李松

(貴州水利實(shí)業(yè)有限公司，貴陽(yáng)550002)

1 實(shí)例工程概況

遵義中橋水庫(kù)工程位于貴州省遵義市中心城區(qū)東北面，地處湘江左岸支流仁江下游新田灣河段內(nèi)，壩址距仁江河口13.6 km，距遵義市城區(qū)中心21.0 km，距中橋集鎮(zhèn)2.4 km，現(xiàn)有簡(jiǎn)易公路通到水庫(kù)壩址下游540 m處。中橋水庫(kù)是以城市供水、農(nóng)田灌溉兼集鎮(zhèn)及農(nóng)村人畜飲水的水利工程。中橋水庫(kù)正常蓄水位812.00 m，最大壩高56 m，壩頂寬6.5 m，相應(yīng)庫(kù)容5 570萬(wàn)m3，興利庫(kù)容5 230萬(wàn)m3，總庫(kù)容7 380萬(wàn)m3;設(shè)計(jì)城市供水量30.00萬(wàn)m3/d;農(nóng)田灌溉面積2 008 hm2，多年平均灌溉供水量923萬(wàn)m3/a;集鎮(zhèn)及農(nóng)村飲水供水量1.34萬(wàn)m3/d;總供水量12 480萬(wàn)m3/a，開發(fā)利用率54.8%。中橋水庫(kù)為中型水庫(kù)，工程等別為Ⅲ等。其主要樞紐建筑物由鋼筋混凝土面板堆石壩、左岸溢洪道、左岸放水隧洞和右岸放空兼沖沙隧洞等組成。

在水庫(kù)大壩的建設(shè)過(guò)程中，需要選擇合適的、滿足工程要求的填筑質(zhì)量，需要對(duì)大壩的壩體填筑碾壓機(jī)械的適當(dāng)性和可靠性進(jìn)行檢測(cè)，因而在實(shí)際施工中，會(huì)運(yùn)用到壩體填筑碾壓試驗(yàn)。大壩壩體填筑分別分為6個(gè)主要填筑區(qū)，從上游至下游分別為上游蓋重區(qū)(1B)、鋪蓋區(qū)(1A)、特殊墊層區(qū)(2B)、墊層區(qū)(2A)、過(guò)度區(qū)(3A)、主堆石區(qū)(3B)、下游堆石料區(qū)(3C)。

2 壩體填筑設(shè)計(jì)技術(shù)要求

2.1 墊層料(2A)和特殊墊層料(2B)

2.1.1 材料要求

2A區(qū)為滿足級(jí)配要求的墊層填筑材料，從料場(chǎng)開采清潔的、堅(jiān)固的新鮮硬巖料加工，2A區(qū)墊層填筑材料的級(jí)配范圍:最大粒徑80 mm，＜5 mm粒徑的含量 30% ～40%，＜0.075 mm粒徑的含量為0%～8%的連續(xù)級(jí)配，碾壓后干容重達(dá)到2.25 t/m3以上，孔隙率≤18%。

2B區(qū)為非塑性的、滿足級(jí)配要求的新鮮硬巖人工制備，要求顆粒堅(jiān)硬、耐久、無(wú)黏土和有機(jī)物等雜質(zhì)，從料場(chǎng)開采清潔的、堅(jiān)固的新鮮灰?guī)r料加工。2B區(qū)特殊墊層料填筑材料的級(jí)配范圍:最大粒徑＜40 mm，碾壓后干容重達(dá)到2.3 t/m3以上，孔隙率≤17%。

2.1.2 鋪料要求

2A區(qū)的墊層料連續(xù)攤鋪在規(guī)定的料區(qū)內(nèi)，填筑層厚度為0.4 m;2B區(qū)特殊墊層料采用人工配合機(jī)械薄層攤鋪，每層厚度≤0.2 m。

2.2 過(guò)渡層料(3A)

2.2.1 材料要求

過(guò)渡料為非塑性的、碾壓后級(jí)配良好的細(xì)堆石料，從料場(chǎng)開采的清潔的、新鮮的硬巖。顆粒堅(jiān)硬和耐久，不含黏土和有機(jī)物。3A過(guò)渡層填筑材料的級(jí)配范圍:最大粒徑300 mm，＜5 mm粒徑的含量為20%～30%，，碾壓后干容重達(dá)到2.15 t/m3以上，孔隙率≤20%。

2.2.2 鋪料要求

填筑層厚度0.4 m。

2.3 主堆石料(3B)及下游堆石區(qū)(3C)

2.3.1 材料要求

3B區(qū)為滿足級(jí)配要求的主堆石填筑材料，為材質(zhì)堅(jiān)硬的硬巖。3B區(qū)主堆石填筑材料主要為料場(chǎng)開挖石料。3B料最大粒徑600 mm，＜5 mm粒徑的含量為20%以內(nèi)，碾壓后干容重達(dá)到2.1 t/m3以上，孔隙率≤22%。3C料最大粒徑800 mm，碾壓后干容重達(dá)到2.05 t/m3以上，孔隙率≤25%。

2.3.2 鋪料要求:填筑層厚分別為0.8 m。

3 壩體碾壓試驗(yàn)準(zhǔn)備

3.1 壩料制備試驗(yàn)

壩料的開采爆破試驗(yàn)在料場(chǎng)選取有代表性的部位進(jìn)行，通過(guò)爆破試驗(yàn)確定符合大壩堆石料要求的爆破作業(yè)參數(shù)。

3.1.1 石料場(chǎng)爆破試驗(yàn)

按規(guī)范要求，用于壩體填筑的過(guò)渡料、墊層料和堆石料等各種上壩石料，必須滿足相應(yīng)的級(jí)配曲線。因而，在石料場(chǎng)開始規(guī)模開采前，根據(jù)規(guī)范要求及監(jiān)理人指示，在料場(chǎng)進(jìn)行與實(shí)際施工條件相仿的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性爆破試驗(yàn)。

3.1.2 爆破試驗(yàn)的目的和內(nèi)容

3.1.2.1 爆破試驗(yàn)?zāi)康?/p>

為堆石料開采提供能滿足級(jí)配要求的深孔微差擠壓鉆孔爆破參數(shù);為過(guò)渡料開采提供能滿足級(jí)配要求的深孔微差擠壓鉆孔爆破參數(shù)。

3.1.2.2 爆破試驗(yàn)內(nèi)容

各種鉆爆參數(shù)試驗(yàn)、開采爆破起爆網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)、爆破振動(dòng)影響、石料粒徑、級(jí)配曲線及成品率等。

3.1.3 爆破試驗(yàn)地點(diǎn)和規(guī)模

1)爆破試驗(yàn)在料場(chǎng)上的開采區(qū)域進(jìn)行。

2)爆破試驗(yàn)的規(guī)模為:每個(gè)試驗(yàn)巖塊長(zhǎng)40～50 m，寬20～25 m，具體為:光面爆破孔20～30個(gè)，爆破孔4～5排(其中緩沖孔1排)，約30～40個(gè)孔。本次爆破試驗(yàn)的次數(shù)共8次，分別對(duì)過(guò)渡料和堆石料級(jí)配曲線、鉆爆參數(shù)試驗(yàn)各進(jìn)行2次。

為確保開采出優(yōu)質(zhì)的配料，由有爆破資質(zhì)證書的爆破工程師擔(dān)任主設(shè)計(jì)，采用目前較為先進(jìn)的爆破技術(shù)，在大規(guī)模石料鉆爆開采前，結(jié)合生產(chǎn)進(jìn)行級(jí)配料開采及其它試驗(yàn)，為本工程級(jí)配料開采提供科學(xué)的依據(jù)。

4 壩體填筑碾壓試驗(yàn)

大壩填筑前，選定有代表性的填筑石料，模擬正常填筑施工狀況，對(duì)壩體各區(qū)料進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，以確定合理的碾壓參數(shù)、鋪料方式、鋪料厚度、超徑石處理、振動(dòng)碾的類型及重量、碾壓行進(jìn)線路、碾壓遍數(shù)、鋪料過(guò)程中的加水量，并對(duì)壓實(shí)層的孔隙率、干密度、沉降量、壓實(shí)后級(jí)配等進(jìn)行試驗(yàn)，墊層料、過(guò)渡料、主堆石料還需進(jìn)行滲透性試驗(yàn)。

4.1 大壩填筑料碾壓試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證與核實(shí)設(shè)計(jì)填筑碾壓施工參數(shù)、設(shè)計(jì)填筑質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn);選擇合適的振動(dòng)碾壓機(jī)械，檢驗(yàn)所選填筑碾壓機(jī)械的適當(dāng)性和性能可靠性;確定經(jīng)濟(jì)合理的填筑碾壓參數(shù);為設(shè)計(jì)單位最終核定施工控制填筑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，確保大壩填筑施工質(zhì)量。

4.2 填筑碾壓試驗(yàn)的內(nèi)容

現(xiàn)場(chǎng)填筑碾壓試驗(yàn)采用將來(lái)大壩填筑擬選用的施工機(jī)械、施工方式和施工工藝，對(duì)各種筑壩材料進(jìn)行不同填筑碾壓參數(shù)的比選與研究。填筑碾壓施工參數(shù)主要包括:碾壓機(jī)具、行車速度、鋪料方式、鋪層厚度、碾壓遍數(shù)、灑水量、壓實(shí)前后的級(jí)配、孔隙率、干容重、滲透系數(shù)等。填筑碾壓試驗(yàn)就是對(duì)同一種巖性的筑壩材料，按各種施工參數(shù)的不同取值組合進(jìn)行試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)主要依據(jù)設(shè)計(jì)提供的填筑碾壓參數(shù)，先對(duì)填筑碾壓參數(shù)進(jìn)行取值范圍的擬定，采用逐步淘汰法，確定碾壓參數(shù)最優(yōu)值。

4.3 填筑碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地規(guī)劃

碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地，先進(jìn)行找平層填筑，碾壓密實(shí)，并經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后才能正式進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。

4.4 填筑碾壓試驗(yàn)方法

1)填筑碾壓試驗(yàn)程序，見(jiàn)圖1。

2)填筑碾壓試驗(yàn)方法

為確保填筑碾壓試驗(yàn)成果真實(shí)、可靠，試驗(yàn)中每一個(gè)工序環(huán)節(jié)均嚴(yán)格按以下要求進(jìn)行:

試料裝運(yùn):裝運(yùn)時(shí)嚴(yán)格控制超徑料的裝入，要求混合裝運(yùn)，嚴(yán)禁粗料或細(xì)料集中裝放，裝料時(shí)派有專人指揮和質(zhì)量控制，保證試料按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行裝料。

主堆石料采用進(jìn)占法鋪料，便于推土機(jī)跟進(jìn)平整和運(yùn)料車輛行駛;過(guò)渡料與墊層料采用后退法鋪料，有利于減少試驗(yàn)料分離現(xiàn)象的發(fā)生。

平料:采用大功率推土機(jī)推平，再輔以人工找平，保證填筑層厚度和頂面平整度滿足試驗(yàn)要求。

層厚與沉降量測(cè)量:采用水準(zhǔn)儀測(cè)量，測(cè)量點(diǎn)間距2 m，層厚測(cè)量在堆石料靜碾2遍后進(jìn)行，沉降量測(cè)量每碾壓2遍均進(jìn)行一次。

灑水:采用人工灑水法，每場(chǎng)試驗(yàn)根據(jù)計(jì)算好的加水量(體積比)安排2～4名專人灑水，灑水量要求均勻，以使堆石料有較長(zhǎng)的濕潤(rùn)時(shí)間。

碾壓:振動(dòng)碾在碾壓試驗(yàn)區(qū)范圍線2 m以外起振，按劃好的行車線進(jìn)行碾壓，采用前進(jìn)、后退全振動(dòng)的方法，碾跡重疊控制在10～15 cm，行車速度＜2 km/h。

密度測(cè)定:采用挖坑灌水法，試環(huán)為直徑200 cm、高20 cm的特定鋼環(huán)，試坑直徑為1～1.6 m，深度為單層碾壓層厚度。

級(jí)配分析:采用方格網(wǎng)篩人工篩分法，將從試坑挖出的試樣全部篩分。

含水率測(cè)定:采用炒干法。

滲透試驗(yàn):對(duì)墊層料、過(guò)渡料采用雙環(huán)法，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)。成果整理及分析報(bào)審。

圖1 填筑碾壓試驗(yàn)程序圖

將上述各種料源的填筑碾壓試驗(yàn)資料進(jìn)行系統(tǒng)整理，繪制相關(guān)圖，并根據(jù)試驗(yàn)資料進(jìn)行分析，結(jié)合工程條件確定填筑碾壓參數(shù)及壓實(shí)方法，并編寫填筑碾壓試驗(yàn)報(bào)告，報(bào)監(jiān)理工程師審批。

5 結(jié)語(yǔ)

伴隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水利工程行業(yè)的發(fā)展也十分迅速，壩體填筑碾壓試驗(yàn)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。作為一種較為實(shí)用的工程試驗(yàn)，壩體填筑碾壓試驗(yàn)對(duì)于壩體質(zhì)量、性能的檢測(cè)有著很大的作用，能夠較為準(zhǔn)確的確定壩體的填筑碾壓數(shù)值，對(duì)于提高工程的施工效率，保證大壩的質(zhì)量有著十分積極的意義。在實(shí)際的水利工程中，要按實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)的完整性，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠，為工程施工帶來(lái)便利。

［1］謝鶴.龍馬水電站面板堆石壩壩體填筑施工工藝［J］.電力學(xué)報(bào)，2011(4):22.

［2］李玉霖.某水庫(kù)混凝土面板堆石壩地基處理［J］.貴陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011(2):44－45.