和順縣井子水庫(kù)工程碾壓試驗(yàn)方案分析

強(qiáng)鵬飛

（山西省水利建筑工程局集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006）

1 工程概況

井子水庫(kù)位于山西省晉中市和順縣義興鎮(zhèn)井子村下游0.3 km 處，壩址控制流域面積21.9 km2，流域長(zhǎng)度6.88 km，流域縱坡42.5‰，流域內(nèi)植被較好，壩址距離和順縣城約13.0 km，距下游匯流口1.4 km。水庫(kù)所在位置為海河流域漳衛(wèi)南運(yùn)河水系清漳東源梁余河支流井子河上，井子河全長(zhǎng)約8.28 km，全流域面積22.7 km2。

井子水庫(kù)為?。ㄒ唬┬退畮?kù)，該工程為Ⅳ等，其主要建筑物大壩、溢洪道和導(dǎo)流輸水洞等為四級(jí)，總庫(kù)容115 萬(wàn)m3。防洪標(biāo)準(zhǔn)為30 年一遇洪水設(shè)計(jì)，300 年一遇洪水校核。工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)。井子水庫(kù)的主要任務(wù)以鄉(xiāng)村生活供水和農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧防洪，并具有向和順縣縣城抗旱應(yīng)急供水能力。工程主要建設(shè)內(nèi)容為面板堆石壩、導(dǎo)流輸水洞、溢洪道、上壩公路、管理站及其機(jī)電設(shè)備等全部工程及附屬工程。

2 壩體填筑設(shè)計(jì)指標(biāo)

和順縣井子水庫(kù)工程堆石料主要包括2A 墊層料、2B 特殊墊層料、3A 過(guò)渡料、3B 主堆石以及3 C 次堆石料。

2.1 2A 墊層料

采用大壩上游河床段開(kāi)挖砂礫料加工，加工的墊層料最大粒徑＜80 mm 且連續(xù)級(jí)配，壓實(shí)孔隙率≤18%。

2.2 2B 特殊墊層料

采用最大粒徑＜40 mm 連續(xù)級(jí)配的細(xì)反慮料，反慮料薄層碾壓密實(shí)，壓實(shí)孔隙率≤18%。

2.3 3A 過(guò)渡料

采用管理站開(kāi)挖料加工，加工的過(guò)渡料最大粒徑＜300 mm 且連續(xù)級(jí)配，壓實(shí)孔隙率≤20%。

2.4 3B 主堆石料

采用溢洪道、大壩及上壩公路開(kāi)挖料，加工的主堆石最大粒徑＜600 mm 且連續(xù)級(jí)配，壓實(shí)孔隙率≤22.5%。

2.5 3C 次堆石料

采用溢洪道、大壩及上壩公路開(kāi)挖料，加工的次堆石最大粒徑＜600 mm 且連續(xù)級(jí)配，壓實(shí)孔隙率≤22.5%。

3 試驗(yàn)準(zhǔn)備

3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

一是核查設(shè)計(jì)指標(biāo)的合理性；二是選擇適合的碾壓參數(shù)，為施工提供依據(jù)；三是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，為施工提供相匹配的碾壓參數(shù)。

3.2 試驗(yàn)依據(jù)

《混凝土面板堆石壩施工規(guī)范》（SL49-2015）；監(jiān)理簽發(fā)設(shè)計(jì)圖紙的相關(guān)技術(shù)要求。

3.3 試驗(yàn)原理

通過(guò)固定其它參數(shù)，變動(dòng)1 個(gè)參數(shù)的試驗(yàn)方法，依次確定碾壓試驗(yàn)參數(shù)。

3.4 試驗(yàn)設(shè)備材料

機(jī)械及設(shè)備配置：2 m3挖掘機(jī)2 臺(tái)，破碎錘1 臺(tái)，20 t 自卸汽車(chē)6 輛，22 t 振動(dòng)碾一臺(tái)，3 t、1 t 小型振動(dòng)碾各1 臺(tái)，TY 320 推土機(jī)1 臺(tái)，篩分工具等。

試驗(yàn)材料由各料場(chǎng)運(yùn)送至試驗(yàn)場(chǎng)地。

3.5 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

試驗(yàn)時(shí)間：2020 年7 月15 日—7 月31 日。

試驗(yàn)地點(diǎn)：和順縣井子水庫(kù)大壩軸線下游（樁號(hào)0+060 m—樁號(hào)0+110 m、樁號(hào)0～-30 m 處）。

3.6 試驗(yàn)組合

碾壓試驗(yàn)分別對(duì)大壩主體五類(lèi)堆石料進(jìn)行試驗(yàn)，確定最優(yōu)施工碾壓參數(shù)。參數(shù)組合見(jiàn)表1。

表1 大壩碾壓試驗(yàn)材料、設(shè)備參數(shù)

4 碾壓試驗(yàn)

各施工區(qū)碾壓試驗(yàn)施工步驟包括填料鋪筑、灑水碾壓、沉降量計(jì)算、取樣試驗(yàn)。注意：一是碾壓施工過(guò)程中，先靜壓兩遍再振動(dòng)碾壓，本試驗(yàn)確定的碾壓遍數(shù)為振動(dòng)碾壓遍數(shù)，靜壓不算碾壓遍數(shù)；二是除2B 特殊墊層料外，其他填筑料加水量以上壩料天然含水量而定。

4.1 2A 墊層料碾壓試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果

2A 墊層料擬采用后退法卸料，反鏟挖掘機(jī)或裝載機(jī)輔以人工整平，攤鋪厚度根據(jù)擬定的試驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行攤鋪，攤鋪完成后先用振動(dòng)碾靜壓兩遍，然后采用進(jìn)退錯(cuò)距碾法振動(dòng)碾壓，碾壓完成后分別測(cè)量各個(gè)試驗(yàn)區(qū)碾壓前后的高程變化計(jì)算出試驗(yàn)區(qū)的平均沉降量；墊層料試驗(yàn)單元孔隙率以六個(gè)試坑的平均值為試驗(yàn)值，墊層料的挖坑直徑為30 cm。試驗(yàn)過(guò)程及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 2A 墊層料試驗(yàn)參數(shù)組合

4.2 2B 特殊墊層料碾壓試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果

2B 特殊墊層料擬采用后退法卸料，反鏟挖掘機(jī)或裝載機(jī)輔以人工整平，攤鋪厚度根據(jù)擬定的試驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行攤鋪，攤鋪完成后先用振動(dòng)碾靜壓兩遍，然后采用進(jìn)退錯(cuò)距碾法振動(dòng)碾壓，碾壓完成后分別測(cè)量各個(gè)試驗(yàn)區(qū)碾壓前后的高程變化計(jì)算出試驗(yàn)區(qū)的平均沉降量；特殊墊層料試驗(yàn)單元孔隙率以六個(gè)試坑的平均值為試驗(yàn)值，墊層料的挖坑直徑為30 cm。試驗(yàn)過(guò)程及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 2B 墊層料試驗(yàn)參數(shù)組合

4.3 3A 過(guò)渡料碾壓試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果

3A 過(guò)渡料擬采用后退法卸料，推土機(jī)整平，攤鋪厚度根據(jù)擬定的試驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行攤鋪，攤鋪完成后先用振動(dòng)碾靜壓兩遍，然后采用進(jìn)退錯(cuò)距碾法振動(dòng)碾壓，碾壓完成后分別測(cè)量各個(gè)試驗(yàn)區(qū)碾壓前后的高程變化計(jì)算出試驗(yàn)區(qū)的平均沉降量；過(guò)渡料試驗(yàn)單元孔隙率以三個(gè)試坑的平均值為試驗(yàn)值，過(guò)渡料的挖坑直徑為100 cm。試驗(yàn)過(guò)程及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 3A 過(guò)渡料試驗(yàn)參數(shù)組合

4.4 3B 主堆石料碾壓試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果

3B 主堆石料擬采用進(jìn)占法卸料，推土機(jī)整平，攤鋪厚度根據(jù)擬定的試驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行攤鋪，攤鋪完成后先用振動(dòng)碾靜壓兩遍，然后采用進(jìn)退錯(cuò)距碾法振動(dòng)碾壓，碾壓完成后分別測(cè)量各個(gè)試驗(yàn)區(qū)碾壓前后的高程變化計(jì)算出試驗(yàn)區(qū)的平均沉降量；主堆石料試驗(yàn)單元孔隙率以三個(gè)試坑的平均值為試驗(yàn)值，過(guò)渡料的挖坑直徑為180 cm。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 3B 主堆石料試驗(yàn)參數(shù)組合

4.5 3C 次堆石料碾壓試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果

3C 次堆石料擬采用進(jìn)占法卸料，推土機(jī)整平，攤鋪厚度根據(jù)擬定的試驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行攤鋪，攤鋪完成后先用振動(dòng)碾靜壓兩遍，然后采用進(jìn)退錯(cuò)距碾法振動(dòng)碾壓，碾壓完成后分別測(cè)量各個(gè)試驗(yàn)區(qū)碾壓前后的高程變化計(jì)算出試驗(yàn)區(qū)的平均沉降量；主堆石料試驗(yàn)單元孔隙率以三個(gè)試坑的平均值為試驗(yàn)值，過(guò)渡料的挖坑直徑為180cm。試驗(yàn)過(guò)程及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 3C 次堆石料試驗(yàn)參數(shù)組合

4.6 確定最優(yōu)碾壓組合

根據(jù)對(duì)不同的試驗(yàn)組合所測(cè)得的孔隙率結(jié)果進(jìn)行綜合分析整理，最后選出不同堆石料的最優(yōu)碾壓參數(shù)組合。

4.7 碾壓參數(shù)復(fù)核

對(duì)所得的最優(yōu)碾壓參數(shù)進(jìn)行復(fù)核試驗(yàn)，復(fù)核滿足孔隙率設(shè)計(jì)要求即可作為碾壓施工參數(shù)。各分區(qū)復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 各分區(qū)最優(yōu)碾壓參數(shù)組合復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果

5 成果分析

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果及復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果分析得出工程施工碾壓控制指標(biāo)：

3B、3C 堆石料施工碾壓參數(shù)：碾壓遍數(shù)為8 遍，攤鋪厚度為86 cm，碾壓完成層厚80 cm，碾壓機(jī)具質(zhì)量為22 t，碾壓取樣分析孔隙率為21.9%，滿足設(shè)計(jì)要求；

3A 過(guò)渡料施工碾壓參數(shù)：碾壓遍數(shù)為8 遍，攤鋪厚度為45 cm，碾壓完成層厚40 cm，碾壓機(jī)具質(zhì)量為22 t，碾壓取樣分析孔隙率為19.3%，滿足設(shè)計(jì)要求；

2A 墊層料施工碾壓參數(shù)：碾壓遍數(shù)為8 遍，攤鋪厚度為50 cm，碾壓完成層厚40 cm，碾壓機(jī)具質(zhì)量為3 t，碾壓取樣分析孔隙率為17.4%，滿足設(shè)計(jì)要求；

2B 特殊墊層料施工碾壓參數(shù)：含水量W 按5%控制，碾壓遍數(shù)為8 遍，攤鋪厚度為25 cm，碾壓完成層厚20 cm，碾壓機(jī)具重量為1 t，碾壓取樣分析孔隙率為16.8%，滿足設(shè)計(jì)要求。