烏拉斯特水庫過渡料碾壓試驗

許玉梅

前言：

烏拉斯特水庫位于新疆北部，總庫容1518萬m3，最大壩高69.3m。工程規模為Ⅲ等中型工程 。主要建筑物為擋水大壩、導流洞、放水洞和溢洪道。大壩為瀝青混凝土心墻土堆石壩。瀝青混凝土心墻兩側分別填筑2m寬過渡料，過渡料外填筑爆破堆石料。過渡料填筑量為7.8萬m3，爆破堆石料填筑量為155萬m3。由于過渡料填筑量可觀，研究過渡料的碾壓指標對于保證工程質量的同時降低工程投資具有重要意義。

1、碾壓試驗目的

1）通過碾壓試驗驗證填筑材料設計壓實標準合理性。2）通過碾壓試驗選擇合適的填筑壓實機械。3）確定適宜經濟的施工壓實參數。4）研究和完善填筑的施工工藝和措施，并制定填筑施工的實施細則。

2、試驗場地布置

機械攤鋪碾壓試驗場地布置在大壩瀝青心墻上游左壩肩段，場地長30m，寬12m。試驗區按照三種不同碾壓遍數共3個試驗組合，每個試驗組合場地為10×4m進行攤鋪過渡料。

3、試驗用料及碾壓機械

試驗用過渡料采用當地“181團”料場混合料。碾壓機械為江蘇駿馬壓路機械有限公司的YZC3振動碾，壓路機的技術性能參數見下表。

4、鋪料、碾壓

根據規劃好的鋪料區域，在料場用挖掘機進行挖裝，自卸汽車倒運，挖掘機和鋪料機進行鋪料。振動碾行走速度控制在25-30m/min，前進后退一次算兩遍，按照方案分區域進行碾壓。

5、試驗及成果分析

1）測試項目及成果整理

測試項目包括壓實后含水量、干密度等。含水量測定采用烘干法；干密度采用灌砂法測定；干密度測定完后用全料進行篩分求得P5含量值。相對密度試驗，采用人工松填法測定最小干密度，采用振動臺法測定最大干密度。

根據試驗數據，以鋪料厚度為參數，

砂礫料相對密度試驗采用人工松填法求得其在各P5含量時的最小干密度，用機械振動臺法求得其在各P5含量時的最大干密度，通過計算，繪制填筑料Dr-P5-ρd關系曲線。

相對密實度由于考慮了顆粒級配的影響，所以在理論上是較完善的，可以較準確地判斷無黏性土密實度。但是在測定最大孔隙率和最小孔隙率時，人為因素影響很大，試驗結果不穩定，誤差較大，而最困難的是現場取原裝土樣，一半條件下不可能完全保持粗粒土的天然結構，尤其在地下水位以下，取原狀土樣更加困難。因此具體試驗操作應嚴格按照根據《土工試驗規程》SL237-1999進行操作。

選用代表性土樣在105-110℃下烘干并分級貯存。篩分過程中應使弱膠結的土樣能充分剝落。

對粒徑小于10mm的烘干土，采用固定 體積法。將拌勻的土樣，從漏斗管嘴均勻徐徐的注入試樣筒。注入時隨時調整漏斗管口的高度，使自由下落的距離保持在2-5cm之間。同時要從外側向中心呈螺旋線移動，使土層厚度均勻增高而不產生大小顆粒分離。當充填到高出筒頂約25mm時，用鋼直刀沿筒口刮去余土。注意在操作時不得擾動試樣筒稱筒及試樣總質量。對粒徑大于10mm的烘干土，采用固定體積法。用大勺或小鏟將土樣填入試樣筒內。裝填時小鏟應貼近筒內土面，使鏟中土樣徐徐滑入筒內，直至填土高出筒頂，余土高度不應超過25mm為止。然后將筒面整平當有大顆粒露頂時，凸出筒頂的體積應能近似地與筒頂水平面以下的大凹隙體積相抵消，稱筒及試樣總質量。

最大干密度的測定有干法和濕法兩種方法。干法：先拌勻烘干土樣，將土樣裝填于試樣筒中，稱筒與試樣總質量。裝填方法與最小干密度的測定相同。通常情況是直接用最小干密度試驗時裝好的試樣筒，放在振動臺上，加上套筒，把加重蓋板放于土面上，依次安放好加重物。隨即將振動臺調至最優振幅0.64mm振動8min后，卸除加重物和套筒，測讀試樣高度，計算試樣體積。濕法：在烘干試料中加適量的水，或用天然的濕土進行裝樣。裝完試樣后，應立即振動6min。對于高含水率的土樣，為了防止某些土在振動過程中產生顆粒跳動，振動6min時，應隨時減小振動臺的振幅。振動后吸除土面上的積水，依次裝上套筒，施加重物，然后固定在振動臺上，振動8min后，依次卸除加重物與套筒。測讀試樣高度，稱筒與試樣總質量。取代表性土樣測含水率。

最大干密度與最小干密度測定應按規程的規定進行平行試驗。

3）試驗成果分析

從干密度與碾壓遍數關系曲線看出，在鋪料厚度一定的條件下采用3t振動碾，其干密度隨碾壓遍數的增大而增大，碾壓8遍時，相對密度最大。碾壓4遍時，相對密度可以達到Dr=0.77，碾壓6遍時，相對密度可以達到Dr=0.88，碾壓8遍時，相對密度可以達到Dr=1.00。結果見碾壓遍數與相對密度匯總表（見下頁表3）。

6、建議施工碾壓參數與結論

根據檢測結果分析，為滿足相對密度Dr≥0.8的設計要求，采用西安惠澤建設工程有限公司的攤鋪機進行鋪料，采用江蘇駿馬壓路機械有限公司的YZC3振動碾進行碾壓，

振動碾行車速度25-30m/min，靜碾2遍，動碾6遍。碾壓前含水率控制在4-6%作為過渡料填筑的施工控制參數。

對于料源組成相對穩定單一的料場，采用一組固定的指標對填筑進行控制是可行的，但是對于來源比較復雜、顆粒機配差別較大以及多個料場的料源，繼續采用一組固定的指標對填筑進行控制，則經常出現尚未完成設定的碾壓遍數，相對密度已經大于1或者反復碾壓也達不到設計指標的現象。本工程在試驗中出現相對密度大于1的數據，在施工過程中對于不同料場過渡料的應采用不同的碾壓試驗參數，以確保碾壓質量。

參考文獻：

[1]土力學 .黃河水利出版社，2002.

[2]土工試驗規程SL237-1999 .中國水利水電出版社，1999.