岳 芳

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃兰州730030）

1 石板沟水库概况

石板沟水库位于金强河上游左岸支流石板沟上，库区主要为石板沟沟道，沟谷较开阔，呈基本对称的“U”字形，河谷底宽 150～350 m 不等，两侧无阶地。工程所在地区属高寒半干旱湿润气候，气温低、日照短、无霜期短、多风、天气多变是该地区最为显著的气候特征。水库总库容为190.2 万m3，工程等别为Ⅳ等，工程规模小⑴型。大坝为壤土心墙砂砾石坝，坝顶长273 m、宽6 m，最大坝高36 m。心墙采用粉质壤土，上游侧设一层反滤层，下游侧设两层厚均为2 m 的反滤层。大坝主体坝壳填筑料来源为水库上游库底开挖的砂砾石料经筛分所得。

2 碾压试验目的

进行现场碾压试验的目的是根据现有的机械设备，利用经实验室检验符合设计要求的坝壳料，验证在试验段的不同铺土厚度和含水率条件下所测得的碾压参数，是否符合设计填筑要求的施工参数。试验过程中要掌握含水率对碾压效果的影响、铺土厚度和碾压遍数的关系、含水率与碾压遍数的关系、碾压遍数与沉降量的关系，确定合理的碾压参数（包括碾压机具的选择）及施工工艺，并用以指导坝体大规模填筑施工。

3 碾压试验施工工艺

3.1 试验场地选择及布置

3.1.1 场地选择 场地应坚实平整，至少能容纳一个完整的试验组合。试验单元两侧应有足够宽度，可供施工机械与重车行走、回车错道。试验单元顺坝轴线方向的两端留5 m 作为停车和错车非试验区。

3.1.2 场地布置 为避免重复劳动、节省投资、缩短工期，碾压试验结合坝体填筑进行。以坝纵0+015～坝纵0+045、坝横 0+120～坝横 0+180（高程 2 825.40 m）为试验段进行坝壳料碾压试验，分条带分别进行不同碾压遍数的碾压和取样工作，场地经平整处理后振动压实，确保基础沉降量每压一遍不超过2 mm，表面平整度不超过10 mm。场地规划见图1。

图1 坝壳料试验场地规划

3.2 碾压试验程序

3.2.1 碾压前的工作 卸料：自卸车采用进占法倒退卸料，使汽车始终在松土上行驶，避免在压实土层上开行造成超压引起剪力破坏。铺料整平：铺料采用推土机整平，沿坝纵向设两根标高指示杆，并根据松铺层厚挂线，以保证铺土厚度符合要求。洒水：铺料前首先进行基础面洒水湿润，以利于层间结合。摊铺层的天然含水率经检测后若有所降低或不符合最优含水率要求时应进行坝面补洒。

3.2.2 碾压施工 试验段由专人指挥22T 压路机采用进退错距法碾压。每区段按照各静压2 遍，再振动4、6、8 遍进行。碾轮每遍重叠40 cm 左右，行车速度3～4 km/h。碾压前测量松铺面高程，具体为静压2遍、振动碾压4 遍后开始测量1 次高程，同样方法测量碾压6 遍和碾压8 遍的高程，并做好记录。碾压完成后在预先设定的部位，灌水法检测湿密度，试样含水率采用快速测定法检验。试验完毕将试坑所挖出的砂砾料全部均匀回填原坑，并用重锤分层夯实直至达到设计要求。

3.2.3 检测基本工艺 沉陷量用水准仪测量，精度±1 mm；含水量用快速测定法测定；密度采用灌水法测定。

3.3 碾压试验方案

采用淘汰法确定碾压参数数值。填筑坝壳料为水库上游库底砂砾石料开挖筛分所得。松铺厚度拟采用60 cm、65 cm、70 cm 铺料厚度进行压实效果比选。碾压遍数拟定6、8、10 三种不同碾压遍数进行压实效果比选。砂砾石坝壳料填筑质量采用灌水法试验。终碾后进行试验成果计算，分别计算各条带的相对密度，绘制干密度、碾压遍数和含水率关系曲线图。

3.4 试验数据分析及结论

根据试验成果得出相应的碾压试验结论，提交监理工程师审批后用于正式施工。试验成果计算公式如下：

式中，Dr.ds为压实相对密度；ρds为压实干密度；ρd.max为试验最大干密度；ρd.min为试验最小干密度。

3.4.1 试验数据分析 工地实验室依据《土工试验规程》(SL237-1999) 在碾压试验开始之前对坝壳料进行了击实试验，得出最大干密度为2.45 g/cm3、最小干密度为1.92 g/cm3、控制干密度为2.33 g/cm3。该工程设计要求坝壳料填筑相对密度≥0.82，每一层选取6 个检测点位采用灌水法进行取样，取检测点位的干密度平均值计算相对密度。试验路段在进行下一层填土时不得对上一土层进行大的扰动，干密度检测完毕后进行下一步施工。

3.4.1.1 松铺厚度和碾压遍数的确定。试验段Ⅰ区当松铺厚度为60 cm 时，碾压6 遍后平均相对密度为0.73，平均压实厚度为53.4 cm，平均压实系数为1.124；碾压8 遍后平均相对密度为0.86，平均压实厚度为52.4 cm，平均压实系数1.145；碾压10 遍后平均相对密度为0.83，平均压实厚度为51.4 cm，平均压实系数1.167。试验段Ⅱ区当松铺厚度为65 cm时，碾压6 遍后平均相对密度为0.72，平均压实厚度为57.5 cm，平均压实系数为1.130；碾压8 遍后平均相对密度为0.84，平均压实厚度为56.2 cm，平均压实系数为1.157；碾压10 遍后平均相对密度为0.83，平均压实厚度为55.4 cm，平均压实系数为1.173。试验段Ⅲ区当松铺厚度为70 cm 时，碾压6 遍后平均相对密度为0.67，平均压实厚度为61.8 cm，平均压实系数为1.133；碾压8 遍后平均相对密度为0.71，平均压实厚度为58.8 cm，平均压实系数为1.190；碾压10 遍后平均相对密度为0.70，平均压实厚度为58.3 cm，平均压实系数为1.201。

由以上数据可知，松铺厚度为60～65 cm，22T振动压路机碾压8 遍均能满足设计相对密度要求，铺设厚度为65 cm 时机械利用率最高。

3.4.1.2 试验结果。干密度与含水量关系曲线根据各铺层厚度振动碾压8 遍所测数据进行绘制，详见图2～4。

试验过程中干密度随压实遍数的增加逐渐增加，以最大干密度2.33 g/cm3为标准干密度时，振动压实6 遍时压实干密度达2.30 g/cm3，相对密度为0.72；振动压实8 遍时压实干密度达2.35 g/cm3，相对密度为0.84；振动压实10 遍时压实干密度有所下降，为2.34 g/cm3，相对密度为0.83。

图2 ρd—ω 关系曲线（铺土厚度60 cm）

图3 ρd—ω 关系曲线（铺土厚度65 cm）

图4 ρd—ω 关系曲线（铺土厚度70 cm）

3.4.2 确定施工参数

3.4.2.1 碾压机械设备。2 台 50E 装载机、1 台 SD22 推土机铺料、10 辆 20T 自卸汽车、3 台 22T 光面振动碾、1辆15m3洒水车、2 台1T 振动碾、2 台蛙式打夯机。

3.4.2.2 坝体碾压参数。坝壳料松铺厚度65 cm，静碾2 遍、振碾6 遍，碾压速度3～4 km/h，碾压振动频率28～32 Hz。现场取样干密度2.35 g/cm3, 含水率5.0%，相对密度0.84，满足设计标准。

4 施工注意事项

坝壳料摊铺要平整均匀，防止高低不平影响压实效果；行车速度要按确定的碾压参数严格控制，保证碾压遍数；严格控制料源质量，含水率过大的不合格料不能作为填料使用；坝壳料内不能混有草根，不得掺混其他坝料；试验过程中碾压遍数低于最终确定碾压遍数的区段要进行补压，超过松铺厚度填筑的部位要清理至要求层厚后进行重新碾压，直至满足设计相对密度要求；填筑时边坡部位按照1～1.5 m 进行超宽碾压，确保经过削坡后坝坡相对密度也能满足设计要求。

5 结语

通过对试验段碾压效果的检测和数据分析可知，在天然含水率为5%的状态下，松铺厚度控制为65 cm,采用22T 振动压路机静压2 遍、强振6 遍比较经济合理，效果较好。