场划分及测点设置：铺料并整平后为方便各小场边线的标注及小场内测量点的标出，先用振动碾在铺好的料面上碾压（不振）一遍.而后按设计用油漆和向灰将各小场边线标出。（3）洒水与碾压：碾压前按试验要求对各小场进行均匀洒水量由水表计量或通过磅称称量，按体积计算。碾压采用前进后退全振动碾压法，前进后退碾压一个循环按两遍计，错位方法为前进错位，错位后碾迹重叠20～30cm。（4）沉降测量：每碾压两遍对各小场内沉降点进行一次复测，由相对高程值的变化来计算沉降量，直至各小场的碾压遍数达到试验要求为止。（5）密度测定和颗粒分析：碾压后每一小场都取有代表性部位挖两个试坑进行密度测定和颗粒级配分析。挖坑进行密度测定的步骤是：堆石和过渡料，采用专门加工的直径2.0m，高度0.2m的钢环。反滤料、垫层料用直径0.8m，高度0.2m的钢环，将环放置在取样位置的表面，将厚度0.2mm的塑料薄膜平铺在环内，然后向环内注水至一定深度，记录水量及水面至环顶的距离△H，此时该水体积称为试环体积，即Vt；排除环内水体，去掉薄膜按要求挖试坑，挖出来的石料全部过筛分级称重，再加入薄膜注水测量试坑加环之体积v2，待水面距环顶A日时止，从而可求得试坑体积，从而求得试坑料的总干重和干密度。（6）渗透系数试验：碾压后，在每一小场都进行了现场渗透系数的测定。堆石料渗透试验采用试坑注水法单环式注水测定，试环由无缝钢管车削而成，直径略小于标准试环。

3.2黏土心墙碾压试验

（1）土料的制备：土料场取土，采用PC200反铲挖掘机挖装，15t自卸汽车运输。在碾压试验前，对土料场的黏土进行土工界限含水率试验、渗透试验、击实试验、颗粒分析试验。根据现场取样试验的结果，土料的天然含水量为24.0%，超出最优含水量19.0%。土料运至碾压场地进行翻晒，经测定土料的含水量接近最优含水量时才进行平整碾压。（2）场地布置：在堆石料碾压试验场地的旁边布置黏土碾压试验场地。先将场地整平，用18t自行式振动碾振动压实，而后根据铺场尺寸要求，进行边框放样，并在周边用标杆标出铺料厚度。共布置6小场，每小场有效面积6m×10m。（3）铺料：用自卸汽车运料，卸料后由推土机整平，铺料主.要采用进占法，即汽车始终行驶在铺好的料面上。（4）碾压：采用18t自行式振动碾进退错距法碾压，碾迹搭接20cm。（5）密度测定：碾压完成后，根据碾压遍数每一小场取样lO个。密度采用环刀法取样，环刀直径为10cm。含水率试验采用烘干法和酒精燃烧法。（6）渗透试验：黏土渗透试验采用环刀作为渗透容器，先进行充分饱和；渗透系数肛刚，其中的A按环刀实际面积来计算。

4碾压试验结果分析

（1）加水与不加水对下库黏土心墙堆石坝所利用的洞挖石料的压实效果有较显著的影响。碾压前加水量多少对压实效果的影响在第一大场次堆石料碾压试验中专门进行了研究，以确定加水量的合理参数。（2）碾压遍数对不同岩性的石料和不同铺料厚度而言，都有一个最佳值，并非愈多愈好。垫层料和过渡料碾压试验要求的铺料厚度为30、40cm（实际厚度略大）。对于堆石坝体，没有大块石（均被压成碎石）必然影响其抗滑稳定性。（3）粗砂碎石垫层碾压试验后的试坑颗分曲线。垫层料为人工制备料.碎石由轧石系统提供，在坝料铺填时要注意对轧石系统的出料做进一步调整，以改善其出料的级配构成。

5结论及建议

（1）利用地下厂房及隧洞开挖料作为上坝石料，料质坚硬密实，为理想的填坝材料。但其碾压压实效果与加水匿关系密切.坝体填筑最好采用碾压前加水施工方法，使岩块充分吸水软化.同时加水后可增加颗粒间的润滑作用，以提高压实质量。对于18t重型振动碾而言，增加10cm铺料厚度对压实效果影响不大，适当增加碾压遍数即可。（3）加强上坝石料的质鼍控制，协调好反滤料、过渡料、垫层料的生产与坝体填筑的关系。根据碎石场的生产能力及施工需要来安排备料，是保证坝体填筑进度的关键。（4）控制好黏土的含水量，对高含水量的土料采用平面开采，并对土料进行翻晒，含水量符合要求方可填筑。对已碾压的土料进行洒水并覆盖薄膜，防止土层表面圜失水产生龟裂。

参考文献

[1]SL274--2001，碾压式土石坝设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2002.endprint