□豆云霞 □徐 超（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司）

吉勒布拉克面板堆石壩碾壓試驗(yàn)

□豆云霞 □徐 超（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司）

碾壓是混凝土面板堆石壩控制施工質(zhì)量的關(guān)鍵工序,在進(jìn)行大壩大規(guī)模填筑前必須進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。吉勒布拉克面板堆石壩地處我國(guó)北方高寒地區(qū)，壩高140.60 m，為了研究大壩填筑料在不同加水量下的碾壓效果，確定經(jīng)濟(jì)合理的施工壓實(shí)參數(shù)；驗(yàn)證并核實(shí)填筑料的碾壓施工參數(shù)、設(shè)計(jì)填筑質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)；檢驗(yàn)所選用的碾壓機(jī)械的適應(yīng)性和可靠性等，在壩體填筑前對(duì)幾種筑壩材料進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)。

吉勒布拉克；面板堆石壩；填筑料；碾壓試驗(yàn)

1 工程概況

吉勒布拉克水電站工程位于新疆阿勒泰地區(qū)哈巴河縣境內(nèi)的哈巴河上，該工程由大壩、泄洪、引水建筑物及地面廠房等主要建筑物組成。大壩為混凝土面板堆石壩。壩頂高程756.30 m，防浪墻頂高程757.50 m，壩頂寬度為8.00 m，壩長(zhǎng)473.50 m，最大壩高146.30 m，上游壩坡1:1.50，下游馬道間邊坡1:1.30，壩體填筑料分區(qū)填筑?；炷撩姘宥咽瘔螇误w各區(qū)壓實(shí)質(zhì)量的好壞是控制沉降變形、壩體穩(wěn)定和防止面板裂縫的關(guān)鍵。因此，在壩體填筑前，模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，對(duì)幾種筑壩材料進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)。

2 大壩各分區(qū)設(shè)計(jì)要求及堆石料室內(nèi)試驗(yàn)

大壩主堆石料采用該工程P4料場(chǎng)爆破石料，巖性為斜長(zhǎng)花崗巖；墊層料和特殊墊層料選自C4-1料場(chǎng)，巖性為第三系風(fēng)化石英砂礫料；過(guò)渡料采用C2料場(chǎng)沖積砂卵礫石；次堆石料為爆破料及開(kāi)挖石渣料。

3 碾壓試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

研究各種壩料不同加水量的碾壓效果，確定經(jīng)濟(jì)合理的施工壓實(shí)參數(shù)，包括不同填筑材料的鋪料方式、鋪料厚度、碾壓機(jī)具（振動(dòng)碾型號(hào)、重量）、碾壓遍數(shù)、行走速度、加水方式和加水量等;驗(yàn)證與核實(shí)設(shè)計(jì)填筑料的碾壓施工參數(shù)、設(shè)計(jì)填筑質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)；研究和完善填筑施工工藝和措施，制定填筑施工實(shí)施細(xì)則。

4 試驗(yàn)過(guò)程及方法

4.1 試驗(yàn)料源

對(duì)大壩墊層料、墊層小區(qū)料、過(guò)渡料、主堆石料和次堆石料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)填筑碾壓試驗(yàn)。壩料均從指定料場(chǎng)經(jīng)級(jí)配試驗(yàn)檢測(cè)，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)級(jí)配要求后采取。

4.2 試驗(yàn)場(chǎng)地布置

根據(jù)吉勒布拉克工地現(xiàn)場(chǎng)情況，碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地統(tǒng)一安排在2#利用料場(chǎng)，場(chǎng)地先用推土機(jī)進(jìn)行整平，局部人工精平，振動(dòng)碾碾壓8～12遍，按沉降觀測(cè)方格網(wǎng)(2 m×2 m)進(jìn)行高程測(cè)量，整體高程起伏差≤10 cm，且基底沉降已穩(wěn)定。墊層料、過(guò)渡料每個(gè)試驗(yàn)單元尺寸為6 m×8 m，試驗(yàn)場(chǎng)地尺寸均為30 m×30 m；主堆石料和次堆石料每個(gè)試驗(yàn)單元尺寸為10 m×15 m，試驗(yàn)場(chǎng)地尺寸為35 m×48 m。

4.3 試驗(yàn)設(shè)備的選型

吉勒布拉克面板堆石壩墊層料和過(guò)渡料采用YZ18JC型18t自行式振動(dòng)碾；主堆石料和次堆石料采用YZ26C型26t自行式振動(dòng)碾；墊層小區(qū)料采用C80型液壓平板振動(dòng)夯（配挖掘機(jī)用）。

4.4 碾壓試驗(yàn)技術(shù)要求

吉勒布拉克面板堆石壩現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)的技術(shù)要求見(jiàn)表1。

表1 碾壓試驗(yàn)技術(shù)要求表

4.5 碾壓試驗(yàn)過(guò)程

4.5.1 碾壓試驗(yàn)程序

碾壓試驗(yàn)程序?yàn)椋夯诇?zhǔn)備→試料裝運(yùn)→鋪料平料→碾前級(jí)配試驗(yàn)→虛鋪層厚測(cè)量→振碾、沉降測(cè)量→干密度、級(jí)配試驗(yàn)。

4.5.2 試驗(yàn)過(guò)程

試料裝運(yùn)、攤鋪：采用1.60 m3反鏟裝15t自卸汽車(chē)運(yùn)輸，進(jìn)占法鋪料，鋪填層厚由測(cè)量人員進(jìn)行監(jiān)控。

4.5.2.1 層厚與沉降量測(cè)量

場(chǎng)地內(nèi)灑灰線布置2 m×2 m的方格，每個(gè)交點(diǎn)為沉降觀測(cè)點(diǎn)，并保證每次測(cè)量點(diǎn)位置不變。虛鋪層厚測(cè)量在試料攤鋪完成后進(jìn)行，沉降量測(cè)量在每重振碾壓2遍后測(cè)量1次。

4.5.2.2 加水

按攤鋪過(guò)程中加水70%，攤鋪完成后進(jìn)行剩余30%的加水，采用灑水車(chē)配合水管加水，根據(jù)碾壓試驗(yàn)技術(shù)要求按試料層體積確定加水量。

4.5.2.3 碾壓

振動(dòng)碾在碾壓試驗(yàn)區(qū)范圍外起振，在專(zhuān)人指揮下進(jìn)行碾壓，碾壓條帶之間采用搭接法碾壓，搭接寬度10～20 cm。振動(dòng)碾行駛平直、穩(wěn)定，采用高振幅，行車(chē)速度控制在2～3 km/h之間。

4.5.2.4 密度檢測(cè)、級(jí)配分析和滲透試驗(yàn)

試驗(yàn)均按《土工試驗(yàn)規(guī)程》SL237-1999和《混凝土面板堆石壩施工規(guī)范》DL/T5128-2009進(jìn)行。除墊層小區(qū)料采用灌砂法試驗(yàn)外，其它壩料均采用挖坑灌水法檢測(cè)，每個(gè)試驗(yàn)單元布置2個(gè)試坑，以2個(gè)試坑的平均值為該試驗(yàn)單元的干密度值。級(jí)配分析采用篩析法，分別檢測(cè)碾壓前后的顆粒級(jí)配。滲透試驗(yàn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在每個(gè)試驗(yàn)單元采用雙環(huán)試坑注水法進(jìn)行。

5 碾壓試驗(yàn)成果分析

吉勒布拉克面板堆石壩碾壓試驗(yàn)填筑料料源、壓實(shí)機(jī)械以及施工作業(yè)各環(huán)節(jié)，均模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況進(jìn)行，共進(jìn)行了5種壩料7場(chǎng)（42個(gè)試驗(yàn)單元）碾壓試驗(yàn)，試驗(yàn)成果及分析如下：

5.1 干密度、碾壓遍數(shù)與加水量之間的關(guān)系

5.1.1 主堆石料

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：加水后的干密度比不加水的干密度有所增加，不加水碾壓6遍干密度值未達(dá)到控制干密度值，加水10%碾壓6遍干密度值基本滿(mǎn)足控制干密度的要求，但平行取樣的其中一組數(shù)據(jù)低于控制干密度2.16 g/cm3；碾壓8遍的干密度完全能夠滿(mǎn)足控制干密度的要求，碾壓10遍比碾壓8遍的干密度值略有增加。

5.1.2 墊層料

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：碾壓遍數(shù)相同時(shí)，干密度隨加水量的增加而略有增加；加水量相同時(shí)，干密度隨碾壓遍數(shù)的增加呈遞增趨勢(shì)。能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的試驗(yàn)單元有：碾壓8遍，加水5%；碾壓8遍，加水10%；壓6遍，加水10%。

5.1.3 過(guò)渡料

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，加水量相同時(shí)，干密度隨碾壓遍數(shù)的增加呈遞增趨勢(shì)，碾壓8遍后的干密度已滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)，且碾壓10遍后增加量已經(jīng)很??；碾壓遍數(shù)相同時(shí)，加水10%的干密度比不加水的干密度有所提高。

5.1.4 墊層小區(qū)料

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，加水5%采用液壓夯板壓實(shí)10s的干密度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)。

5.1.5 次堆石料

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：碾壓遍數(shù)相同時(shí)，干密度隨層厚的增加呈遞減趨勢(shì)。層厚為80 cm時(shí)，碾壓6遍的干密度值未達(dá)到控制干密度值；碾壓8遍的干密度完全能夠滿(mǎn)足控制干密度的要求，碾壓10遍比碾壓8遍的干密度值略有增加。層厚為100cm時(shí)，碾壓6遍和碾壓8遍的干密度值均未達(dá)到控制干密度值；不加水碾壓10遍的干密度未達(dá)到控制干密度的要求，加水10%的平行取樣中均有一組數(shù)據(jù)低于控制干密度2.17 g/cm3；層厚為120 cm時(shí)，碾壓6、8、10遍的干密度值均未達(dá)到控制干密度值。

5.2 沉降測(cè)量結(jié)果

通過(guò)沉降測(cè)量結(jié)果表明：碾壓遍數(shù)與沉降量的關(guān)系是正相關(guān)的，加水量相同時(shí)，沉降量隨碾壓遍數(shù)的增加呈遞增趨勢(shì)，同時(shí)各種筑壩材料隨著碾壓遍數(shù)的增加，而沉降量的增加幅度逐漸減緩。各壩料碾壓8～10遍之后，沉降已基本穩(wěn)定。

5.3 顆粒級(jí)配分析試驗(yàn)結(jié)果

墊層料、過(guò)渡料和墊層小區(qū)料采用天然骨料，碾壓前后顆粒級(jí)配變化不大，且均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)級(jí)配要求。主堆石料在不加水情況下碾壓前后顆粒級(jí)配變化不大，但加水碾壓后顆粒級(jí)配稍有變化，主要表現(xiàn)為100 mm以上的顆粒有所減少，100 mm以下的顆粒有一定增加。

5.4 滲透系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果

滲透系數(shù)試驗(yàn)采用雙環(huán)試坑注水法進(jìn)行，碾壓后的墊層料滲透系數(shù)在10-3～10-4cm/s之間，主堆石料碾壓后的滲透系數(shù)＞10-2cm/s，達(dá)到設(shè)計(jì)孔隙率或相對(duì)密度后，經(jīng)檢測(cè)滲透系數(shù)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)填筑碾壓試驗(yàn)確定的大壩填筑壓實(shí)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 大壩填筑料壓實(shí)參數(shù)表

施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制各種壩料的級(jí)配，試驗(yàn)料的級(jí)配曲線在設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)連續(xù),屬良好級(jí)配,故碾壓效果較好。鋪料厚度相同時(shí)，干密度隨壓實(shí)遍數(shù)的增加而增大，碾壓8～10遍后的干密度變化已不大。填筑料總沉降量也隨碾壓遍數(shù)的增加而增大，各種筑壩材料均具有隨著碾壓遍數(shù)的增加而沉降量的增加幅度逐漸減緩的特點(diǎn)。堆石料加水可使巖塊表面潤(rùn)滑、軟化,從而減少顆粒間相對(duì)位移時(shí)的摩阻力和增加咬合力而利于壓實(shí)，同時(shí)在振動(dòng)的作用下適量加水,對(duì)提高大壩堆石體壓實(shí)密度、減少壩體運(yùn)行期沉降量是有利的。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，不加水情況下碾壓8遍也可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的孔隙率，且沉降已基本趨于穩(wěn)定，考慮到工程所在地為嚴(yán)寒地區(qū)，因此在冬季施工時(shí)堆石料采用不加水填筑施工。

（責(zé)任編輯：劉 青）

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