清林徑引水調蓄工程不同材料碾壓試驗成果分析

鄒志浩

(深圳市水務工程檢測有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引 言

碾壓土石壩是常見的壩型，具有經濟、適應性強等優勢[1]。土料作為碾壓土石壩的主要組成部分，其碾壓后的效果對土石壩穩定性影響較大。為了保證土料碾壓效果，提前進行試驗是非常必要的[2-5]。通過試驗，可為施工參數確定提供參考。影響土料碾壓效果的因素眾多，虛鋪厚度和碾壓遍數是其中的主要因素。清林徑引水調蓄工程土石壩規模大、數量多，為了選取適宜的施工措施保證土料碾壓質量和施工速度，制定了多組碾壓試驗，通過試驗成果確定合理的施工工藝參數。

1 工程概況

清林徑引水調蓄工程位于深圳市龍崗區中北部龍崗河支流石溪河的中上游段，庫區屬深圳市北部低丘陵地區清林徑低丘陵地貌小區，庫區大多山體雄厚且坡度和緩，高程42-122m。清林徑水庫總庫容1.86億m3，興利庫容1.68億m3，死庫容0.05億m3，正常蓄水位79.0m，死水位51.0m,水庫水位最大消落深度28m。1#壩為原清林徑水庫副壩，2#壩是原清林徑、黃龍湖水庫主壩，這兩座壩是厚心墻土石壩，主要是加高培厚施工。新建3#-5#壩，其中4#壩為堆石壩，3#、5#壩為均質土壩。大壩總長1288.8m,最大壩高47.8m，壩頂高程82.0-83.2m，最大壩頂寬8m。溢洪道位于1#壩左壩肩，寬頂堰，堰頂高程77.0m，堰凈寬12.0m，全長1059m。1號、3#-5#防汛道路，1#、2#上壩道路為永久道路，該標段道路總長3.526km，為混凝土路面，寬3.5m或6.0m，路肩為土路肩，寬1.2m或0.75m。

2 碾壓試驗

2.1 壓實參數和實驗組合

1)壓實施工參數：防滲土料鋪土厚度分別為40cm、45cm二種，碾壓變數分別為5遍、6遍。壩殼料鋪料厚度分別為40cm、50cm，碾壓遍數分別為6遍、7遍、8遍。反濾料的虛鋪厚度為40cm，碾壓遍數3遍、4遍、5遍。

2)實驗組合：采用淘汰法，即每次只變一種參數，固定其它參數，通過實驗求出該參數的適宜值，以同樣的操作，變動另外一個參數，用實驗求出第二個參數的適宜值，以此類推，待各項參數選定后，用選定參數進行復核實驗，用此方法的優點是實驗總數較少。本次試驗采用天然含水量進行。

2.2 實驗場地選擇和實驗步驟

根據現場實際情況，將防滲料、壩殼料、反濾料在同一場地進行試驗，場地選擇在1號壩下游靠近1-1上壩路一側較平坦區域測量放線出20m×30m的試驗場地。

1)實驗場地的要求：場地應平坦，地基堅實；用實驗料先在地基上鋪壓一層厚30cm土料并壓實，將這一層作為基層，然后在其上進行碾壓試驗。

2)實驗場地的面積要求和布置：

根據設計要求，黏土料碾壓試驗場地要求每個組合至少2m×5m，壩殼料要求試驗場地為4m×8m，試驗現場給個組合的面積均為5m×10m,能滿足各種料的場地要求。

具體實驗步驟如下：采用進退錯距法碾壓，靜壓時不錯距，碾壓方向平行于縱軸線。振動碾壓速度控制在2km/h以內，垂直碾壓方向搭接寬度0.3-0.5m，平行碾壓方向搭接寬度1.0-1.5m。先用振動平碾(凸塊)靜壓兩遍，再用振動碾壓，直到所規定的碾壓遍數，并觀測沉降量，做好記錄；完成所規定的碾壓遍數后，取樣由環刀進行取樣，取樣部位在壓實層的下部。每一組取5個，同時記錄壓實層厚度。

表1 黏土心墻(含高塑性黏土)料碾壓試驗參數組合

表2 強風化壩殼料碾壓試驗參數組合

表3 反濾料碾壓試驗參數組合

3 碾壓試驗成果整理

通過現場的碾壓試驗，各種料的碾壓參數作如下：

3.1 黏土心墻料

表4 2號壩第一施工區碾壓試驗結果

表5 1號料場黏性土碾壓試驗結果

1)2號壩第一施工區土料采用20T單光輪振動碾，虛鋪厚度為45cm，碾壓6遍，最大干密度為1.85g/cm3，最優含水率為14.1%，施工含水率控制在12.1%-17.1%。機械行駛速度控制在2km/h以內。

2)1號料場設計圖規劃的III區、IV區、V區和VI-A部分區域土料采用20T單光輪振動碾，虛鋪厚度為45cm，碾壓5遍，最大干密度為1.77g/cm3，最優含水率為16.3%，施工含水率控制在14.3%-19.3%。機械行駛速度控制在2km/h以內。

3)1號料場1-3區域(立面位置)下部夾層土料采用22T凸塊振動碾，虛鋪厚度為45cm，碾壓5遍，最大干密度為1.72g/cm3，最優含水率為18.1%，施工含水率控制在16.1%-21.1%。機械行駛速度控制在2km/h以內。

表6 1料場2-1區域土料試驗結果

4)1號料場全風化粉土質砂采用22T凸塊振動碾，虛鋪厚度為45cm，碾壓6遍，最大干密度為1.82g/cm3，最優含水率為15.3%，施工含水率控制在13.3%-18.3%。機械行駛速度控制在2km/h以內。

5)高塑性黏土料，采用1號料場1-3區域下夾層土料。采用22T凸塊振動碾配合人工小型振動碾壓實，虛鋪厚度為45cm，碾壓5遍，最大干密度為1.62g/cm3，最優含水率為20.9%，施工含水率控制在18.9%-23.9%。機械行駛速度控制在2km/h以內。

表7 1號料場壩殼料碾壓試驗結果

3.2 強風化壩殼料

1號料場強風化壩殼料采用22T振動平碾，虛鋪厚度為40cm，碾壓8遍，最大干密度為1.95g/cm3，最優含水率為10.3%，施工含水率控制在8.3%-13.3%。機械行駛速度控制在2km/h以內。

3.3 其它試驗土料

1號料場1-3區域(立面位置)全風化和強風化接觸料(即上下兩個黏土夾層之間)虛鋪40cm、45cm，碾壓6遍、7遍、8遍，壓實度均不能達到壓實度98%的設計要求，建議不作為防滲心墻料使用。

表7 大壩填筑各種土石料碾壓參數表

4 結 論

結合清林徑引水調蓄工程實際情況，現場對土料進行碾壓試驗以確定合理的施工工藝參數。根據現場碾壓試驗結果可以得知：在虛鋪厚度一定的情況，碾壓遍數越多沉降量越大；在碾壓遍數、虛鋪厚度一定的情況下，含水率越接近最優含水率壓實度越大。針對不同的區域選取不同的施工參數，可以保證碾壓效果。