杜守來(lái),高 燕,杜國(guó)印

(1.攀枝花市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)咨詢有限公司,四川 攀枝花 617000;2.四川眾望安全環(huán)保技術(shù)咨詢有限公司,四川 攀枝花 617000;3.山東昌利建設(shè)工程有限公司,山東 菏澤 274000)

0 前言

均質(zhì)土壩由于其對(duì)地基條件良好的適應(yīng)性、能就地取材、能充分利用建筑物開(kāi)挖料、施工機(jī)械化程度高、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn),成為世界各國(guó)水利水電建設(shè)廣泛采用的壩型。而攀西地區(qū)廣泛分布的昔格達(dá)地層,造就了昔格達(dá)土均質(zhì)壩在攀西地區(qū)的廣泛使用。但在工程界昔格達(dá)土作為筑壩材料一直存在著爭(zhēng)議,主要原因昔格達(dá)組是半成巖,也是一種工程性質(zhì)較差的極軟巖,其特點(diǎn)就是成巖低、結(jié)構(gòu)構(gòu)造不均一,富含粘粒及粘土礦物,壓縮性較強(qiáng),遇水易軟化,脫水崩解等特點(diǎn)[1]。杜守來(lái)等[2-3]對(duì)昔格達(dá)土防滲料、筑壩材料進(jìn)行了工程特性試驗(yàn)研究;宋為廣等[4]對(duì)昔格達(dá)土作為壩體防滲料提供了施工參考依據(jù)。目前的碾壓試驗(yàn)研究絕大多數(shù)集中在交通工程應(yīng)用方面,主要有:王維早等[5]對(duì)昔格達(dá)土路基填料壓實(shí)度影響因素進(jìn)行了試驗(yàn)研究,得出含水量、顆粒級(jí)配、松鋪厚度和碾壓方式對(duì)壓實(shí)度的影響;周洪福等[6]、聶影等[7]、劉惠軍等[8]對(duì)昔格達(dá)土作為路基填料進(jìn)行了試驗(yàn)研究,并對(duì)相應(yīng)工程提供了最佳松鋪厚度和碾壓方式;郝剛立等[9]、董鳳強(qiáng)等[10]對(duì)泥巖含量對(duì)昔格達(dá)土路基強(qiáng)度指標(biāo)的影響進(jìn)行了研究。本文通過(guò)工程實(shí)例對(duì)昔格達(dá)泥巖夾粉砂巖筑壩填筑材料進(jìn)行碾壓試驗(yàn),確定壩體填筑碾壓施工參數(shù),為昔格達(dá)土筑壩填筑提供施工技術(shù)依據(jù)。

1 工程概況

梅子箐水庫(kù)擴(kuò)建工程高澗溝水庫(kù)位于攀枝花金沙江上段新莊河一級(jí)支流大興河支流——高澗溝溪溝,是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主的水利工程;擴(kuò)建后水庫(kù)總庫(kù)容264.20萬(wàn)m3,采用昔格達(dá)土均質(zhì)壩,最大壩高44.18 m。所需筑壩土料料場(chǎng)位于擬加壩水庫(kù)庫(kù)區(qū)左岸距壩軸線約180 m,料場(chǎng)所在山梁地層大部分由昔格達(dá)組泥巖與粉砂巖互層構(gòu)成,儲(chǔ)量約300萬(wàn)m3,滿足筑壩填料需求。

2 碾壓試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn),根據(jù)料場(chǎng)的土料,進(jìn)行不同壓實(shí)參數(shù)的壩料碾壓試驗(yàn),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)達(dá)到以下目的:

(1)確定填筑料達(dá)到設(shè)計(jì)填筑標(biāo)準(zhǔn)的碾壓設(shè)備、碾壓施工參數(shù)及施工工藝;

(2)確定合理的鋪土厚度、碾壓遍數(shù)、含水率等碾壓施工參數(shù)。

2.2 壓實(shí)參數(shù)和試驗(yàn)組合

(1)壓實(shí)參數(shù):包括機(jī)械參數(shù)和施工參數(shù)。壓實(shí)設(shè)備選用山工機(jī)械振動(dòng)平碾(SEM822),功率129 kW,工作質(zhì)量22 t,頻率28/30 Hz,震幅2.0/1.0 mm,激振力374/215 kN。施工參數(shù)有鋪土厚度、碾壓遍數(shù)、土的含水率等。

(2)試驗(yàn)組合:本試驗(yàn)?zāi)康氖谴_定最優(yōu)含水率、鋪土厚度和碾壓遍數(shù),為項(xiàng)目施工提供施工參數(shù)依據(jù)。本次試驗(yàn)組合采用綜合法,即固定鋪土厚度,變動(dòng)含水率、碾壓遍數(shù),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)確定施工填筑參數(shù)。

2.3 試驗(yàn)步驟及方法

2.3.1 試驗(yàn)步驟

基層處理-土料測(cè)試-測(cè)量控制鋪土厚度-碾壓前含水率測(cè)定-人工灑水(或晾曬)-碾壓-測(cè)量-碾壓后土料取樣測(cè)試(密度、含水率、滲透性、壓實(shí)度)-下一試驗(yàn)循環(huán)。

2.3.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)場(chǎng)地面積滿足規(guī)劃要求,場(chǎng)地基礎(chǔ)密實(shí),整場(chǎng)高差小于20 cm,且局部起伏差小于5 cm;取土方式為立面取土,保證土料均勻,土料經(jīng)自卸汽車運(yùn)輸至試驗(yàn)場(chǎng)地再經(jīng)推土機(jī)+人工進(jìn)行攤鋪;土料初步攤鋪完成后,采用鋼尺等工具測(cè)量厚度,標(biāo)出尺寸線與攤鋪面的高差情況;再按試驗(yàn)擬定的碾壓方式及碾壓遍數(shù)對(duì)填筑試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行碾壓,碾壓完畢后進(jìn)行測(cè)量、取樣測(cè)試。

2.4 碾壓試驗(yàn)成果

通過(guò)機(jī)械碾壓進(jìn)行30 cm、35 cm、40 cm、45 cm的4個(gè)松鋪厚度,每個(gè)厚度分別進(jìn)行振8、振10、振12、振14試驗(yàn)帶。試驗(yàn)區(qū)土料平整攤鋪完成并經(jīng)過(guò)厚度測(cè)量之后開(kāi)始碾壓工作,每種鋪料厚度分別按照2.6 km/h的碾壓行駛速度。現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)進(jìn)行多個(gè)參數(shù)的調(diào)整后得出最終碾壓施工參數(shù),試驗(yàn)成果見(jiàn)表1。

表1 昔格達(dá)土碾壓試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)碾壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析:松鋪30 cm、35 cm時(shí),滲透系數(shù)明顯偏大,且壓實(shí)度偏小,不能滿足設(shè)計(jì)要求,主要是因?yàn)橥亮虾科?碾壓不密實(shí)。松鋪45 cm時(shí),滲透系數(shù)偏大,不能滿足設(shè)計(jì)要求。鋪土厚度40 cm時(shí),分別進(jìn)行了三場(chǎng)試驗(yàn),其第三場(chǎng)、第四場(chǎng)、第六場(chǎng)碾壓遍數(shù)及干密度關(guān)系曲線見(jiàn)圖1、圖2和圖3。

圖1 第三場(chǎng)40 cm厚度碾壓遍數(shù)與干密度曲線

圖2 第四場(chǎng)40 cm厚度碾壓遍數(shù)與干密度曲線

圖3 第六場(chǎng)40 cm厚度碾壓遍數(shù)與干密度曲線

根據(jù)第三場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)碾壓后實(shí)際觀測(cè),碾壓后有彈簧土的現(xiàn)象,現(xiàn)場(chǎng)判斷含水率略偏高,土料加水控制得不好,存在加水超量現(xiàn)象;根據(jù)第四場(chǎng)碾壓試驗(yàn)結(jié)果分析,碾壓遍數(shù)為10遍時(shí),效果最佳,其平均含水率為17.24 %,平均干密度為1.71 g/cm3,各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求;進(jìn)行第六場(chǎng)碾壓試驗(yàn)復(fù)核,由圖3試驗(yàn)結(jié)果分析,碾壓遍數(shù)為10時(shí),平均含水率17.49 %,平均干密度為1.67 g/cm3,各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)論

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)結(jié)果分析,得出如下結(jié)論:

(1)通過(guò)碾壓試驗(yàn),昔格達(dá)土作為筑壩填筑材料能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壩體填筑標(biāo)準(zhǔn)。

(2)昔格達(dá)土筑壩填筑碾壓參數(shù)建議采用:筑壩填筑料含水率控制在17 %～20 %,鋪土厚度采用40 cm,壓實(shí)機(jī)械采用平碾(SEM822),碾壓速度2～3 km/h,碾壓方式采用錯(cuò)距法,碾壓遍數(shù)采用強(qiáng)震10遍。以此作為大壩填筑施工建議碾壓參數(shù)。但是在施工過(guò)程中應(yīng)注意碾壓密實(shí),并保證碾壓遍數(shù),防止局部漏碾,并注意昔格達(dá)組泥巖的含量及與砂巖混合料的均勻性,并嚴(yán)格控制填筑料的含水率。