紅花爾基水利樞紐工程壤土心墻壩碾壓試驗(yàn)分析

車金麗+婁廣明

摘 要：本文介紹了壤土心墻壩碾壓試驗(yàn)?zāi)康摹⑹┕C(jī)械、工藝參數(shù)組合以及試驗(yàn)檢測(cè)、成果分析，心墻填筑是土石壩施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵，直接關(guān)系到碾壓式土石壩的防滲效果，填筑前必須重視心墻的碾壓試驗(yàn)工作。

關(guān)鍵詞：壤土；心墻壩；碾壓試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TV544 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）15-0101-02

1 工程概況

紅花爾基水利樞紐工程是伊敏河上唯一的控制性樞紐工程，是一座具有供水、防洪、防凌、發(fā)電、灌溉效益的綜合利用工程。樞紐工程總體布置：攔河大壩位于主河床，溢洪道、發(fā)電引水洞、電站位于大壩左岸岸坡（或坡腳），泄洪導(dǎo)流洞、工業(yè)供水洞位于大壩右岸[1]。大壩為壤土心墻砂礫石壩，最大壩高32.2m，壩頂長(zhǎng)1008.35m。

2 壤土心墻料碾壓實(shí)驗(yàn)

2.1 現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)

2.1.1 試驗(yàn)場(chǎng)地

壤土碾壓試驗(yàn)選在已驗(yàn)收合格的填筑面上，試驗(yàn)塊面積120×8m2，場(chǎng)地平整，基面堅(jiān)實(shí)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組合10×4m（長(zhǎng)×寬），測(cè)量人員測(cè)平放線。由于碾壓時(shí)產(chǎn)生側(cè)向擠壓，因此試驗(yàn)區(qū)的兩側(cè)各留出一碾寬，順碾壓方向的兩端預(yù)留出4m的距離。

2.1.2 試驗(yàn)用料

壤土碾壓試驗(yàn)采用2#壤土料場(chǎng)土料，試驗(yàn)壤土料用量850m3，土料含水量在11.0～17.0%范圍內(nèi)。

2.1.3 試驗(yàn)方法

（1）碾壓試驗(yàn)于2008年7月16日開始。首先根據(jù)室內(nèi)最大擊實(shí)成果制備和選擇含水率符合試驗(yàn)要求的土料進(jìn)行碾壓試驗(yàn)；

（2）壩料開采和運(yùn)輸：采用1.6m3反鏟挖掘機(jī)裝20t自卸汽車運(yùn)輸壤土料，進(jìn)占法卸料，汽車在填筑土料面上行駛，有效選擇上壩行駛速度，行駛路線；

（3）鋪料碾壓：采用160型推土機(jī)攤鋪土料，控制推土機(jī)在填筑面的行走速度，減少對(duì)已攤鋪土料的擾動(dòng)，并控制鋪料厚度偏差不大于鋪料厚度的10%。將不同鋪料厚度的料區(qū)進(jìn)行相同遍數(shù)的碾壓，采用自行式振動(dòng)碾進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓。碾壓行走速度<2.0km/h，控制垂直碾壓方向搭接寬度不小于0.3m～0.5m。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果論證該壓實(shí)機(jī)械對(duì)該種土的壓實(shí)密度、層間結(jié)合情況等[2]。

2.1.4 現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)

（1）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)壤土的壓實(shí)密度；

（2）抗?jié)B；

（3）抗剪。

取樣試驗(yàn)采用環(huán)刀法，分三層取樣，即壓實(shí)土的下10cm、下20cm和底部，取樣時(shí)環(huán)刀要垂直進(jìn)入土體，環(huán)刀內(nèi)壁與土體緊密接合，嚴(yán)禁松動(dòng)，缺土。采用烘干法檢測(cè)含水量，稱量設(shè)備為電子天平，精度為0.001g。

2.1.5 現(xiàn)場(chǎng)描述

填筑壤土料采用自卸汽車沿指定運(yùn)輸線路進(jìn)入填筑面，后退進(jìn)占梅花卸料，T160推土機(jī)攤鋪平倉(cāng)，試驗(yàn)人員隨時(shí)檢查控制鋪料厚度；振動(dòng)凸塊碾進(jìn)退錯(cuò)距壓實(shí)，每個(gè)試驗(yàn)層面靜壓2遍，振壓4遍、6遍、8遍。振動(dòng)凸塊碾碾壓行走速度<2.0km/h，振動(dòng)過(guò)程中，振動(dòng)碾碾輪前、兩側(cè)土體無(wú)異常變化，側(cè)向擠壓變形小，土料跳高度1.5～3.0cm。各試驗(yàn)倉(cāng)面均無(wú)黏碾、彈簧土、表面龜裂；碾壓后的填筑面表面風(fēng)干厚度3.0cm左右，人工與機(jī)械配合刨毛，灑水侵透后再鋪下一層土料。碾壓8遍后，不同的鋪土厚度均出現(xiàn)不同程度的柱形剪切面，平均直徑4cm左右。車道部位有剪切破壞現(xiàn)象，反鏟把這個(gè)部位的土料重新翻開鋪平，灑水后碾壓觀察層間結(jié)合良好。

2.2 試驗(yàn)成果分析

2.2.1 壤土的物理力學(xué)性能

在料場(chǎng)取壤土試樣進(jìn)行物理力學(xué)指標(biāo)檢驗(yàn)，成果列于附表。壤土物理力學(xué)性能指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。

2.2.2 填筑碾壓施工

采用160推土機(jī)攤平，對(duì)鋪土有一定預(yù)壓作用，凸塊振動(dòng)碾壓施工。

2.2.3 鋪土厚度40cm，填土碾壓前含水率在11%～17%范圍內(nèi)時(shí)

（1）以YZ18F振動(dòng)碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動(dòng)碾以<2.0km/h的速度動(dòng)壓4遍，壓實(shí)后實(shí)測(cè)厚度32～36cm，在碾壓層10cm、20cm、25cm深度取樣三個(gè)，共取樣23組，壓實(shí)密度1.75～1.89g/cm3；

（2）以YZ18F振動(dòng)碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動(dòng)碾以<2.0km/h的速度動(dòng)壓6遍，壓實(shí)后實(shí)測(cè)厚度32～35cm，在碾壓層10cm、20cm、25cm深度取樣三個(gè)，共取樣33組，壓實(shí)密度1.76～1.85g/cm3；（3）以YZ18F振動(dòng)碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動(dòng)碾以<2.0km/h的速度動(dòng)壓8遍，壓實(shí)后實(shí)測(cè)厚度32～35cm，在碾壓層10cm、20cm、25cm深度取樣三個(gè)，共取樣6組，壓實(shí)密度1.69～1.84g/cm3；

根據(jù)取樣成果，同一取樣深度，同一碾壓遍數(shù)壓實(shí)密度波動(dòng)小，層間結(jié)合良好，碾壓8遍的壓實(shí)土局部有剪切破壞現(xiàn)象。根據(jù)以上成果認(rèn)為鋪土厚度40cm能滿足該種土料設(shè)計(jì)壓實(shí)度不小于0.98的要求，但不是最優(yōu)的施工參數(shù)。

2.2.4 鋪土厚度45cm，填土碾壓前含水率在11%～17%范圍內(nèi)時(shí)

（1）以YZ18F振動(dòng)碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動(dòng)碾以<2.0km/h的速度動(dòng)壓4遍，壓實(shí)后實(shí)測(cè)厚度37～41cm，在碾壓層10cm、20cm、30cm深度取樣三個(gè)，共取樣12組，壓實(shí)密度1.75～1.89g/cm3；

（2）以YZ18F振動(dòng)碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動(dòng)碾以<2.0km/h的速度動(dòng)壓6遍，壓實(shí)后實(shí)測(cè)厚度37～40cm，在碾壓層10cm、20cm、30cm深度取樣三個(gè)，共取樣25組，壓實(shí)密度1.76～1.90g/cm3；

（3）以YZ18F振動(dòng)碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動(dòng)碾以<2.0km/h的速度動(dòng)壓8遍，壓實(shí)后實(shí)測(cè)厚度37～40cm，在碾壓層10cm、20cm、30cm深度取樣三個(gè)，共取樣4組，壓實(shí)密度1.81～1.82g/cm3；endprint

根據(jù)取樣成果，同一取樣深度，同一碾壓遍數(shù)壓實(shí)密度波動(dòng)小，層間結(jié)合良好，壓實(shí)土無(wú)剪切破壞現(xiàn)象。根據(jù)以上成果認(rèn)為鋪土厚度45cm能滿足該種土料設(shè)計(jì)壓實(shí)度不小于0.98的要求。

2.2.5 鋪土厚度50cm，填土碾壓前含水率在11%～17%范圍內(nèi)時(shí)

（1）以YZ18F振動(dòng)碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動(dòng)碾以<2.0km/h的速度動(dòng)壓4遍，壓實(shí)后實(shí)測(cè)厚度42～45cm，在碾壓層10cm、20cm、35cm深度取樣三個(gè)，共取樣21組，壓實(shí)密度1.67～1.87g/cm3；

（2）以YZ18F振動(dòng)碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動(dòng)碾以<2.0km/h的速度動(dòng)壓6遍，壓實(shí)后實(shí)測(cè)厚度42～45cm，在碾壓層10cm、20cm、35cm深度取樣三個(gè)，共取樣34組，壓實(shí)密度1.66～1.90g/cm3；

（3）以YZ18F振動(dòng)碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動(dòng)碾以<2.0km/h的速度動(dòng)壓8遍，壓實(shí)后實(shí)測(cè)厚度42～45cm，在碾壓層10cm、20cm、35cm深度取樣三個(gè)，共取樣6組，壓實(shí)密度1.65～1.87g/cm3；層間結(jié)合處壓實(shí)密度不能滿足設(shè)計(jì)干密度要求：

根據(jù)以上成果認(rèn)為鋪土厚度50cm同一取樣深度，同一碾壓遍數(shù)壓實(shí)密度波動(dòng)大不能滿足該種土料設(shè)計(jì)壓實(shí)度不小于0.98的要求[3]。

2.3 壓實(shí)壤土抗剪、抗?jié)B性能

本體抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果內(nèi)摩擦角25度，粘聚力21.8KPa范圍，符合設(shè)計(jì)要求；層間結(jié)合部位的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果內(nèi)摩擦角25度，粘聚力25.8KPa，符合設(shè)計(jì)要求；本體抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果在1.32×10-6，符合設(shè)計(jì)要求；層間結(jié)合部位的抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果在3.49×10-6范圍，符合設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上述，現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)證明：該樞紐工程壩體使用的壤土符合設(shè)計(jì)要求，碾壓層質(zhì)量滿足規(guī)范要求，可以用于該壩體填筑，能夠保證該工程的壩體部位的順利施工。

參考文獻(xiàn)

[1]周立輝.某水庫(kù)瀝青混凝土心墻堆石壩工程壩料填筑質(zhì)量控制與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)[J].河南水利與南水北調(diào)，2011（08）：63-65.

[2]趙向波，王建.碾壓式瀝青混凝土防滲心墻施工模擬試驗(yàn)[J].水利水電技術(shù)，2011（06）：37-40.

[3]李志鑫，張保勝，于秀明.柏葉口水庫(kù)混凝土面板堆石壩壩料填筑碾壓試驗(yàn)[J].山西水利科技，2011（03）：21-23.endprint