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        澮河水庫(kù)土壩碾壓試驗(yàn)

        2011-04-23 10:27:48梁建剛
        山西水利科技 2011年2期
        關(guān)鍵詞:遍數(shù)土料粉質(zhì)

        梁建剛

        (臨汾市水利機(jī)械工程局 臨汾 041000)

        1 試驗(yàn)?zāi)康暮突驹?/h2>

        1.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

        澮河水庫(kù)是臨汾市最大的一座中型水庫(kù),為碾壓均質(zhì)土壩,有防洪、灌溉、養(yǎng)殖、旅游等多種用途,是整個(gè)澮河流域的控制性樞紐工程。為了使大壩的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)要求更符合本工程的實(shí)際情況,碾壓試驗(yàn)又顯得極為重要。根據(jù)招標(biāo)文件要求,在大壩填筑開工前按設(shè)計(jì)要求和監(jiān)理部的批示,選擇具有代表性的土料進(jìn)行碾壓試驗(yàn),以確定土料的最優(yōu)含水量、合理鋪土厚度、經(jīng)濟(jì)碾壓遍數(shù)、行進(jìn)速度等工藝參數(shù)。

        1.2 基本原理

        用逐漸收斂法進(jìn)行試驗(yàn),根據(jù)規(guī)范、室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)和施工經(jīng)驗(yàn),碾壓機(jī)械采用18 t振動(dòng)碾。擬定碾壓參數(shù),然后通過科學(xué)合理的排列組合,以設(shè)計(jì)干容重為標(biāo)準(zhǔn),固定其他碾壓參數(shù),變動(dòng)某一參數(shù)通過試驗(yàn),求得該參數(shù)的最優(yōu)級(jí)值,如變動(dòng)含水量,固定鋪土厚度、碾壓遍數(shù)、行進(jìn)速度等,求得最優(yōu)級(jí)含水量,依次類推求得第二個(gè)參數(shù)最優(yōu)值,最后全部最優(yōu)參數(shù)再?gòu)?fù)核試驗(yàn)一次,求得施工需要的最佳參數(shù)。

        2 試驗(yàn)準(zhǔn)備工作

        根據(jù)山西省水利建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心的土料擊實(shí)試驗(yàn)報(bào)告,選擇據(jù)有代表性的土場(chǎng)進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。碾壓試驗(yàn)前對(duì)土場(chǎng)進(jìn)行含水量調(diào)查,掌握土場(chǎng)各部位土料的含水量,使其碾壓試驗(yàn)得出的參數(shù)能代表料場(chǎng)的各部位。根據(jù)本工程的實(shí)際情況,料場(chǎng)土質(zhì)為粉質(zhì)壤土。試驗(yàn)前對(duì)土場(chǎng)的含水量進(jìn)行詳細(xì)勘查,對(duì)不能滿足試驗(yàn)要求的土料及早做好浸水工作,使試驗(yàn)土料的含水量控制在12%~14%、14%~16%、16%~18%。

        3 試驗(yàn)步驟

        具體試驗(yàn)步驟為:

        平整場(chǎng)地→碾壓→卸料→鋪土→碾壓

        4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

        4.1 試驗(yàn)參數(shù)選取

        a、土質(zhì):粉質(zhì)壤土;b、碾壓機(jī)械:18 t振動(dòng)碾、行進(jìn)速度為2 km/h;c、含 水 量:12%~14%、14%~16%、16%~18%;d、鋪土厚度:25 cm、30 cm;e、碾壓遍數(shù):5~7遍;每一試驗(yàn)單元大小:10 m×20 m;全部試驗(yàn)組數(shù):7組。

        4.2 試驗(yàn)布置

        根據(jù)設(shè)計(jì)要求,結(jié)合實(shí)際情況,本試驗(yàn)選的諸參數(shù)中,直接影響土壩質(zhì)量的主要參數(shù)是土料的含水量、鋪土厚度、碾壓遍數(shù)。以這些參數(shù)為主,經(jīng)組合分為7個(gè)試驗(yàn)小區(qū),其組合分區(qū)見表1。從碾壓5遍開始至7遍,每壓一遍,取樣測(cè)定一次干容重,每區(qū)鋪土壓實(shí)兩層。

        表1 試驗(yàn)組合分區(qū)表

        5 成果分析

        將現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)取得的成果資料與室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)資料進(jìn)行綜合分析,計(jì)算得出試驗(yàn)條件下的最大干容重、合理的鋪土厚度、最優(yōu)含水量、最經(jīng)濟(jì)的碾壓遍數(shù)和行進(jìn)速度。

        5.1 取樣化驗(yàn)

        每區(qū)壓實(shí)后用環(huán)刀每10 m2取樣一個(gè),并均勻分布于試驗(yàn)的土層下部(1/3處),送化驗(yàn)室進(jìn)行室內(nèi)分析化驗(yàn),結(jié)果見表2。

        5.2 現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)

        由2區(qū)B和5區(qū)B可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)土料含水量大于15.7%時(shí),碾壓5遍已開始翻漿,因此不必再做方案中含水量16%~18%的試驗(yàn),將第3試驗(yàn)區(qū)調(diào)整成鋪土厚度為35 cm、含水量為14%~16%、碾壓遍數(shù)5~7遍的試驗(yàn)區(qū);將第6試驗(yàn)區(qū)調(diào)整成鋪土厚度為30 cm,含水量為天然含水量、碾壓遍數(shù)5~7遍的試驗(yàn)區(qū)。

        由1區(qū)C、4區(qū)C和6區(qū)C可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)土料含水量較低時(shí),增加碾壓遍數(shù)也能達(dá)到設(shè)計(jì)干容重,但碾壓7遍時(shí)表層已被破壞。

        表2 試驗(yàn)小區(qū)試驗(yàn)結(jié)果表

        5.3 鋪土厚度的確定

        由2區(qū)C與3區(qū)D比較,碾壓遍數(shù)相同、含水量相對(duì)接近、鋪土厚度不同,前者為30 cm,后者為35 cm,結(jié)果是最大干容重大不相同,前者為1.7 g/cm3,后者為1.64 g/cm3,分析其原因是因?yàn)榍罢咪佂吝m中,后者較厚造成的;另外,取樣時(shí)明顯看到鋪土35 cm的表層形成硬的外殼,再壓表層翻漿,土結(jié)構(gòu)破壞,即使下層壓實(shí)了,但表層已破壞,所以,粉質(zhì)壤土鋪土厚度不宜大于30 cm。

        由2區(qū)A與5區(qū)A比較,碾壓遍數(shù)相同、含水量相對(duì)接近、鋪土厚度不同,前者為30 cm,后者為25 cm,但結(jié)果最大干容重相同,因此從經(jīng)濟(jì)方面考慮鋪土厚度確定為30 cm。

        5.4 含水量的確定

        由2區(qū)B、D,3區(qū)C、F,5區(qū)B可以看出,當(dāng)含水量大于15.7%以上時(shí)極易翻漿;由6區(qū)可以看出,當(dāng)含水量小于13%時(shí),要達(dá)到設(shè)計(jì)干容重,增加碾壓遍數(shù)7遍以上,也很難達(dá)到設(shè)計(jì)干容重的要求,所以,含水量應(yīng)控制在13%~15.7%范圍內(nèi)。

        5.5 碾壓遍數(shù)的確定

        在實(shí)際施工中含水量確定之后,可根據(jù)鋪土厚度調(diào)整碾壓遍數(shù)來達(dá)到設(shè)計(jì)干容重的要求,一般情況控制在5~7遍,施工中根據(jù)實(shí)際情況可適當(dāng)調(diào)整。由2區(qū)A和5區(qū)A可以看出,當(dāng)含水量在14%~15.7%之間時(shí),最經(jīng)濟(jì)的碾壓遍數(shù)為5遍。

        5.6 關(guān)系曲線

        由試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù),分別繪制出碾壓5遍時(shí),粉質(zhì)壤土鋪土厚度為30 cm時(shí)含水量與干容重關(guān)系曲線(關(guān)系曲線見圖1)。從關(guān)系曲線中得出:粉質(zhì)壤土鋪土厚度30 cm時(shí),最優(yōu)含水量為14.4%,最大干容重為1.70 g/cm3。

        圖1 干容重與含水量關(guān)系曲線

        6 試驗(yàn)結(jié)果

        粉質(zhì)壤土最優(yōu)施工參數(shù):最優(yōu)含水量為14.5%;最大干容重為1.70 g/cm3;鋪土厚度30 cm;最經(jīng)濟(jì)的碾壓遍數(shù)5遍。通過復(fù)核試驗(yàn)可以看出,最優(yōu)施工參數(shù)得出的結(jié)果與試驗(yàn)室土料擊實(shí)報(bào)告最大干容重1.70 g/cm3、最優(yōu)含水量14.4%基本一致。因此,該施工參數(shù)可以作為本工程土壩施工控制參數(shù)。

        7 試驗(yàn)結(jié)論

        (1)在本施工條件下,粉質(zhì)壤土鋪土厚度不宜大于30 cm,在控制好含水量的條件下,鋪土厚度可稍大些,但也不能大于35 cm。

        (2)含水量不能大于15.7%,不能低于13%。

        (3)最經(jīng)濟(jì)的碾壓遍數(shù)為5遍。

        (4)在控制好含水量的前提下,用調(diào)整鋪土厚度和碾壓遍數(shù)來達(dá)到設(shè)計(jì)要求的干容重和壓實(shí)度,根據(jù)最優(yōu)含水量條件下的最大干容重1.70 g/cm3與設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度不低于0.95的要求,求得最小干容重為1.615 g/cm3。

        8 結(jié)語(yǔ)

        由試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn),粉質(zhì)壤土中沒有鈣質(zhì)結(jié)核,可以采用設(shè)計(jì)干容重1.60 g/cm3來控制;當(dāng)土料中存在鈣質(zhì)結(jié)核時(shí)再采用壓實(shí)度大于0.95來控制。

        從以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出,調(diào)控好土料含水量是土壩填筑質(zhì)量控制的關(guān)鍵。在施工過程嚴(yán)格依據(jù)試驗(yàn)參數(shù),控制好了土料的含水量,大大提高了工作效率,降低了復(fù)壓的概率,確保了工程質(zhì)量,最終被評(píng)為省級(jí)優(yōu)良工程。

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