董 群，倪雪金

(杭州科誠(chéng)建設(shè)工程檢測(cè)有限公司，浙江杭州 310051)

1 概述

除險(xiǎn)加固水庫(kù)工程壩型為鋼筋混凝土面板堆石壩，工程填筑方量:主堆石區(qū)101 349 m3，過(guò)渡區(qū)49 105 m3，墊層區(qū)21 906 m3.壩體采用分區(qū)填筑，分層碾壓，自上游至下游依次分為三個(gè)主要填筑區(qū)，Ⅰ區(qū)為鋼筋混凝土面板墊層區(qū)，水平寬度2.0 m;Ⅱ區(qū)為過(guò)渡區(qū)，對(duì)墊層料起反濾作用且自身也能維護(hù)滲透穩(wěn)定，水平寬度5.5 m;Ⅲ區(qū)為主堆石區(qū)，要求填筑級(jí)配良好的石料.

依據(jù)《碾壓式土石壩施工規(guī)范》(DL/T5129-2001)規(guī)定［1］及設(shè)計(jì)對(duì)壩體堆石料分區(qū)試驗(yàn)技術(shù)要求，為保證壩體填筑質(zhì)量，進(jìn)行了壩體堆石料分區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性碾壓試驗(yàn)［1-2］.

碾壓試驗(yàn)內(nèi)容包括:填筑料顆分試驗(yàn);主堆區(qū)、過(guò)渡區(qū)、墊層區(qū)三個(gè)填筑區(qū)的碾壓試驗(yàn).

2 堆石壩體填筑設(shè)計(jì)參數(shù)及碾壓試驗(yàn)要求

2.1 壩體堆石填筑料質(zhì)量要求及設(shè)計(jì)參數(shù)

壩體堆石填筑料質(zhì)量要求及相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1.

2.2 碾壓試驗(yàn)要求

為確定滿(mǎn)足設(shè)計(jì)填筑標(biāo)準(zhǔn)的碾壓參數(shù)，經(jīng)碾壓試驗(yàn)確定鋪料厚度、碾壓遍數(shù)、加水量等參數(shù)［1-3］.

3 現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)

依據(jù)《碾壓式土石壩施工規(guī)范》(DL/T5129-2001)規(guī)定進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)［1］.

3.1 試驗(yàn)機(jī)械［1，3］

(1)運(yùn)輸機(jī)械:15 t工程自卸車(chē).

(2)平整機(jī)械:130型履帶式推土機(jī).

(3)碾壓機(jī)械:18 t自行式振動(dòng)碾.

表1 壩體堆石填筑料質(zhì)量要求及設(shè)計(jì)參數(shù)

3.2 碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地

平整和壓實(shí)場(chǎng)地:在基體上鋪上試驗(yàn)料料層，并按平整度±100 mm控制整平基層，經(jīng)振動(dòng)碾壓密實(shí)，以減少基層對(duì)碾壓試驗(yàn)的影響.為有效、準(zhǔn)確地控制壓實(shí)沉降量，在主堆區(qū)、過(guò)渡區(qū)、墊層區(qū)三個(gè)填筑區(qū)內(nèi)分別布設(shè)網(wǎng)格，并在填筑區(qū)外結(jié)實(shí)地設(shè)置控制基樁后，采用水準(zhǔn)儀測(cè)量并記錄起始點(diǎn)與相對(duì)高程［1，3］.

3.3 鋪 筑

(1)填筑鋪層厚度 根據(jù)本工程特點(diǎn)，碾壓試驗(yàn)采用設(shè)計(jì)鋪料厚度為主堆區(qū)800 mm、過(guò)渡層區(qū)和墊層區(qū)400 mm.

(2)填筑鋪料方法 采用“進(jìn)占法”或“后退法”鋪料是二種常用的鋪料方法，“進(jìn)占法”鋪料的主要特點(diǎn)是:容易整平，能控制堆石的填筑厚度，為施工機(jī)械提供較好的工作面，并減少機(jī)械磨損.但堆石料容易分離;“后退法”鋪料的主要特點(diǎn)是:可以改善堆石料的分離情況.但堆石料不易整平，層厚也不易控制，為振動(dòng)碾壓帶來(lái)一定的困難，而且機(jī)械磨損大.從保證堆石料填筑質(zhì)量、方便施工等角度綜合考慮確定，本次試驗(yàn)采用汽車(chē)后退法倒料，并用反鏟鋪料.

(3)平整方法 經(jīng)推土機(jī)平料后，局部產(chǎn)生的低洼堆石料處，輔助人工填筑找平，經(jīng)平碾二遍，使層面平整度達(dá)到要求.

3.4 碾壓［1-3］

(1)碾壓遍數(shù) 初步確定分別取動(dòng)壓0、4、6、8、10 遍進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，并在 0、4、6、8、10 遍時(shí)，分別抽取試坑測(cè)定干密度、顆分試驗(yàn).

(2)碾壓方法 按2～3 km/h碾壓行車(chē)速度碾壓，碾壓時(shí)采用全振(進(jìn)退均起振)壓實(shí)，各算振壓一遍.碾壓相鄰條帶以不錯(cuò)距碾壓為宜(兩條相鄰的碾壓帶連接處，碾子錯(cuò)位重疊范圍為300 mm).

(3)本次試驗(yàn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求加水碾壓.

3.5 測(cè)量壓實(shí)沉降量

(1)碾壓試驗(yàn)前，在碾壓密實(shí)的有效試驗(yàn)場(chǎng)地三個(gè)填筑區(qū)內(nèi)分別布置測(cè)點(diǎn)，在網(wǎng)格測(cè)點(diǎn)上用顏色標(biāo)記編號(hào)表示，其節(jié)點(diǎn)為沉降量基點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量填筑區(qū)內(nèi)設(shè)置沉降基準(zhǔn)值后，再核對(duì)填筑場(chǎng)外基準(zhǔn)控制點(diǎn)準(zhǔn)確無(wú)誤［1，3］.

(2)在靜壓二遍鋪料層上，繼基點(diǎn)方格網(wǎng)上升層面重新標(biāo)出網(wǎng)格，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)須重疊，然后量測(cè)鋪料基準(zhǔn)值(初始高程)，經(jīng)驗(yàn)證基準(zhǔn)值與場(chǎng)外基準(zhǔn)點(diǎn)無(wú)誤后，進(jìn)行碾壓.

(3)碾壓過(guò)程中每碾壓二遍測(cè)一次沉降，且每次量測(cè)前后均應(yīng)核測(cè)場(chǎng)外基準(zhǔn)點(diǎn)，當(dāng)沉降量幾乎處于穩(wěn)定后，該次碾壓試驗(yàn)結(jié)束.

(4)根據(jù)碾壓試驗(yàn)中得到的測(cè)量結(jié)果，分別計(jì)算鋪料厚度、壓實(shí)厚度、沉降量、沉陷率等特性指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3.

其中:H—沉陷度，mm;

Ha—鋪層松散厚度，mm;

Hb—振碾壓實(shí)厚度，mm;

h—沉陷率，%;

△H0—基準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)平均值，mm;

△Hi—鋪層經(jīng)靜壓后的平均厚度，mm;

△Hj—任意碾壓遍數(shù)時(shí)的平均壓實(shí)厚度，mm.

3.6 試驗(yàn)干密度、顆分測(cè)定

3.6.1 干密度試驗(yàn)方法及試驗(yàn)鋼環(huán)

依據(jù)《碾壓式土石壩施工規(guī)范》(DL/T5129-2001)之有關(guān)規(guī)定，本次堆石壩壩體干密度試驗(yàn)均采用“挖坑灌水法”，試驗(yàn)鋼環(huán)滿(mǎn)足表2要求.

表2 試坑尺寸與試樣最大粒徑

3.6.2 干密度試驗(yàn)步驟

將挖出的堆石料進(jìn)行分級(jí)稱(chēng)重后，分別測(cè)定分級(jí)料的含水率，并計(jì)算干料重，試坑采用“灌水法”測(cè)定體積.試驗(yàn)干密度按下式求得，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.

其中:G干—試坑堆石料干重，kg;

G濕—試坑堆石料濕重，kg;

ω—試坑堆石料含水率，%;

rdi—任意碾壓遍數(shù)時(shí)的干密度，kg/m3;

V—試坑體積，m3.

從表中分析，碾壓層沉陷率、干密度隨碾壓遍數(shù)的增加而增加;碾壓層空隙率隨碾壓遍數(shù)的增加而減小.當(dāng)碾壓至10遍時(shí)的沉陷率、干密度遞增較小，空隙率變化量也較小，說(shuō)明碾壓至8遍時(shí)碾壓層已開(kāi)始趨于穩(wěn)定.

3.6.3 試坑料顆分試驗(yàn)結(jié)果

試坑料顆分試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)表4～表6.

表3 不同壓實(shí)遍數(shù)與沉陷率、干密度試驗(yàn)成果表

表4 墊層區(qū)試坑料顆分試驗(yàn)結(jié)果

表5 過(guò)渡區(qū)試坑料顆分試驗(yàn)結(jié)果

表6 主堆區(qū)試坑料顆分試驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出:

(1)堆石料顆粒級(jí)配基本設(shè)計(jì)級(jí)配吻合.

(2)顆粒級(jí)配中含量查得，墊層料中＜5 mm含量占37.88%，包絡(luò)于設(shè)計(jì)級(jí)配范圍內(nèi).

(3)級(jí)配曲線的特征值不均勻系數(shù)高于設(shè)計(jì)不均勻系數(shù)值，能有效起到合理充填的作用.

(4)墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆區(qū)堆石料的混合含泥量分別為:2.88%、2.79%、1.48%，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)定≤8%、≤5%、≤5%的要求.

4 碾壓試驗(yàn)質(zhì)量結(jié)論及控制簡(jiǎn)析

(1)在碾壓試驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合工程施工使用的碾壓機(jī)具性能、壩體的沉降穩(wěn)定性等方面考慮，建議施工控制參數(shù)見(jiàn)表7.

表7 建議壩體堆石填筑料施工壓實(shí)參數(shù)表

(2)碾壓試驗(yàn)取料須做到取料均勻、鋪料合理，以滿(mǎn)足級(jí)配細(xì)料含量及中粗料的合理搭配，最大限度地充填堆積空隙，增加壓實(shí)度.

(3)主堆區(qū)碾壓料存在≥600 mm塊石超徑料時(shí)，應(yīng)視情況破解并合理分散.

(4)加強(qiáng)填筑料的采料、鋪層管理，嚴(yán)禁分離料集中填筑于堆石壩體.

(5)確保填筑料的顆粒級(jí)配滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，滿(mǎn)足壓實(shí)性能要求.

(6)采取沿壩軸線方向進(jìn)行碾壓(即壩體的左右岸方向)，并保證相鄰帶碾跡的彼此搭接300 mm以上.

(7)碾壓試驗(yàn)料仍應(yīng)按設(shè)計(jì)要求灑水碾壓，這對(duì)于細(xì)料的合理充填、軟化塊石、減小磨阻力均會(huì)收到較好的效果.

(8)應(yīng)采取控制碾壓參數(shù)與試坑法取樣和干密度抽查“雙控”相結(jié)合的質(zhì)量控制手段，以保證堆石壩體填筑碾壓質(zhì)量.

［1］中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì).DL/T5129-2001碾壓式土石壩施工規(guī)范［S］.北京:中國(guó)電力出版社，2001.

［2］中華人民共和國(guó)國(guó)家能源局.DL/T5128-2009混凝土面板堆石壩施工規(guī)范［S］.北京:中國(guó)電力出版社，2009.

［3］蔣國(guó)澄，傅志安，鳳家驥.混凝土面板壩工程［M］.武漢:湖北科學(xué)技術(shù)出版社，1996.

［4］南京水利科學(xué)研究院.SL237-1999土工試驗(yàn)規(guī)程［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，1999.