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(yōu)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(wěn)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(guī)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(qū)中北部龍崗河支流石溪河的中上游段，庫區(qū)屬深圳市北部低丘陵地區(qū)清林徑低丘陵地貌小區(qū)，庫區(qū)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(yōu)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(qū)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(guī)定的碾壓遍數，并觀測沉降量，做好記錄；完成所規(guī)定的碾壓遍數后，取樣由環(huán)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(qū)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(qū)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(yōu)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(guī)劃的III區(qū)、IV區(qū)、V區(qū)和VI-A部分區(qū)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(yōu)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(qū)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(yōu)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(qū)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(yōu)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(qū)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(yōu)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(yōu)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(qū)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(yōu)含水率壓實度越大。針對不同的區(qū)域選取不同的施工參數，可以保證碾壓效果。