海西州都蘭縣哇沿水庫粉質粘土心墻壩粘土料碾壓試驗報告

王永莉

【摘要】粉質粘土心墻壩的粘土料填筑施工中的壓實標準以干容重、壓實度控制，海西州都蘭縣哇沿水庫工程大壩填筑粘土料為設計單位指定的粉質粘土料場，通過各種現場試驗最終確定了適用的鋪料厚度及碾壓遍數。

【關鍵詞】海西州都蘭縣哇沿水庫工程；粘土心墻壩；粘土料；填筑；現場試驗；鋪料厚度；碾壓遍數

1、工程概況

都蘭縣哇沿水庫位于都蘭縣察汗烏蘇河的中下游河段上，水庫壩址距下游的熱水鄉12.5km，交通條件較好。哇沿水庫總庫容為3337.9×104m3，屬于Ⅲ等中型工程。主要建筑物土石壩、溢洪道和放水洞為3級建筑物；主體工程內容包括粉質粘土心墻壩（壩高31.2m，壩長491m，壩頂寬度5m，壩頂高程3402.6m）。

2、試驗目的

2.1 粉質粘土

根據工地具體條件，核實粉質粘土料設計填筑標準的合理性，選擇合理的碾壓機械設備，確定經濟合理的施工參數（碾壓機械、鋪料厚度、碾壓遍數等），并提供完善的施工工藝和措施。

3、試驗依據

3.1 《碾壓式土石壩施工規范》DL/T5129-2013

3.2 《土工試驗規程》SL237-1999

3.3 《水利水電工程施工測量規范》（DL/T5173-2003）

3.4 《水電水利工程粗粒土試驗規程》DL/T5356-2006

3.5 施工技施圖紙（MSGY-JS-SG-10）

3.6 設計提供的現場碾壓實驗任務書

3.7 設計施工詳圖圖紙及相關技術要求

3.8 監理工程師、業主、設計等下達的指令等

4、試驗所需人員、試驗儀器、機械設備

4.1 試驗所采用的機械表

挖掘機（CAT-140）1臺，自卸車（22m3）2臺，裝載機（ZL50）2臺，振動凸塊碾（LG522B型、擊振力400/225KN） 1臺，灑水車（16t）1臺，推土機（D16）1臺。

4.2粉質黏土試驗所采用的試驗測量儀器設備

電子臺秤（50kg/0.01g）1臺，電子天平（2000g/0.01g）1臺，環刀，鋁盒（3 cm）44個，削土刀2把，毛刷2個，鐵錘（8磅）4把，酒精（純度95%）50 kg，鐵鍬4把，十字鎬4把，全站儀（GTS-102N）1套。

5、試驗前期準備

5.1 填筑料源

海西州哇沿水庫工程土石壩填筑粉質粘土用料為業主及設計單位指定的粉質粘土料場，粉質粘土料場距壩址1km左右，表層無效層為100cm左右，下部有效層厚度平均為3.5m。

5.2 填筑料復核試驗

現場碾壓試驗之前，從粘土料場不同的三個部位抽樣送檢至青海江海質量檢測有限責任公司進行擊實試驗，經檢測最大干密度為1.81g/cm3，最小干密度為1.76g/cm3，平均干密度為1.78g/cm3；最大含水量為16.7%，最小含水量為15.9%，平均含水量為16.3%；從整體看填筑料滿足壩體填筑料設計要求。

5.3 試驗場地選擇與劃分

碾壓試驗場地選擇在大壩上游，場地大小為50×20m，其中每10×5 m做為一個試驗單元進行碾壓試驗，試驗區的兩側有足夠的空間滿足停車和錯車需要，試驗場地以10m×5m的3個試驗區（共9個組合）進行碾壓試驗，區與區之間留1m過渡帶。

基礎經過碾壓經取樣達到設計干容重后作為試驗場地，其表面平整度控制在±10㎝內。對試驗場地進行驗收后，測量人員在平坦、堅實的基礎面上用白灰進行放線，將不同鋪層厚度的取樣斷面引出試驗場地以外，進行標識；在試驗場地內布置1×1m的方格網測點，以便測量基礎相對高程和壓實后的相對高程，得出沉降量。

6、碾壓試驗方法及參數組合

6.1 試驗參數的確定

根據設計要求、規范標準要求及以往的施工經驗，試驗方法采用逐漸收斂法，即固定碾重和一種鋪土厚度，選擇三種碾壓遍數進行試驗。初步擬定鋪料厚度、含水率及碾壓遍數等參數，振動碾的行駛速度根據土料情況控制在慢速檔，行駛速度為2.0～3.0Km/h。碾壓采用進退錯距法碾壓，為避免漏壓、欠壓，嚴格控制錯距寬度，錯距寬度可按以下公式控制。

b=B/n

式中：b 錯距寬度m； B 碾滾凈寬m； n 設計碾壓遍數

現場通過對三種鋪土厚度、三種碾壓遍數進行組合試驗，經試驗取得在同種碾壓機械下，含水率、鋪土厚度、碾壓遍數的最優值。選擇既滿足設計要求，又經濟合理的碾壓參數作為施工參數。根據土石壩碾壓施工規范規定，土石壩填筑合格率為90%以上，所以試驗的平均干容重應高于規定的填筑標準值，同時實際施工條件也與試驗時有所不同，碾壓試驗控制干容重的合格率應稍高于設計標準（一般可為5%左右），考慮碾壓試驗不能與施工條件完全一致，粉質粘土試驗控制干容重、壓實度的合格率為100%。

6.2 取樣布置及方法

按《碾壓式土石壩施工規范》DL/T5129-2001要求，粉質粘土料每一組試驗均取樣11個點，共取樣99個點；采用梅花形布置。

7、試驗成果整理分析

7.1 粉質黏土

7.1.1 粘土料鋪料厚度、碾壓遍數、含水量、干容重、關系曲線圖

7.1.3 粉質粘土試驗結果分析

（1）鋪料厚度對干容重的影響較為明顯，鋪料30cm、40cm、50cm時，碾壓6、8遍時干容重、壓實度都滿足設計填筑要求，從經濟、節約成本方面考慮，鋪土厚度采用40cm。

（2）碾壓遍數對干密度、壓實度的影響更為明顯，三種鋪料厚度，在碾壓8遍時，普遍比碾壓4遍、6遍干容重更容易達到設計要求。碾壓8遍時與碾壓4遍相比區別較為明顯，與碾壓6遍相比區別不明顯，但存在增加成本因素。碾壓4遍時在實際施工時控制不嚴很容易出現漏壓情況，質量很難保證，碾壓8遍時，表面未出現任何破壞現象。

（3）層間結合情況，當鋪料30cm、40cm碾壓4遍時，干容重合格率分別為81.8%、90.9%，達不到設計填筑要求；碾壓6遍、8遍時，層間碾壓密實，結合良好，干容重合格率100%。 在相同的鋪料厚度下，碾壓6遍即可達到設計干密度、壓實度的指標。考慮施工過程中的不確定因素與碾壓試驗有差別，為確保工程質量，碾壓遍數采用8遍。

（4）從含水量與干容重關系圖看，隨著含水量的增加，干容重有逐漸下降趨勢，含水量增加，在碾壓過程中出現“彈簧土”現象，碾壓質量會降低；

（5）從沉降量與碾壓遍數的關系圖可以看出，鋪料厚度相同時，沉降量隨碾壓遍數的增加而增大；在碾壓遍數相同時，沉降量隨鋪土厚度的增加而增大。

7.1.4 試驗結論

根據試驗結果分析，滿足粉質粘土料填筑質量指標的控制標準及施工參數如下表，施工過程中按此施工參數進行控制：

8、粉質粘土復核試驗

為復核確定試驗參數的合理性，現場鋪料40cm、碾壓8遍后，用選定好的施工機具進行碾壓后取樣檢測。檢測復核成果滿足設計填筑指標要求。

9、填筑時應采取的施工工藝及質量保證措施

（1）施工時嚴格按施工規范進行施工；

（2）嚴格按確定的碾壓參數控制鋪料厚度、碾壓遍數及含水量；

（3）應采取措施嚴控料場的含水量，以防碾壓時出現泛漿或“彈簧”現象；

（4）嚴格遵照試驗方法中提出的鋪料方法、錯車和碾壓方法碾壓，垂直碾壓方向搭接寬度應不小于0.3～0.5m；順碾壓方向搭接寬度應不小于1～1.5m，不允許漏壓，碾壓遍數不得少于8遍，分區碾壓時應做好明顯標記；

（5）振動碾應順壩軸線方向碾壓，行駛速度控制在2.0～3.0Km/h，嚴格控制錯距，定期檢查振動碾工作性能，以防欠壓、漏壓；

（6）不同填筑料縱橫向結合部位，宜采用臺階收坡法，每層臺階寬度不小于1.0m；

（7）分段填筑時，各段土層之間應設立標志，以防漏壓、欠壓和過壓，上下層分段位置應錯開；

（8）振動碾無法壓到的部位（壩肩處、大壩與岸坡或混凝土建筑物結合部位）應使用夯板，采用連環套打法夯實；

（9）粘土施工時，鋪設下一層料時，上一層表面必須進行刨毛處理，用凸塊振動碾碾壓；

（10）加強上、下結合層面干容重檢測；

（11）粉質粘土用進占法鋪料；含水量宜控制在14.3～17.3%之間，最容易滿足設計和經濟施工的要求；

（12）環刀法使用的環刀和鋁盒應定期進行校準；

（13）質量檢測的儀器及操作方法，應嚴格按《土工試驗規程》SL237-1999進行；

（14）壩體壓實檢查應嚴格按《碾壓式土石壩施工規范》DL/T5129-2001要求執行。