周騰飛 ，王新民，張 賽

（1.河南省前坪水庫(kù)建設(shè)管理局，450000，鄭州； 2.河南省農(nóng)田水利水土保持技術(shù)推廣站，450003，鄭州）

前坪水庫(kù)主壩采用黏土心墻砂礫(卵)石壩，上下游壩殼采用天然砂卵礫石， 壩頂長(zhǎng)818.0 m， 最大壩高90.3 m，壩頂寬度10.0 m。 砂礫石填筑工程量約800 萬(wàn)m3。 砂礫石填筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：填筑料級(jí)配連續(xù)，填筑控制相對(duì)密度不小于0.8， 滲透系數(shù)不小于1×10-2cm/s。

一、壩殼填筑碾壓實(shí)驗(yàn)

碾壓實(shí)驗(yàn)是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工機(jī)具及設(shè)計(jì)要求，在規(guī)劃料場(chǎng)內(nèi)對(duì)不同料種、碾壓遍數(shù)作對(duì)比性實(shí)驗(yàn)。 核實(shí)天然砂卵礫石填筑標(biāo)準(zhǔn)的合理性及可行性，選定合理的施工參數(shù)。

1.明確試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

①針對(duì)不同區(qū)域砂礫石料（原級(jí)配料和擾動(dòng)料兩種）， 選定合理碾壓參數(shù)。 ②優(yōu)化天然砂卵礫石填筑工藝和控制措施,制定施工技術(shù)措施。

2.資源配置

（1）碾壓試驗(yàn)人員配置

總負(fù)責(zé)人全面負(fù)責(zé)本次碾壓試驗(yàn)相關(guān)工作。 質(zhì)檢員負(fù)責(zé)對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行全過(guò)程質(zhì)量控制， 負(fù)責(zé)鋪料厚度、碾壓遍數(shù)控制等施工參數(shù)控制。 測(cè)量員負(fù)責(zé)放線、定位、鋪料厚度檢測(cè)等，及時(shí)整理測(cè)量數(shù)據(jù)。 試驗(yàn)員負(fù)責(zé)顆粒分析、相對(duì)密度等試驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。 施工員負(fù)責(zé)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)人員及施工設(shè)備調(diào)配。 安全員負(fù)責(zé)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)安全。

（2）機(jī)械、儀器配置

機(jī)械、儀器配置如表1、表2。

表1 施工機(jī)械配置表

表2 試驗(yàn)儀器配置表

3.試驗(yàn)檢測(cè)工作

碾壓試驗(yàn)依據(jù)中國(guó)水利水電科學(xué)研究院針對(duì)壩殼砂礫料填筑《前坪水庫(kù)筑壩砂礫料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)研究成果驗(yàn)收意見(jiàn)》和《前坪水庫(kù)筑壩砂礫料原級(jí)配現(xiàn)場(chǎng)大型相對(duì)密度試驗(yàn)成果驗(yàn)收意見(jiàn)》，參照對(duì)比表3、表4進(jìn)行查詢對(duì)應(yīng)的最大干密度、最小干密度作為控制參數(shù)。

4.碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地規(guī)劃

碾壓試驗(yàn)區(qū)布置在開(kāi)闊地段，以每種料區(qū)天然砂卵礫石料分別進(jìn)行3 個(gè)不同碾壓遍數(shù)的碾壓試驗(yàn)（鋪料厚度80 cm），每一碾壓遍數(shù)試驗(yàn)區(qū)長(zhǎng)10 m、寬6 m。 不同區(qū)域之間留出2 m過(guò)渡帶。

5.碾壓試驗(yàn)參數(shù)組合

碾壓試驗(yàn)參數(shù)如表5。

6.碾壓試驗(yàn)施工工藝

碾壓試驗(yàn)施工工藝流程見(jiàn)圖1。

7.碾壓試驗(yàn)成果分析

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)顆粒分析中的P5含量，參照表3、表4，根據(jù)內(nèi)差法計(jì)算其對(duì)應(yīng)的最大干密度、最小干密度，計(jì)算其相對(duì)密度。

（1）擾動(dòng)料（鋪料厚度 80cm）

靜 2 動(dòng) 6，共取樣 6 組，相對(duì)密度檢測(cè)值范圍 0.75～0.86， 平均值 0.83，檢測(cè)合格率 83.3%；靜 2 動(dòng)8，共取樣6 組， 相對(duì)密度檢測(cè)值范圍 0.89～0.95，平均值0.92，檢測(cè)合格率100%；靜 2 動(dòng) 10，共取樣 6 組，相對(duì)密度檢測(cè)值范圍 0.94～0.99， 平均值 0.96，檢測(cè)合格率100%。

（2）原級(jí)配料（鋪料厚度 80cm）

靜 2 動(dòng) 6，共取樣 6 組，相對(duì)密度檢測(cè)值范圍 0.74～0.84， 平均值 0.80，檢測(cè)合格率 66.7%；靜 2 動(dòng) 8，共取樣 6組， 相對(duì)密度檢測(cè)值范圍0.87～0.98，平均值0.91，檢測(cè)合格率 100%；靜 2動(dòng)10，共取樣6 組，相對(duì)密度檢測(cè)值范圍 0.95～1.00，平均值 0.97，檢測(cè)合格率100%。

8.試驗(yàn)結(jié)論

（1）擾動(dòng)料（鋪料厚度 80cm）

26t 振動(dòng)碾靜壓 2 遍，動(dòng)壓 6 遍，依據(jù)相對(duì)密度檢測(cè)數(shù)值，合格率不滿足規(guī)范要求；26t 振動(dòng)碾靜壓2 遍，動(dòng)壓8 遍，或26t 振動(dòng)碾靜壓 2 遍，動(dòng)壓10 遍，依據(jù)相對(duì)密度檢測(cè)數(shù)值，結(jié)果滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

（2）原級(jí)配料（鋪料厚度80 cm）

26t 振動(dòng)碾靜壓 2 遍，動(dòng)壓 6 遍，依據(jù)相對(duì)密度檢測(cè)數(shù)值，合格率不滿足規(guī)范要求；26t 振動(dòng)碾靜壓2 遍，動(dòng)壓 8 遍，或 26t 振動(dòng)碾靜壓 2 遍，動(dòng)壓10 遍，依據(jù)相對(duì)密度檢測(cè)數(shù)值，結(jié)果滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

根據(jù)試驗(yàn)成果分析，結(jié)合工地現(xiàn)場(chǎng)施工條件，選定碾壓施工參數(shù)如表6。

表3 原定代表性級(jí)配包線（最大粒徑200mm）相對(duì)密度試驗(yàn)結(jié)果及不同含礫量在相對(duì)密度為0.8 和0.75 時(shí)所對(duì)應(yīng)的干密度 （單位：g/cm3）

表4 現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)砂礫料全級(jí)配（最大粒徑400mm）相對(duì)密度試驗(yàn)結(jié)果及不同含礫量在相對(duì)密度為0.8 和0.75 時(shí)所對(duì)應(yīng)的干密度 （單位：g/cm3）

表5 碾壓試驗(yàn)參數(shù)表

表6 砂礫石填筑碾壓施工參數(shù)表

圖1 碾壓試驗(yàn)工藝流程

二、天然砂卵礫石開(kāi)挖運(yùn)輸質(zhì)量控制

天然砂卵礫石料的開(kāi)采與運(yùn)輸是壩殼回填前的第一道質(zhì)量關(guān)，天然砂卵礫石源的質(zhì)量好壞，直接影響整個(gè)壩殼回填質(zhì)量的等級(jí)，因此挖運(yùn)合規(guī)和符合質(zhì)量要求的天然砂卵礫石料為填筑質(zhì)量控制重點(diǎn)。 為避免不合格料上壩采用以下措施：

1.天然砂卵礫石料挖裝控制措施

砂礫石料挖裝由料場(chǎng)管理人員指揮挖裝，挖裝符合規(guī)格和質(zhì)量要求的填筑料，嚴(yán)禁將超徑石等不合格的石料裝運(yùn)。 同時(shí)，要求試驗(yàn)室人員及時(shí)對(duì)料源進(jìn)行鑒別，及時(shí)通知料場(chǎng)管理人員不得挖裝不合格的填料。 在現(xiàn)場(chǎng)挖裝時(shí)料中不允許夾雜土塊、泥、雜草、樹(shù)木等雜質(zhì)。

2.天然砂卵礫石料運(yùn)輸控制措施

運(yùn)輸使用車輛要固定，壩殼入口設(shè)置沖洗站，沖洗車廂和輪胎上的泥土，防止帶入填筑區(qū)；回填區(qū)域入口設(shè)置填筑料檢查站，現(xiàn)場(chǎng)管理人員對(duì)來(lái)料檢查，不合格料不允許進(jìn)入填筑作業(yè)面。 基面或填筑面驗(yàn)收合格后，在鋪料前劃出料區(qū)分界線，擺放料區(qū)標(biāo)識(shí)牌，設(shè)專人指揮傾卸地點(diǎn)。

3.天然砂卵礫石料卸料控制措施

單元作業(yè)面上設(shè)2～3 人手持紅、綠旗指揮卸料，卸料指揮員未發(fā)出卸料信號(hào)，運(yùn)輸車司機(jī)不得隨意卸料。

三、砂礫石料的碾壓質(zhì)量控制

施工前明確各工序負(fù)責(zé)人，對(duì)所有管理人員進(jìn)行技術(shù)交底，確保其熟悉天然砂卵礫石填筑碾工藝流程:測(cè)量放樣→卸料→鋪料→平料→灑水→碾壓→質(zhì)檢， 以及各項(xiàng)施工工藝、施工參數(shù)和質(zhì)量指標(biāo)，嚴(yán)格執(zhí)行工藝流程，控制現(xiàn)場(chǎng)砂礫石碾壓質(zhì)量。

1.注意事項(xiàng)

①壩體內(nèi)修建的臨時(shí)壩內(nèi)道路材料按所經(jīng)各區(qū)的要求填筑。 對(duì)壩內(nèi)道路邊緣松動(dòng)或分離的填料，按所在料區(qū)填料碾壓要求與新填料一起重新進(jìn)行碾壓。 ②砂礫料壩殼在鋪筑護(hù)坡墊層料之前， 按設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行整坡。 ③施工時(shí)振動(dòng)碾的選型與碾壓試驗(yàn)一致， 設(shè)備應(yīng)經(jīng)常維護(hù)與保養(yǎng)，保證設(shè)備處于良好的受控狀態(tài)。 碾壓作業(yè)嚴(yán)格按照碾壓試驗(yàn)確定的行走速度、碾壓遍數(shù)等施工參數(shù)進(jìn)行，施工中安排專人負(fù)責(zé)機(jī)械指揮， 保證壓實(shí)遍數(shù)及碾壓搭接寬度。 ④現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量基線、水準(zhǔn)點(diǎn)、控制點(diǎn)及有關(guān)標(biāo)志均進(jìn)行定期復(fù)測(cè)檢驗(yàn)，并保存好原始記錄。

2.鋪料控制

①填筑料運(yùn)至工作面后采用推土機(jī)攤鋪，按批準(zhǔn)的砂礫石料碾壓實(shí)驗(yàn)成果確定的參數(shù)進(jìn)行控制。 鋪料時(shí)需層厚均勻、表面平整，防止粗細(xì)顆粒分離。 靠近岸邊地帶填筑， 人工配合推土機(jī)進(jìn)行，邊卸料邊平整，盡量使填料摻和均勻，保證不出現(xiàn)架空現(xiàn)象。

②卸料高度不宜過(guò)大， 以防分離。 已分離的，現(xiàn)場(chǎng)管理人員指揮將其混合均勻。

③在鋪料過(guò)程中， 出現(xiàn)超徑石時(shí)，由現(xiàn)場(chǎng)管理人員指揮推土機(jī)剔出推至填筑面前方20m 之外，并由裝載機(jī)運(yùn)至壩面上指定地點(diǎn)集中堆放，用于壩坡雷諾護(hù)墊的砌筑。

④填筑料厚度控制：根據(jù)各區(qū)層厚，采用“貼餅法”進(jìn)行厚度控制，在距填筑面前沿4～6 m 距離設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)厚度的 “貼餅”， 同時(shí)測(cè)量人員利用GPS 隨時(shí)測(cè)量填筑料厚度與平整度，避免超厚或過(guò)薄。 如果超厚，必須用推土機(jī)將超厚部分推薄，然后進(jìn)行碾壓。 推土機(jī)平料時(shí)，從料堆一側(cè)開(kāi)始推料，推進(jìn)方向平行于壩軸線。

3.碾壓控制

①填筑碾壓分段分層，上下層的分段接縫位置錯(cuò)開(kāi)， 分段碾壓時(shí)，搭接寬度不應(yīng)小于0.5 m； 垂直軸線方向1～1.5 m。振動(dòng)碾壓實(shí)作業(yè)。施工中安排專人負(fù)責(zé)機(jī)械指揮，保證壓實(shí)遍數(shù)靜壓2 遍、強(qiáng)壓8 遍及碾壓搭接寬度。 用進(jìn)退錯(cuò)距法，搭接寬度大于20 cm。 砂礫石填筑區(qū)碾壓主要采用26 t振動(dòng)碾， 機(jī)械碾壓時(shí)控制行車速度，控制在4 km/h 以內(nèi)，振動(dòng)碾的行駛方向平行于壩軸線。 個(gè)別部位填料因大型振動(dòng)碾不便作業(yè)， 采用小型碾壓、壓實(shí)設(shè)備進(jìn)行碾壓、夯實(shí)。

②壩殼料接縫處理：對(duì)沿軸線方向（橫向坡）接合部位采用推土機(jī)削坡， 坡度不陡于 1∶3； 垂直軸線方向（縱向坡）接合部，由于接縫處坡面臨空，振動(dòng)碾距坡面邊緣留有0.5～0.8 m的安全距離,優(yōu)先選用臺(tái)階收坡法,在先期鋪料時(shí), 每層預(yù)留1～1.5 m 的平臺(tái),新填料松坡接觸,碾輥騎縫碾壓不需做削坡處理。

③岸邊地形突變或邊角振動(dòng)碾碾壓不到的局部地帶，采用薄層鋪筑細(xì)料，采用10 t 液壓夯實(shí)器進(jìn)行夯實(shí)。

4.質(zhì)量檢驗(yàn)控制

①在料場(chǎng)及現(xiàn)場(chǎng)填筑施工中，專職質(zhì)檢人員進(jìn)行監(jiān)督指導(dǎo)。 料中不允許混雜黏土、草、木等雜質(zhì)，級(jí)配和粒徑要求符合有關(guān)規(guī)定。外觀不合格的上壩料由專職質(zhì)檢員檢測(cè)，確認(rèn)不合格后立即清理出現(xiàn)場(chǎng)，并做出相應(yīng)記錄。

②每層碾壓結(jié)束后， 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣檢驗(yàn)，取樣采取灌水法。 各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求合格后再進(jìn)行上層填筑。取樣時(shí)嚴(yán)格按規(guī)范及試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的取樣程序和頻率進(jìn)行， 同時(shí)重點(diǎn)抽查接縫、接合面及邊坡邊線處等部位，發(fā)現(xiàn)不合格及時(shí)通知施工員補(bǔ)壓或返工，只有在本層堤體取樣合格方可進(jìn)行下一層施工， 壩體壓實(shí)檢查次數(shù)為1 萬(wàn)～10萬(wàn)m3/次，且每單元取樣不少于2 次。

③各段設(shè)立若干種類、數(shù)量標(biāo)識(shí)牌，標(biāo)識(shí)各填筑區(qū)當(dāng)前的狀態(tài)，如“該區(qū)驗(yàn)收合格”“該區(qū)正在碾壓”“該區(qū)正在進(jìn)料”等防止漏壓、欠壓和過(guò)壓，便于質(zhì)檢員和監(jiān)理工程師檢查。

四、結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，前坪水庫(kù)大壩砂礫石填筑各項(xiàng)質(zhì)量控制指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。