侯紹國

(云南省楚雄州牟定縣水務(wù)局，云南 楚雄 675000)

1 工程概況

中峰水庫位于云南省楚雄州牟定縣安樂鄉(xiāng)境內(nèi)龍川江中上游左岸的一級支流六渡河上，為黏土心墻風(fēng)化料分區(qū)壩殼壩，壩高47.63m，壩頂長295m，壩頂寬5m，總庫容126.50萬 m3，興利庫容98.75萬 m3，死庫容5.86 萬m3。

中峰水庫大壩土石方填筑總量為44.34萬m3，其中:心墻黏土料填筑9.93萬m3，上下游強風(fēng)化泥巖料填筑34.41萬m3。整個工程建設(shè)批復(fù)工期為3年，工程于2010年12月26日開工，計劃2013年12月25日完工。中峰水庫大壩填筑，按批復(fù)的施工組織計劃分兩期回填，一期抬頭壩填筑開始于2012年1月25日、2012年4月30日結(jié)束，總填筑量為21萬m3，其中心墻黏土料回填5.2萬m3，強風(fēng)化泥巖料填筑15.8萬m3。一期大壩填筑施工質(zhì)量，經(jīng)施工單位自評、監(jiān)理單位復(fù)核、管理局認定，確定為合格，目前正抓緊后續(xù)工程施工。

按照《碾壓式土石壩施工規(guī)范》(DL/T 5129—2001)，中峰水庫大壩心墻填筑采用“三點擊實方法”控制壓實度。大壩心墻填筑前，由參建各單位共同進行現(xiàn)場碾壓試驗，通過碾壓試驗結(jié)果修正、調(diào)整設(shè)計施工參數(shù)，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，控制心墻填筑質(zhì)量。通過中峰水庫一期抬頭壩心墻填筑黏土檢測數(shù)據(jù)反映:46%數(shù)據(jù)壓實度大于100%，筆者就此原因做如下分析。

2 填筑前碾壓試驗

2.1 試驗參加單位

中峰水庫碾壓試驗參加單位分別為:項目管理單位、監(jiān)理單位、施工單位、檢測單位等。

2.2 試驗過程

由于土料天然含水量僅16.8% ～18.4%，低于最優(yōu)含水率4% ～5%，試驗前料場開挖溝渠注水一周后含水量提高到20.5%～23.5%進行試驗。心墻鋪料厚度分為3種(30cm，35cm，40cm)，每種鋪土厚度分3個小試驗塊，采用3種碾壓遍數(shù)試驗(靜壓2遍，震壓6、8、10 遍)。詳見下表、圖1。

心墻鋪料厚度及對應(yīng)碾壓遍數(shù)表

圖1 干密度碾壓遍數(shù)

從以上數(shù)據(jù)分析得出，30cm、35cm場試驗的8遍的平均干密度，壓實度均滿足要求。相同鋪土厚度隨著碾壓遍數(shù)增加，8遍時增加，10遍的時候干密度均減少，說明并非增加遍數(shù)干密度隨之增加，超過8遍后，土料存在過壓破壞，其中密度反而減少。碾壓8遍質(zhì)量最為穩(wěn)定，6遍壓實功扁小，10遍壓實功過大。不同厚度碾壓遍數(shù)為6的壓實效果最差，尤其厚度超過40cm，表現(xiàn)明顯，8遍以后碾壓質(zhì)量趨于穩(wěn)定。鋪土厚度40cm相對35cm，干密度在相同碾壓遍數(shù)下:6遍減少0.2%，8遍減少0.06%，10遍減少1.1%。

2.3 試驗成果

根據(jù)試驗結(jié)果，施工單位提出了鋪土厚度35cm，進占法施工，XSM220-22t振動凸塊碾靜壓2遍后，開強震行車速度1檔(2.5km/h)碾壓8遍的施工參數(shù)。

3 大壩心墻填筑質(zhì)量控制及檢測

3.1 施工控制參數(shù)的確定

中峰水庫心墻填筑黏土料為第四系全新統(tǒng)(QdL)坡積褐紅色粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)黏土，含砂量小于3%。根據(jù)中峰水庫大壩心墻設(shè)計控制指標和現(xiàn)場碾壓試驗成果，設(shè)計單位最終下達中峰水庫大壩心墻防滲體施工控制指標為:干密度≥1.60g/cm3，碾壓含水率 ω=23.14% ±2%，室內(nèi)滲透系數(shù)不大于1×10－6cm/s;鋪土厚度30cm/層，采用XSM220—22t振動凸塊碾靜壓2單遍，開強震行車速度1檔(2.5km/h)碾壓8單遍，壓實度不小于0.98。

3.2 檢測方法及工藝流程

中峰水庫大壩心墻填筑現(xiàn)場取樣采用三點擊實控制壓實度。三點擊實試驗法又稱快速壓實控制法，該方法進行現(xiàn)場檢驗時，不需測定填筑土料的含水量，僅在測定現(xiàn)場濕容重后，用現(xiàn)場容重試驗的土樣做三種不同含水量的擊實試驗，測定三個擊實濕容重，就可以確定現(xiàn)場這一層填土的壓實度、最優(yōu)含水量與現(xiàn)場填土含水量的差值。采用此法不僅操作簡便，更重要的是能節(jié)約現(xiàn)場試驗時間，不影響施工進度，特別是對有度汛要求，而工期又較緊的土石壩施工，更能體現(xiàn)節(jié)約現(xiàn)場檢驗時間這一特點。

3.3 質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)

中峰水庫一期抬頭壩于2012年1月25日開始填筑，其中心墻從灌漿蓋板高程以上1923.17m處開始起填至抬頭壩高程1949.44m處，共計26.27m，取樣99層，平均層厚26.53cm，填筑5.2萬m3，環(huán)刀取樣370個，平均每145m3取樣一組，擊實試驗44個，壓實度大于100%的數(shù)量193個，占取樣比例的46.7%，壓實度值在100.1% ～106.0%之間，均值為101.8%。含水率大于最優(yōu)含水率的有163個，占取樣比例的44.1%，含水率小于最優(yōu)含水率的有207個，占取樣比例的55.9%。

土料變化主要反映在最優(yōu)含水率與填筑含水率，最大干密度的變化較小。主要原因是由于云南省持續(xù)三年的干旱，而牟定縣中峰水庫又位于滇中干旱區(qū)楚雄州的中部，是旱區(qū)中的旱區(qū)，黏土料場天然含水率低，僅為16.8% ～18.4%，低于最優(yōu)含水率4% ～5%。施工中采用了在黏土料場現(xiàn)場提前7天溝渠注水提高含水率的方法，但配水后料場含水率不均勻，均方差4.48%。取樣低于最優(yōu)含水率部分所占比例為55.9%，高于最優(yōu)含水率部分所占比例為44.1%。

4 壓實度過百分析

4.1 填筑黏土料

中峰水庫黏土料場土料面積大，可開采深度3～5m，土料變化慢。整個料場沒有大于5mm的顆粒含量，擊實成果最大干密度與最優(yōu)含水率不用校核，從取樣數(shù)頻率和方法看，可以消除該可能性。

4.2 試驗取樣方法

采用三點擊實以濕密度控制壓實度，含水率采用烤箱烘干法。500cm3環(huán)刀取樣深度為碾壓層厚的2/3位置，反映碾壓后的整體水平。

4.3 壓實功

壓實功與鋪土厚度、行車速度、擊震力、碾壓遍數(shù)有關(guān)?，F(xiàn)場施工行車速度和機械工況一般沒有問題，施工中嚴格控制鋪土厚度與碾壓遍數(shù)。

a.鋪土厚度:根據(jù)碾壓試驗成果，采用鋪土厚度35cm/層，XSM220—22t振動凸塊碾壓路機靜壓2單遍，振動碾壓8單遍，較經(jīng)濟合理，而在研究碾壓參數(shù)時，參建單位擔心鋪土35cm在施工時會控制不當，采用了保守的鋪土厚度30cm。根據(jù)取樣后的層數(shù)統(tǒng)計，實際碾壓后層厚均值為26.53cm，說明施工中鋪土厚度控制得較好。

b.碾壓遍數(shù):為保證施工質(zhì)量，施工期間管理局(監(jiān)理)安排了專職人員統(tǒng)計碾壓遍數(shù)，碾壓遍數(shù)符合設(shè)計要求，對局部土料含水量低于最優(yōu)含水量、碾壓后干容重達不到設(shè)計要求的進行補壓。

c.施工工藝:采用20t雙橋自卸貨車進占法卸料鋪土，卸料過程中重車也有一定的壓實效果，所以，壓實功大于碾壓試驗，也大于規(guī)范要求的標準功。

d.含水率和壓實度統(tǒng)計后曲線圖見圖2，該曲線類似擊實功大于標準擊實功曲線，最優(yōu)相對含水率應(yīng)該在－3% ～4%之間，最優(yōu)相對含水率超過－3% ～4%時，壓實度變化得較快。從圖中可以看出，填筑含水率與壓實度關(guān)系明顯有規(guī)律，說明鋪土厚度與壓實遍數(shù)控制是比較嚴格的，且統(tǒng)計含水率低于最優(yōu)含水率的比例基本和壓實度大于100%的比例相同。

圖2 統(tǒng)計含水壓實度

5 結(jié)語

壓實度過百的原因主要是因為土料變化后未及時校核最大干密度;試驗誤差(擊實試驗過程中備樣干法和濕法，土料的超徑顆粒校核不準，擊實功不足等);采用重型機械，壓實功過大等。通過以上分析，中峰水庫黏土心墻壓實度超百主要原因是回填黏土料含水量略低于最優(yōu)含水率、現(xiàn)場碾壓機械壓實功大于標準壓實功造成的。

壓實度過百反映土料的填筑質(zhì)量是好的，但是也就意味著碾壓施工付出了更多的施工成本，從技術(shù)角度看，壓實度超過設(shè)計指標，土料填筑質(zhì)量的各項物理性能提高并不大，付出的成本卻過高。大的機械壓實功對于土料天然含水率低于最優(yōu)含水率2%～3%的土料碾壓，對工程質(zhì)量沒有負面影響，但含水率過低，通過增加機械加壓實功不但土料難于碾壓，且碾壓土料水穩(wěn)性不好;若土料含水率高于最優(yōu)含水率，大的壓實功容易導(dǎo)致土料剪切破壞，干密度反而降低，對質(zhì)量影響較大，應(yīng)該避免。施工中壓實度過百，應(yīng)該認真分析成因，若是壓實功過大，應(yīng)研究經(jīng)濟合理的碾壓參數(shù)，降低施工成本，提高施工效率。填筑質(zhì)量應(yīng)通過控制含水率來保證，通過增大壓實功率來滿足質(zhì)量不但不科學(xué)，也不經(jīng)濟?！?/p>

1 DL/T 5129—2001.碾壓式土石壩施工規(guī)范［S］.

2 SL 237—1999.土工試驗規(guī)程［S］.