任 强，王建魁

(中国电建集团中国水利水电第三工程局有限公司，陕西 西安 710024)

南公1水电站位于老挝南部阿速坡省内的南公河下游，地处老挝、越南、柬埔寨3个国家的交界区域。南公1水电站是南公河四级开发方案中的第三级，工程等别为二等大(2)型，主要任务是发电，兼顾防洪、灌溉、交通、航运、旅游等，满足当地社会经济发展的需求。工程由首部枢纽和引水发电系统组成，其中首部枢纽包括面板堆石坝、左岸溢洪道、左岸导流隧洞和右岸电站进水口。电站主挡水建筑物为布置于主河床的混凝土面板堆石坝，坝顶长400 m，坝顶宽8.8 m，坝顶高程325.0 m，最大坝高为90 m。面板堆石坝坝体填筑总量达184.7万m3，其中主要包括垫层料6.9万m3、过渡料10.5万m3和堆石料157.4万m3，料源主要来自导流洞、引水洞、溢洪道开挖和右岸下游石料场。面板堆石坝具有填筑量大，填筑工期紧的施工特点，坝体填筑料碾压质量事关坝体运行安全，如何在满足施工工期要求下，严格保证碾压施工的质量是南公1水电站面板堆石坝填筑施工过程中面临的一大技术问题。因此在碾压施工前，需要对坝料进行必要的碾压试验，确定各种填筑料经济合理的压实参数。

1 主要技术指标

面板堆石坝坝体材料具体的填筑分区见图1，坝体填筑区由上游向下游依次为上游盖重区(1B)、上游黏土铺盖区(1A)、特殊垫层区(3B)、垫层区(2A)、过渡区(3A)、主堆石区(3B)和次堆石区(3C)，填筑料主要为垫层料、过渡料和堆石料，其中过渡料主要来源于溢洪道开挖的弱风化及微风化流纹岩、垫层料主要来源于左右岸砂石系统加工，均要求级配连续、无断径、超粒径料在挖装过程中剔除，同时在碾压前要进行颗粒级配筛分试验。

图1 堆石坝坝体材料填筑分区示意图

过渡料和垫层料的相关填筑设计标准为：过渡料最大粒径为300 mm，小于5 mm颗粒含量控制在20%以内，小于0.075 mm颗粒含量不大于5%，并且级配连续，压实后孔隙率应不大于20%，填筑干密度≥2.20 g/cm3；垫层料最大粒径为80 mm，压实后的孔隙率不大于18%，填筑干密度≥2.23 g/cm3。过渡料和垫层料的料源及填筑标准统计见表1，设计颗粒级配见表2。

表1 过渡料、垫层料的料源及填筑标准统计表

表2 过渡料、垫层料的设计颗粒级配统计表

2 现场碾压试验

2.1 试验方法及流程

现场碾压试验采用以“全质量法”为主、“干密度”校核为辅的方法，即在全过程沉降测量的基础上，初步判断压实情况后进行干密度压实质量检测。本次坝体填筑料碾压试验场地设在1号渣场，场地先用推土机推平，碾压至基础坚实不再下沉，并采用弱风化流纹岩进行基础硬化，振动碾碾压，压实到设计标准，消除基础面对碾压试验的影响；随后布置试验区，用试验料先在地基上铺一层，表面不平整度不超过±5 cm，试验场地尺寸约为30 m×60 m，每条试验带有效面积为6 m×15 m；试验料铺好后，人工配合机械进行摊铺整平后，振动碾先进行静碾2遍，全站仪测出松铺厚度，同时填筑料碾压前按体积法计算洒水量，并进行现场洒水；试验结束后在试验区采用挖坑检测碾压后填筑料的颗粒级配，干密度等参数。现场碾压试验具体流程见图2。

图2 过渡料、垫层料碾压试验操作流程图

2.2 试验方案及设备

本次碾压试验采用进占法卸料，振动碾先进行静碾2遍，全站仪测出松铺厚度，随后振动碾采用进退错距法进行振动碾压，针对不同填筑料进行不同碾压遍数的碾压试验，试验中的碾压参数选取见表3。

表3 过渡料及垫层料碾压参数统计表

考虑过渡料和垫层料的施工特性差异，过渡料采用YZ32Y型32 t振动碾，垫层料及特殊垫层料则采用AW2669型18 t振动碾。现场配备的其他施工设备有1台SD22型推土机、2台CAT330液压反铲、8辆20 t自卸汽车和1辆10 t洒水车。

3 试验结果分析

3.1 铺料厚度与沉降量

碾压试验过程中，过渡料和垫层料均采用45 cm的铺料厚度，不同填筑料的累计沉降量见表4。从试验结果来看，碾压遍数越大，填筑料的累计沉降量越大、压缩率越高，同时试验中碾压遍数满足压实要求，碾压试验完毕后层面密实平整，挖坑取样检测时也显示碾压层板结性较好，填筑料基本压实到密实状态。

表4 过渡料、垫层料铺料厚度及累计沉降量统计表

3.2 压实干密度

在碾压完成后，在试验区进行了挖坑取样，并利用灌水法进行了干密度测量，干密度测试结果见表5和图3。从试验结果来看，压实后的填筑料孔隙率较小，孔隙率均在15%以下，同时碾压遍数为8遍和10遍时，过渡料及垫层料的干密度参数均能达到设计要求。

图3 各碾压方案下填筑料干密度与孔隙率图

表5 填筑料干密度统计表

3.3 颗粒级配曲线

在垫层料和过渡料碾压结束后，在一定范围内利用灌水法进行干密度检测，同时将试验坑挖出的填筑料进行颗粒筛分试验，得到了碾压遍数为8遍和10遍条件下过渡料及垫层料的颗粒级配情况，详细的颗粒级配分析结果见表6、表7和图4。

表6 过渡料碾压试验颗粒分析汇总表

表7 垫层料碾压试验颗粒分析汇总表

图4 过渡料和垫层料碾压试验的级配曲线图

由表6,7及图4可知，碾压8遍和碾压10遍情况下过渡料和垫层料的级配曲线都在设计包络线以内，满足设计级配要求。同时随着碾压遍数增大，颗粒的级配曲线的形状也有一定的变化，细粒径颗粒的占比增大、粗粒径的颗粒占比减小，同时由于过渡料采用了更大吨位(32 t)的振动碾、激振力更大，因此过渡料的颗粒级配曲线中细颗粒料的上抬效应更为明显。

经过在现场开展的碾压工艺试验，并对试验结果进行分析总结，最终得到了适用于坝体过渡料和垫层料填筑的碾压施工参数，具体的施工参数见表8。

表8 过渡料、垫层料施工参数统计表

4 结 语

针对南公1水电站面板堆石坝垫层料和过渡料的填筑施工及质量控制难题，经过精细的组织和实践，在现场成功地开展了相关的碾压试验，取得了垫层料和过渡料的碾压施工参数，得出了以下结论。

1)现场施工时过渡料采用32t振动碾，垫层料及特殊垫层料则采用18t振动碾，垫层料和过渡料的铺料厚度为45 cm为宜，碾压施工加水量(体积比)为10%，碾压时以静碾2遍+动碾8遍为宜。

2)应结合工程实际，取与碾压试验相同的代表性垫层料、过渡料作为试验用料，同时应在碾压试验场定点检测碾压前后颗粒级配及破碎率等实验。检测碾压前后级配变化值，并对铺筑层厚度全料进行颗粒级配分析论证，调整更为经济合理的级配曲线。

3)碾压施工参数为垫层料及过渡料的填筑施工和质量控制提供技术依据，采用此碾压施工参数不仅可以满足填筑料的压实标准，还可以保证填筑施工效率，同时碾压试验的流程和相关参数可以为类似工程提供借鉴。