沙龍水庫壩殼料碾壓試驗中相關問題的探討

劉軍

（云南省水利水電科學研究院 昆明 650228）

沙龍水庫壩殼料碾壓試驗中相關問題的探討

劉軍

（云南省水利水電科學研究院 昆明 650228）

碾壓試驗旨在復核設計確定的有關技術指標及施工工藝和各種參數，提出有關質量控制的技術要求和檢驗方法，制定有關的施工技術措施。本文簡要介紹了沙龍水庫壩殼料的碾壓試驗過程，對碾壓試驗中施工控制指標及密度檢測方法等方面出現的問題進行了初步探討，以期對類似工程在碾壓試驗中有所借鑒。

碾壓試驗 控制指標 施工參數

1 工程概況

沙龍水庫位于云南省楚雄彝族自治州祿豐縣勤豐鎮(zhèn)沙龍村上游2.5km處的沙龍河上，是一座以灌溉為主，兼顧工業(yè)供水、防洪和養(yǎng)殖的中型水庫，水庫總庫容1258萬m3，設計灌溉面積1520hm2。

水庫樞紐由高64.3m的粘土心墻板巖石渣壩、溢洪道、輸水隧洞和導流放空洞等建筑物組成。壩頂高程1937.30m，截水槽底板高程1866.00m，壩頂長175m，壩頂寬6m，上游壩坡坡比自上而下分別為1∶2.0、1∶2.2、1∶2.75、1∶3.2，下游壩坡坡比自上而下分別為1∶1.8、1∶2.0、1∶2.2、1∶2.0。

沙龍水庫為3等工程，工程樞紐區(qū)地震烈度為7度，建筑物抗震設防烈度為8度。水庫設計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準為1000年一遇。

2 壩殼料碾壓試驗

2.1 壩殼料物理力學指標

壩殼料為昆陽群黨組（Pt2m）青灰色（風化面呈褐黃色）板巖，硅質板巖，巖性變化不大，巖體為強—弱風化，最大干密度ρd=2.01~2.08g/cm3（均值2.04g/cm3），最小干密度ρd=1.37~1.40g/cm3（均值1.39g/cm3）。

2.2 壩殼料施工控制指標

根據《祿豐縣沙龍水庫工程大壩技施設計說明及施工技術要求》，壩殼料場施工控制指標見表1。

2.3 壩殼料碾壓試驗過程

2.3.1 施工參數的初步確定

根據施工單位碾壓機械設備，參考已建工程資料，初步確定碾壓試驗的壩殼料鋪土厚度分別為50cm、60cm和70cm，碾壓遍數為6遍、8遍和10遍，行車速度2.6km/h。

表1 壩殼料場施工控制指標

2.3.2 壩殼料密度及含水率測定方法

該工程施工單位用灌水法測定壩殼料密度，而灌水法使用普通塑料薄膜時薄膜不能緊貼凹凸不平的坑壁，并有折疊、皺紋等現象，使測得的密度偏大，為校核灌水法與灌沙法之間的差值，此次試驗采用灌水法與灌沙法同時進行，每場各檢測5個點，數據單獨統計。灌沙法坑直徑15～20cm，灌水法坑直徑25～40cm。壓后含水率試驗均采用烘干法取試樣進行試驗。

2.3.3 壩殼料密度及含水率試驗結果

鋪土厚度50cm、60cm、70cm，碾壓6遍、8遍、10遍的干密度、含水率取樣總數共88個（其中，灌水法45個，灌沙法43個），每層各遍數求平均值，統計數據見表2。

2.3.4 壩殼料含水率與干密度的關系

通過對壩殼料60個測點的干密度、含水率統計做散點分布圖，壩殼料干密度與含水率無明顯的相關關系，見下圖。

表2 壩殼料干密度、含水率統計

壩殼料含水率—干密度散點分布圖

3 壩殼料碾壓試驗中出現的問題及分析

3.1 密度測定方法對測定結果的影響

壩殼料現場密度檢測，一般可用灌沙法和灌水法。從現場試驗情況看，灌水法受試坑邊壁的影響，塑料薄膜不完全貼壁造成試坑體積偏小，密度檢測值偏大；由于碾壓面不水平，灌水體積誤差較大，直接影響了密度檢測值精度。通過對表2中的統計數據進行分析，灌水法較灌沙法數值偏大2%~10%。此次碾壓試驗最終以灌沙法測定的數據作為基礎數據。

3.2 施工控制指標與碾壓試驗得到的試驗值差異分析

從表2可以看出，經過不同鋪土厚度、不同碾壓遍數的組合試驗，灌沙法得到的最大干密度ρd=1.86g/cm3，遠小于ρd≥2.06g/cm3的施工控制指標，通過壩殼料物理力學指標分析，壩殼料最大干密度平均值僅為2.04g/cm3，施工控制指標取值偏大。根據壩殼料物理、力學試驗指標統計表，最大干密度均值2.04g/cm3，最小干密度均值1.39g/cm3，相對密度Dr＝0.75時，壩殼料設計干密度ρd可按下式計算：

根據此次碾壓試驗成果，設計單位現場取樣補做了3組大型三軸試驗后，重新調整了施工控制指標：干密度ρd≥1.84g/cm3。

4 經驗及建議

a.碾壓試驗是大壩填筑前的生產性試驗，碾壓試驗的工藝、方法及成果既要真實反映實際施工情況，充分驗證設計單位施工控制指標的合理性，又要對下一步施工具有指導作用，試驗成果具有較高的參考價值。建設、施工、設計、監(jiān)理及質檢等參建單位應高度重視碾壓試驗的全過程，及時分析處理試驗過程中出現的各種問題，以免在施工中出現與碾壓試驗結論不相符的矛盾，影響施工質量控制和施工進度。

b.干密度是壩殼料施工質量控制的主要指標，施工方在施工過程中如采用灌水法進行密度測定，應盡可能通過灌沙法和灌水法的比對試驗進行修正，使檢測結果可靠性較高，并盡量要求現場密度檢測采用灌沙法（堆石壩或堆石棱體除外）。

c.設計單位下達壩殼料施工控制指標時，應認真分析壩殼料的物理力學指標，確定合理的施工控制指標，空隙率及相對密度均為換算指標，應與直接測定指標應相對應。

d.鋪土厚度的選擇主要考慮兩個因素：一是充分發(fā)揮碾壓機械的最大擊實功；二是壩殼料鋪土厚度盡量為粘土心墻鋪土厚度的2倍，保證壩殼料、反濾料及心墻料作業(yè)面平整，均衡上升，便于反濾料騎縫碾壓。

e.從上圖可以看出，壩殼料（堆石料除外）與含水率之間無相關性，在施工控制時不應通過調整含水率來增大干密度。