吉勒布拉克面板堆石壩碾壓試驗

□豆云霞 □徐 超（中國水利水電第十一工程局有限公司）

吉勒布拉克面板堆石壩碾壓試驗

□豆云霞 □徐 超（中國水利水電第十一工程局有限公司）

碾壓是混凝土面板堆石壩控制施工質量的關鍵工序,在進行大壩大規(guī)模填筑前必須進行碾壓試驗。吉勒布拉克面板堆石壩地處我國北方高寒地區(qū)，壩高140.60 m，為了研究大壩填筑料在不同加水量下的碾壓效果，確定經濟合理的施工壓實參數；驗證并核實填筑料的碾壓施工參數、設計填筑質量控制標準；檢驗所選用的碾壓機械的適應性和可靠性等，在壩體填筑前對幾種筑壩材料進行了現場碾壓試驗。

吉勒布拉克；面板堆石壩；填筑料；碾壓試驗

1 工程概況

吉勒布拉克水電站工程位于新疆阿勒泰地區(qū)哈巴河縣境內的哈巴河上，該工程由大壩、泄洪、引水建筑物及地面廠房等主要建筑物組成。大壩為混凝土面板堆石壩。壩頂高程756.30 m，防浪墻頂高程757.50 m，壩頂寬度為8.00 m，壩長473.50 m，最大壩高146.30 m，上游壩坡1:1.50，下游馬道間邊坡1:1.30，壩體填筑料分區(qū)填筑?；炷撩姘宥咽瘔螇误w各區(qū)壓實質量的好壞是控制沉降變形、壩體穩(wěn)定和防止面板裂縫的關鍵。因此，在壩體填筑前，模擬現場實際施工情況，對幾種筑壩材料進行了現場碾壓試驗。

2 大壩各分區(qū)設計要求及堆石料室內試驗

大壩主堆石料采用該工程P4料場爆破石料，巖性為斜長花崗巖；墊層料和特殊墊層料選自C4-1料場，巖性為第三系風化石英砂礫料；過渡料采用C2料場沖積砂卵礫石；次堆石料為爆破料及開挖石渣料。

3 碾壓試驗目的

研究各種壩料不同加水量的碾壓效果，確定經濟合理的施工壓實參數，包括不同填筑材料的鋪料方式、鋪料厚度、碾壓機具（振動碾型號、重量）、碾壓遍數、行走速度、加水方式和加水量等;驗證與核實設計填筑料的碾壓施工參數、設計填筑質量控制標準；研究和完善填筑施工工藝和措施，制定填筑施工實施細則。

4 試驗過程及方法

4.1 試驗料源

對大壩墊層料、墊層小區(qū)料、過渡料、主堆石料和次堆石料進行現場填筑碾壓試驗。壩料均從指定料場經級配試驗檢測，滿足設計級配要求后采取。

4.2 試驗場地布置

根據吉勒布拉克工地現場情況，碾壓試驗場地統(tǒng)一安排在2#利用料場，場地先用推土機進行整平，局部人工精平，振動碾碾壓8～12遍，按沉降觀測方格網(2 m×2 m)進行高程測量，整體高程起伏差≤10 cm，且基底沉降已穩(wěn)定。墊層料、過渡料每個試驗單元尺寸為6 m×8 m，試驗場地尺寸均為30 m×30 m；主堆石料和次堆石料每個試驗單元尺寸為10 m×15 m，試驗場地尺寸為35 m×48 m。

4.3 試驗設備的選型

吉勒布拉克面板堆石壩墊層料和過渡料采用YZ18JC型18t自行式振動碾；主堆石料和次堆石料采用YZ26C型26t自行式振動碾；墊層小區(qū)料采用C80型液壓平板振動夯（配挖掘機用）。

4.4 碾壓試驗技術要求

吉勒布拉克面板堆石壩現場碾壓試驗的技術要求見表1。

表1 碾壓試驗技術要求表

4.5 碾壓試驗過程

4.5.1 碾壓試驗程序

碾壓試驗程序為：基底準備→試料裝運→鋪料平料→碾前級配試驗→虛鋪層厚測量→振碾、沉降測量→干密度、級配試驗。

4.5.2 試驗過程

試料裝運、攤鋪：采用1.60 m3反鏟裝15t自卸汽車運輸，進占法鋪料，鋪填層厚由測量人員進行監(jiān)控。

4.5.2.1 層厚與沉降量測量

場地內灑灰線布置2 m×2 m的方格，每個交點為沉降觀測點，并保證每次測量點位置不變。虛鋪層厚測量在試料攤鋪完成后進行，沉降量測量在每重振碾壓2遍后測量1次。

4.5.2.2 加水

按攤鋪過程中加水70%，攤鋪完成后進行剩余30%的加水，采用灑水車配合水管加水，根據碾壓試驗技術要求按試料層體積確定加水量。

4.5.2.3 碾壓

振動碾在碾壓試驗區(qū)范圍外起振，在專人指揮下進行碾壓，碾壓條帶之間采用搭接法碾壓，搭接寬度10～20 cm。振動碾行駛平直、穩(wěn)定，采用高振幅，行車速度控制在2～3 km/h之間。

4.5.2.4 密度檢測、級配分析和滲透試驗

試驗均按《土工試驗規(guī)程》SL237-1999和《混凝土面板堆石壩施工規(guī)范》DL/T5128-2009進行。除墊層小區(qū)料采用灌砂法試驗外，其它壩料均采用挖坑灌水法檢測，每個試驗單元布置2個試坑，以2個試坑的平均值為該試驗單元的干密度值。級配分析采用篩析法，分別檢測碾壓前后的顆粒級配。滲透試驗根據設計要求，在每個試驗單元采用雙環(huán)試坑注水法進行。

5 碾壓試驗成果分析

吉勒布拉克面板堆石壩碾壓試驗填筑料料源、壓實機械以及施工作業(yè)各環(huán)節(jié)，均模擬現場實際施工情況進行，共進行了5種壩料7場（42個試驗單元）碾壓試驗，試驗成果及分析如下：

5.1 干密度、碾壓遍數與加水量之間的關系

5.1.1 主堆石料

由試驗數據表明：加水后的干密度比不加水的干密度有所增加，不加水碾壓6遍干密度值未達到控制干密度值，加水10%碾壓6遍干密度值基本滿足控制干密度的要求，但平行取樣的其中一組數據低于控制干密度2.16 g/cm3；碾壓8遍的干密度完全能夠滿足控制干密度的要求，碾壓10遍比碾壓8遍的干密度值略有增加。

5.1.2 墊層料

由試驗數據可以看出：碾壓遍數相同時，干密度隨加水量的增加而略有增加；加水量相同時，干密度隨碾壓遍數的增加呈遞增趨勢。能夠滿足設計要求的試驗單元有：碾壓8遍，加水5%；碾壓8遍，加水10%；壓6遍，加水10%。

5.1.3 過渡料

由試驗數據可以看出，加水量相同時，干密度隨碾壓遍數的增加呈遞增趨勢，碾壓8遍后的干密度已滿足設計指標，且碾壓10遍后增加量已經很?。荒雺罕閿迪嗤瑫r，加水10%的干密度比不加水的干密度有所提高。

5.1.4 墊層小區(qū)料

由試驗數據可以看出，加水5%采用液壓夯板壓實10s的干密度滿足設計指標。

5.1.5 次堆石料

由試驗數據表明：碾壓遍數相同時，干密度隨層厚的增加呈遞減趨勢。層厚為80 cm時，碾壓6遍的干密度值未達到控制干密度值；碾壓8遍的干密度完全能夠滿足控制干密度的要求，碾壓10遍比碾壓8遍的干密度值略有增加。層厚為100cm時，碾壓6遍和碾壓8遍的干密度值均未達到控制干密度值；不加水碾壓10遍的干密度未達到控制干密度的要求，加水10%的平行取樣中均有一組數據低于控制干密度2.17 g/cm3；層厚為120 cm時，碾壓6、8、10遍的干密度值均未達到控制干密度值。

5.2 沉降測量結果

通過沉降測量結果表明：碾壓遍數與沉降量的關系是正相關的，加水量相同時，沉降量隨碾壓遍數的增加呈遞增趨勢，同時各種筑壩材料隨著碾壓遍數的增加，而沉降量的增加幅度逐漸減緩。各壩料碾壓8～10遍之后，沉降已基本穩(wěn)定。

5.3 顆粒級配分析試驗結果

墊層料、過渡料和墊層小區(qū)料采用天然骨料，碾壓前后顆粒級配變化不大，且均滿足設計級配要求。主堆石料在不加水情況下碾壓前后顆粒級配變化不大，但加水碾壓后顆粒級配稍有變化，主要表現為100 mm以上的顆粒有所減少，100 mm以下的顆粒有一定增加。

5.4 滲透系數試驗結果

滲透系數試驗采用雙環(huán)試坑注水法進行，碾壓后的墊層料滲透系數在10-3～10-4cm/s之間，主堆石料碾壓后的滲透系數＞10-2cm/s，達到設計孔隙率或相對密度后，經檢測滲透系數均滿足設計要求。

6 結語

根據填筑碾壓試驗確定的大壩填筑壓實參數見表2。

表2 大壩填筑料壓實參數表

施工過程中，應嚴格控制各種壩料的級配，試驗料的級配曲線在設計包絡線內連續(xù),屬良好級配,故碾壓效果較好。鋪料厚度相同時，干密度隨壓實遍數的增加而增大，碾壓8～10遍后的干密度變化已不大。填筑料總沉降量也隨碾壓遍數的增加而增大，各種筑壩材料均具有隨著碾壓遍數的增加而沉降量的增加幅度逐漸減緩的特點。堆石料加水可使巖塊表面潤滑、軟化,從而減少顆粒間相對位移時的摩阻力和增加咬合力而利于壓實，同時在振動的作用下適量加水,對提高大壩堆石體壓實密度、減少壩體運行期沉降量是有利的。根據試驗結果，不加水情況下碾壓8遍也可以滿足設計要求的孔隙率，且沉降已基本趨于穩(wěn)定，考慮到工程所在地為嚴寒地區(qū)，因此在冬季施工時堆石料采用不加水填筑施工。

（責任編輯：劉 青）

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2016-08-08