水利工程面板堆石壩碾壓技術

何東智

摘要：新時期，水利工程的廣泛建設，利國利民。為了不斷提高施工水平，要重視結合有效的施工技術，以保證水利工程建設質量。目前水利工程傳統技術已不能將堆石體密實度進一步提高，而碾壓技術可以提高堆石的密實度，并可極大提高碾壓速度。

關鍵詞：水利工程;面板堆石壩;碾壓技術

引言

水資源是地球上最寶貴的資源之一，這里說的水資源是淡水資源。但是由于地理位置或者氣候環境的影響，水資源分布不均，導致有很多地方的淡水資源不足，這就需要水利工程發揮作用了。南水北調，三峽水利工程等等這些都是非常有名的水利工程，給人們的生活帶來很大的方便。

1我國在面板堆石壩方面的研究

我國在混凝土面板堆石壩的材料特性研究、本構關系模型建立和數值計算方面居世界先進水平。面板堆石壩的材料性質與以往有所不同;而剛性的厚度很薄的混凝土面板與堆石料及墊層過渡料之間的接觸面及其相互作用是這種壩型的關鍵技術問題。所以各種接觸面的本構關系模型在大量試驗的基礎上被提出和改進。在數值分析中，面板的應力、變形與開裂等往往是受到最大關注的問題。另一方面，堆石料濕化變形和隨時間持續的變形或稱為流變、蠕變性也被人們所發現和得到重視，因為這可能使面板的工作條件和狀態惡化，在本構模型和數值計算中不能不考慮到這一情況。沈珠江在堆石料室內試驗的基礎上，提出了指數衰減數學模型，并用這一模型計算天了生橋一級面板堆石壩，發現堆石體的流變可顯著地加大面板脫空的可能性。

2工程概述

某水電站樞紐擋水大壩為混凝土面板堆石壩，鋼筋混凝土面板堆石壩防浪墻頂高程為2666.0m，壩頂高程為2664.8m，最大壩高為88.8m，壩頂寬度8.0m，壩頂長217.39m，上游壩坡1：1.45，防浪墻斷面為“L”型重力式擋墻型式。壩體上游側設水平寬度為3.0m的墊層料和水平寬度為3.0m過渡料。其后為主堆石區和次堆石區。壩前混凝土面板采用C30混凝土，面板底部最大厚度為55cm，頂部最大厚度為30cm;在面板上游側2617.0m高程以下設置上游鋪蓋。后壩坡采用干砌塊石護坡。壩體底部最大寬度為243.26.m。為了確保本工程面板堆石壩的施工質量，特針對面板堆石壩的碾壓技術進行試驗分析。

3面板堆石壩的碾壓試驗

3.1碾壓試驗的目的

在本水電站面板堆石壩澆筑之前，必須通過碾壓試驗，從而為后期的碾壓施工提供合理的碾壓參數，確保面板堆石壩可以達到設計要求的壓實密度和孔隙率，在實驗過程中主要是對以下碾壓參數進行確定：（1）確定本工程合適的填筑壓實機械。（2）確定不同鋪料厚度的碾壓施工要求，確定最佳的鋪料厚度、灑水量和碾壓遍數。

3.2碾壓實驗的步驟和方法

（1）根據類似工程實踐經驗，碾壓施工前，應首先制定面板堆石壩碾壓施工的相關參數，然后采用逐步收斂法，調整其中一個參數產生連續性的變化，而保持其他參數固定不變，最終通過碾壓施工試驗得出面板堆石壩碾壓施工該參數的最佳取值。最后以此類推，對所有的與碾壓施工相關的參數逐一進行參數的最佳取值確定。并通過復核試驗，確保所采用的碾壓技術的相關參數均符合本工程的面板堆石壩設計要求。此外，本工程在對面板堆石壩的石料選擇方面，采用了上游料場作為面板堆石壩的主堆石料，上游砂礫石料場作為面板堆石壩的次堆石區砂礫石料，其他堆石料則采用了生產系統中的成品料。（2）碾壓試驗參數初擬定為：對于本工程面板堆石壩的主堆石區的鋪層厚度選擇80cm和100cm兩個碾壓試驗參數;對于本工程面板堆石壩的過渡區則選用40cm和50cm兩個碾壓試驗參數;對于本工程面板堆石壩的墊層區則選用30cm和40cm兩個碾壓試驗參數。在碾壓次數的參數選定方面，采用了6遍、8遍和10遍三個不同的試驗參數。（3）試驗場地布置：結合本工程實際特點，碾壓試驗在壩體外進行，具體位置選擇為大壩下游左岸河灘地附近一合適位置，其長度約為30m，寬度約為28m。對于每一個碾壓試驗鋪層厚度，均設置6遍、8遍和10遍三種試驗單元。同時為了便于對壓實沉降量的計算和測量，在試驗段的每個單元里均布置了長200cm，寬150cm的方格網。（4）布置方格網測點：首先采用長200cm，寬150cm的方格網對每一個碾壓試驗單元進行布置，并在面板堆石壩的試驗填筑區設置了一些控制基樁。為了便于采用水準儀測量面板堆石壩碾壓施工后的沉降測量，對每一個網格測點設置了不同的顏色和編號，并放置了水準尺墊。（5）碾壓：本工程采用振動碾壓技術進行施工，在碾壓過程中對振動碾壓技術相關的工作參數進行了詳細的記錄：①根據設計要求，對自行式振動碾壓車輛的形式速度、碾壓遍數以及加水量進行了控制;②在碾壓試驗過程中，應盡量確保不錯距碾壓，同時應確保在碾壓施工過程中處于同一個碾壓帶上，進行前進和后退的碾壓試驗;③對于相鄰的碾壓帶，應至少確保10%以上的振動滾筒寬度壓痕，同時注意避免重疊。（6）試驗檢測：根據碾壓實驗的要求，分別對不同碾壓次數，進行壓實干密度，含水量、滲透系數及顆粒級配等參數的測量和分析，且每一個碾壓試驗單元軍應用采用2個以上的數據的平均值作為最終的試驗值。

4面板堆石壩的碾壓施工

4.1工藝分析

（1）碾壓技術對面板壩墊層料、過渡料、主堆石料和次堆石料碾壓均適用。墊層料碾壓由于其上游邊緣對行駛振動碾比較危險，故墊層料可用振動碾碾壓，但由于振動碾只承擔這一部分的振壓，施工單一，可以與其它部分的沖碾施工速度相匹配。（2）沖擊碾壓要求的場地在長度方向要大于60m，才能達到所要求的銘牌速度;其寬度最小要求18m，以便能順利轉彎。（3）只要按前進法鋪料、推土機平場、無論三邊碾還是五邊碾都可直接進行碾壓而不需振動碾先進行平整。（4）邊角需要輔以振動碾和夯板輔助。一方面將這一輔助工作量減到最小，另一方面由于主體密實度大，邊角部分的楔形體體量很小，在壩軸方向一邊受基礎約束，另一邊受碾壓堆石主體的約束，其本身也比較密實，不可能有不利的變位產生。

4.2碾壓施工準備

（1）基底處理：由于本工程該試驗段為原河床段，地基為砂卵石地基，所以依據壩址填筑基礎面處理設計要求，對原地面進行碾壓密實。（2）測量放線：根據設計要求，對碾壓試驗場地邊線進行放線，并放好護樁和水準點，測量基礎面高程。

5結束語

在水利工程中，面板堆石壩因其具有防滲性能強，施工成本低等優點，在水利工程中的應用日漸廣泛，其施工質量的高低也備受社會各界的關注。而面板堆石壩的碾壓技術在選擇過程中，碾壓參數的不同，對面板堆石壩的干密度、滲透性能等的影響也不盡相同。因此，相關工作者在進行面板堆石壩施工過程中，必須重視碾壓技術的選擇，通過科學的試驗和計算，選擇符合當前年水利工程實際情況的碾壓技術，提高面板堆石壩的施工質量，確保水利工程的可持續發展。

參考文獻：

[1]國家電力公司水利水電規劃設計總院.混凝土面板堆石壩設計規范[M].北京：中國電力出版社，2000.

（作者單位：貴州水利實業有限公司）