某大壩心墻過渡料室內(nèi)及現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)研究

孫宏昌

（巴音郭楞蒙古自治州水利水電勘測設(shè)計(jì)院，新疆 庫爾勒 841000）

1 工程概況

某水利樞紐工程水庫總庫容1.27 億m3，為大（一）型水利樞紐工程[1]。擋水大壩采用瀝青混凝土心墻壩，最大壩高128.8 m，壩長205 m。壩體填筑材料依次分為：上下游砂礫料填筑區(qū)、心墻上下游過渡料填筑區(qū)、瀝青混凝土心墻、利用料填筑區(qū)、貼坡排水、下游混凝土網(wǎng)格梁干砌石護(hù)坡。其中大壩填筑料主要工程量為：砂礫料填筑量約312.8 萬m3，過渡料約16.1 萬m3，為了有效指導(dǎo)施工，保證大壩心墻過渡料施工質(zhì)量，對大壩心墻過渡料進(jìn)行室內(nèi)干密度試驗(yàn)和現(xiàn)場碾壓工藝試驗(yàn)。

2 過渡料室內(nèi)試驗(yàn)

2.1 過渡料設(shè)計(jì)級配包

本次選取過渡料上包線礫石含量60.0%、下包線礫石含量75.0%、平均線礫石含量67.5%，增加上平均線礫石含量63.8%和下平均線礫石含量71.3%的5 條級配線進(jìn)行室內(nèi)相對密度試驗(yàn)，過渡料設(shè)計(jì)級配顆粒分析統(tǒng)計(jì)表見表1，過渡料設(shè)計(jì)級配曲線匯總見圖1。

圖1 過渡料設(shè)計(jì)級配曲線匯總圖

2.2 過渡料室內(nèi)最小、最大干密度試驗(yàn)

過渡料最小、最大干密度試驗(yàn)采用室內(nèi)振動臺法進(jìn)行試驗(yàn)[2]，試驗(yàn)密度桶為直徑51.5 cm、高50.0 cm、壁厚0.5 cm 的鋼桶。試驗(yàn)步驟如下：（1）將砂礫料經(jīng)人工分級篩分后，按照設(shè)計(jì)級配包線進(jìn)行摻配；（2）人工松填裝入試驗(yàn)桶內(nèi)，分別測得各設(shè)計(jì)包線級配料最小干密度；（3）最后在試驗(yàn)桶上放加重蓋板和加重物，其總壓力為14 kPa，振動臺上振動大于8 min 后，計(jì)算壓實(shí)后試樣體積，測得各設(shè)計(jì)級配包線最大干密度。過渡料礫石含量、施工填筑干密度所對應(yīng)的相對密度控制標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 過渡料礫石含量、施工填筑干密度所對應(yīng)的相對密度控制標(biāo)準(zhǔn)

3 過渡料碾壓工藝及試驗(yàn)成果分析

3.1 過渡料現(xiàn)場碾壓工藝

本次大壩心墻瀝青混凝土及過渡料碾壓工藝試驗(yàn)場地選在瀝青混凝土拌和站東側(cè)約200 m 附近進(jìn)行，選擇地勢相對較平整的基礎(chǔ)面，采用推土機(jī)推平，人工配合機(jī)械精平后26 t 碾碾壓20 遍以上，基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)不再沉降。施工主要機(jī)械包括JLB2000 型強(qiáng)制瀝青攪拌設(shè)備、履帶式攤鋪機(jī)、振動壓路機(jī)、液壓夯、反鏟、運(yùn)輸車輛等，主要設(shè)備性能和技術(shù)參數(shù)不再詳述。

本次試驗(yàn)段長31 m，寬9.3 m，中間澆筑1.3 mC20 水泥混凝土基礎(chǔ)面，兩側(cè)各規(guī)劃4.0 m 寬過渡料區(qū)，模擬大壩心墻瀝青混凝土施工現(xiàn)場。根據(jù)規(guī)范要求和同類工程施工經(jīng)驗(yàn)[3]，為了和瀝青攤鋪機(jī)同時(shí)攤鋪，過渡料采用30 cm 鋪筑厚度，過渡料碾壓后厚度略微低于瀝青混凝土10 mm～20 mm。

3.2 過渡料試驗(yàn)成果分析

（1）過渡料碾壓工藝試驗(yàn)

過渡料碾壓工藝試驗(yàn)顆粒級配統(tǒng)計(jì)見表3，顆粒級配曲線見圖2。

表3 過渡料碾壓工藝試驗(yàn)顆粒級配統(tǒng)計(jì)表

圖2 過渡料碾壓工藝試驗(yàn)顆粒級配曲線圖

對比過渡料碾壓工藝試驗(yàn)顆粒級配統(tǒng)計(jì)表3、過渡料碾壓工藝試驗(yàn)顆粒級配曲線圖2 可以看出，過渡料最大粒徑均≤80 mm。檢測＜5 mm 顆粒含量最小值26.8%，最大值38.0%，平均值32.2%，滿足＜5 mm 顆粒含量為25%～40%的設(shè)計(jì)要求。檢測＜0.075 mm 顆粒含量最小值2.5%，最大值4.7%，平均值3.8%，滿足＜0.075 mm 顆粒含量≤5%的設(shè)計(jì)要求，過渡料級配連續(xù)。建議在后期的過渡料生產(chǎn)中，嚴(yán)格控制過渡料級配，根據(jù)砂礫料料場復(fù)查合理開采制備過渡料。在加工過渡料時(shí)應(yīng)控制篩網(wǎng)孔徑，控制最大粒徑≤80 mm。

（2）過渡料碾壓工藝試驗(yàn)成果匯總分析

通過試驗(yàn)現(xiàn)場觀察和過渡料碾壓工藝試驗(yàn)相對密度檢測成果可知，過渡料鋪料厚度30 cm，碾壓12 遍滿足相對密度≥0.88 的設(shè)計(jì)指標(biāo)。鋪料厚度30 cm，相對密度隨著碾壓遍數(shù)的增加而增大，沉降量隨著碾壓遍數(shù)的增加而減小，整體符合規(guī)律。現(xiàn)場碾壓工藝試驗(yàn)試坑側(cè)壁較密實(shí)，無架空現(xiàn)象。綜合考慮，為了保證瀝青混凝土心墻過渡料壓實(shí)質(zhì)量，過渡料碾壓選擇靜2動12 靜2 遍進(jìn)行控制，施工時(shí)碾子先對兩側(cè)過渡料靜壓2 遍，再碾壓完瀝青混合料，最后在振動碾壓過渡料，碾壓速度不大于1.5 km/h。

3.3 過渡料施工控制參數(shù)

人工、機(jī)械攤鋪30 cm，機(jī)械碾壓靜2 動≥12 靜2 遍，搭接寬度不小于20 cm。壓路機(jī)行駛速度不大于1.5 km/h。過渡料碾壓工藝試驗(yàn)推薦施工控制參數(shù)見表4。

表4 過渡料碾壓工藝試驗(yàn)推薦施工控制參數(shù)表

4 結(jié)論及建議

通過室內(nèi)及現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)分析可知，選擇設(shè)計(jì)級配包線范圍內(nèi)過渡料礫石含量、施工填筑干密度滿足施工要求；現(xiàn)場過渡料攤鋪、碾壓施工工藝、溫度控制等各項(xiàng)指標(biāo)是合理可行的，壓實(shí)后過渡料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)要求。本試驗(yàn)是依據(jù)設(shè)計(jì)的干密度進(jìn)行的，在具體施工中如果出現(xiàn)級配和密度呈現(xiàn)顯著差別時(shí)，則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況作進(jìn)一步研究。