坝体全强风化料工艺性碾压试验报告

坝体全强风化料工艺性碾压试验报告

严明之

广东水电二局股份有限公司广东广州511340

摘要海南抽水蓄能电站上水库主坝、副坝一与副坝二均为沥青混凝土心墙土石坝，通过工艺性碾压试验取得全强风化土料合理的碾压遍数、铺料厚度、含水率控制范围、碾压机具等组合参数；核实填筑土料符合设计填筑标准的合理性，确定达到设计要求的压实工艺。

关键词沥青混凝土心墙土石坝全强风化料碾压试验

1、工程概况

海南抽水蓄能电站上水库工程地处黎母山林场原大丰水库位置，主要项目为上水库主坝、副坝1、副坝2、溢洪道、上水库进/出水口、3#公路、上水库导流工程、上水库初期蓄水、临时施工道路、弃(存)渣场及相应施工辅助设施等。

主、副坝均采用沥青混凝土心墙土石坝，坝顶高程570.0m，最大坝高28.0m；坝体填筑料分区从上游至下游依次为干砌块石护坡、碎石垫层、上游全强风化料区、上游过渡区、沥青混凝土心墙、下游过渡区、下游全强风化料区和下游坝面草皮护坡，心墙上下游过渡层水平宽度均为2.0m。本次碾压试验为上、下游全强风化料区部分。

2、设计技术要求

全强风化料采用上水库进/出水口、溢洪道及库岸防护等建筑物开挖土石料。全风化料碾压后强度指标要求干容重不小于1.68t/m3，强风化料碾压后强度指标要求干容重不小于1.91t/m3。拟定的上、下游全强风化区填筑料级配见下表2.1-1及表2.2-2。

3、试验检测方式

4、试验资源配置

本次试验由海南中南标质量科学研究院琼中抽水蓄能电站质量检测项目部负责。试验室检测人员配置：碾压试验检测人员配备5人。施工单位提供4名工人配合取样。机械设备选用15t自卸汽车运料、LG522A型(22t)振动碾碾压。

5、工艺性碾压试验

5.1填筑土料检测

现场碾压试验之前，对拟用全风化料取样，通过室内液、塑限试验、击实试验确定该土料的塑性指数、最大干密度和最优含水率，本次试验取土自4#料场及5#料场。

对试验土料的颗粒级配进行了筛分试验，检测结果如下表所示：

本次碾压试验按设计指标现场控制土料的干密度不低于1.68g/cm3。压实度不低于98%的碾压标准进行控制。

5.2试验场地选择及布置

本次碾压试验场地选在进出水口左侧▽560.0m场地平台。场地基础首先用推土机推平整理、用振动碾将试验场地基础碾压密实不变形。整体试验场地根据料场分区段，每个区段区域面积18m×30m。

5.3试验组合

全风化料试验每块场地共分三个区段。每区段面积6m×30m，分别编号：A、B、C，每区段分为三个碾压单元：对应不同的碾压遍数(n6、n8、n10)、不同的铺土厚度(40cm、50cm、60cm)。试验组合形式如下图所示：

5.4试验过程

在三个试验区段由推土机和挖掘机配合铺筑不同料场的的代表性土料，铺料厚度分别为40cm，50cm，60cm，在每个碾压单元先静压2遍，再分别振动碾压4、6、8遍(总遍数为6、8、10遍)，每个碾压单元分别取样5组，做干密度及含水率试验，并做好记录。碾压运行方式：碾压机械行进速度不大于4km/h，采用进退错距法，错距宽度b=0.25m。

5.5碾压设备

碾压试验采用施工时拟用的振动平碾，其规格型号详见下表。

5.6试验检测内容

每个碾压试验单元按计划要求遍数碾压完毕后，按《水电水利工程土工试验规程》DL/T5355-2006标准的试验方法进行取样检测，检测方法采用环刀法。并遵照《碾压式土石坝施工规范》DL/T5129-2013标准要求，测定每一单元的压实后的湿密度、含水率、干密度等数据成果。对土料压实厚度变化设置方格网布网测量，方格网尺寸2×3m，每个布测19个点，土料压实厚度变化测量成果见下表5.6-1。具体试验成果见碾压试验压实度检测成果汇总表(表5.6-2)，并根据数据成果绘制碾压遍数与沉降量关系曲线图(见下图5.6-1)、碾压遍数与干密度关系曲线图(见下图5.6-2)、碾压遍数与压实度关系曲线图(见下图5.6-3)。

6、现场碾压试验成果分析

试验结果显示均匀风化料压实干密度随碾压遍数的增加而增大，随铺料厚度增加而减小。相同铺料厚度下，压实干密度随碾压遍数增加而增加，且随着碾压遍数的增加，其压实干密度的增加幅度减小，说明压实干密度随着碾压遍数的增加越来越接近风化料的干密度最大值，在同一碾压遍数下，干密度则随着铺料厚度的增加而减小。试验过程中，碾压遍数为10遍时，碾压单元个别部位有剪力破坏现象。

综合以上试验成果及现场碾压情况我部提出以下建议：

(1)全风化料铺料厚度为40cm，其碾压遍数为8遍(静2动6)压实效果最佳，检测成果完全满足设计98%压实度要求，建议选取。

(2)压实机械采用LG522A自行式振动平碾可行。

(3)碾压方式采用进退错距法，错踞0.25m，行车速度3~4km/h。

(4)天然含水率控制范围宜选12.0~16.0%内，如含水率过高或过低影响碾压效果，应采取相应施工措施。

(5)当料场改变或变化时，应重做碾压试验，重新调整施工参数，做到施工参数选择合理，确保全风化料填筑质量。