郭永新

中國水利水電第十二工程局有限公司施工科學(xué)研究院 浙江建德 311600

1 概述

1.1 基本信息

兩河口水電站大壩填筑工程位于四川省雅江縣。堆石料總需用量約3059.5 萬m3。目前《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》要求堆石料填筑控制標(biāo)準(zhǔn)為孔隙率，高土石壩常選取 19% -21%。

1.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)

堆石料飽和抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于45MPa，軟化系數(shù)大于0.75，堆石料最大粒徑不大于800mm，小于5mm 的顆粒含量（3-15）%，小于0.075mm 的顆粒含量不大于3%，堆石壓實(shí)控制孔隙率≤21%。

1.3 研究方法

1.3.1 碾壓場相對密度試驗(yàn)

先進(jìn)行最小干密度試驗(yàn)，后通過碾壓設(shè)備進(jìn)行振動碾壓至最大干密度。最小干密度試驗(yàn)采用人工配合反鏟松填法進(jìn)行[1]。碾壓機(jī)械采用32T 自行式振動平碾碾壓了26 遍。碾壓完成后現(xiàn)場進(jìn)行灌水，獲取得到碾壓后土體的體積，計(jì)算最大干密度值。均進(jìn)行了2 組平行試驗(yàn)。試樣環(huán)下部封閉，上部碾壓前采用粒徑20mm礫石進(jìn)行填平并稱量礫石重量（高度約20cm）。采用32T 自行式振動平碾碾壓了26 遍，在每個試驗(yàn)環(huán)范圍內(nèi)微動進(jìn)退振動碾壓15min。在碾壓過程中，根據(jù)試驗(yàn)料及周邊料的沉降情況，及時補(bǔ)充了料源，使振動碾不與試驗(yàn)環(huán)直接接觸。根據(jù)裝填的總土重和試驗(yàn)環(huán)的體積計(jì)算最小干密度和最大干密度。

1.3.2 現(xiàn)場大型相對密度試驗(yàn)

通過現(xiàn)場地磅稱量得到土料的質(zhì)量，經(jīng)過密集測量點(diǎn)的布置（1m×1m）而得到了精確的體積，計(jì)算對應(yīng)的鋪料厚度與不同碾壓遍數(shù)下的密度。

2 碾壓場相對密度試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)組合

本次研究對板巖、砂巖和板巖摻和（比例7:3）堆石料進(jìn)行現(xiàn)場相對密度試驗(yàn)。按不同的試驗(yàn)環(huán)徑，采用人工配料的方式分別對設(shè)計(jì)平均線級配、上包線級配、下包線級配進(jìn)行相對密度試驗(yàn)。試驗(yàn)組合方案見表1。

表1 相對密度試驗(yàn)組合方案

2.2 碾壓場相對密度試驗(yàn)成果

本次課題研究共進(jìn)行1m 環(huán)200mm 和100mm 以下板巖級配密度各1 組，4m 環(huán)800mm 以下板巖和砂巖上包線、下包線、中線級配密度各1 組。試驗(yàn)成果見表2、表3。

3 現(xiàn)場大型相對密度試驗(yàn)

現(xiàn)場原級配堆石料約900m3，現(xiàn)場地磅稱量石料質(zhì)量，經(jīng)過密集測量點(diǎn)的布置（1m×1m）而得到了精確的體積，取得對應(yīng)的鋪料厚度與不同碾壓遍數(shù)下的密度進(jìn)行研究。同時在鋪料完成后[2-3]。

3.1 現(xiàn)場坑測法試驗(yàn)成果，見表4

3.2 質(zhì)量、體積計(jì)算法成果（理論計(jì)算），見表5

4 試驗(yàn)成果匯總

試驗(yàn)成果匯總見表6。

5 結(jié)語

（1）由于1m 環(huán)受自身尺寸及約束影響，得到的試驗(yàn)成果相對密度成果誤差較大，不具備參考價值。4m環(huán)能較準(zhǔn)確測出堆石料最小干密度，但最大干密度誤差較大，也不具備參考價值；

（2）通過計(jì)算得到堆石料的質(zhì)量和測量得到填筑試驗(yàn)區(qū)域的體積，計(jì)算干密度略微比附加質(zhì)量法偏大，采用計(jì)算法的成果得出堆石料的相對密度具有一定的可行性。其主要成果如下：

A.試驗(yàn)成果得出（松鋪狀態(tài)）孔隙率最大為30.1%、（碾壓26 遍后，理論最密實(shí)狀態(tài)）最小為15.8%，相應(yīng)干密度最大值為2.324g/cm3、最小值為1.929g/cm3，驗(yàn)證了堆石I 區(qū)控制孔隙率≤21 是合理的。

表2 1m 環(huán)試驗(yàn)成果

表3 4m 環(huán)試驗(yàn)成果

表4 現(xiàn)場坑測法密度檢測成果統(tǒng)計(jì)表

表5 堆石料相對密度試驗(yàn)質(zhì)量、測量體積推算干密度成果表

表6 4m 環(huán)、現(xiàn)場坑測法測量體積計(jì)算法（理論計(jì)算）數(shù)據(jù)匯總表

B.根據(jù)堆石I 區(qū)當(dāng)前實(shí)際施工參數(shù)條件下，相應(yīng)的填筑最大干密度為2.29g/cm3，最小干密度為2.19g/cm3、孔隙率分別為20.9%、17.0%，對應(yīng)的相對密度為0.93、0.70。

（3）目前施工技術(shù)與碾壓設(shè)備能滿足高土石壩施工和質(zhì)量要求，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知采用孔隙率控制堆石料的壓實(shí)情況是比較合理的，而采用相對密度來控制堆石料無法適應(yīng)堆石料的最大干密度、最小干密度測試，存在較大的偏差。