尹 曉

（山西省水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山西 太原 030002）

1 工程概況

金沙灘水庫(kù)位于山西省懷仁縣，為半挖半填型平原圍封水庫(kù)，壩體為碾壓均質(zhì)土壩，壩軸線總長(zhǎng)3992.6m，壩頂寬6m。大壩土方填筑工程量342.97萬(wàn)m3，其中壩體填筑218.5萬(wàn)m3，壩后棄土回填124.47萬(wàn)m3。主要建筑物有大壩、水庫(kù)進(jìn)出水系統(tǒng)、山陰供水及泄洪明渠等。壩體壓實(shí)后干容重不小于1.7 t/m3，壓實(shí)度不小于98%，棄土回填壓實(shí)度不小于93%。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

通過(guò)碾壓試驗(yàn)，確定土料最佳含水量及施工偏差范圍、加水量和有效壓實(shí)厚度等施工方法與參數(shù)，提出相關(guān)質(zhì)量控制的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法，從而為壩體填筑施工提供依據(jù)。

3 試驗(yàn)準(zhǔn)備工作

根據(jù)工程實(shí)際情況，土料碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地選在庫(kù)盆土料場(chǎng)附近地勢(shì)平緩、堅(jiān)實(shí)的地段。場(chǎng)地全長(zhǎng)30m，寬20m，總面積600 km2，將試驗(yàn)場(chǎng)地以壩體縱方向?yàn)檩S線方向，平行劃分為10m×15m四個(gè)試驗(yàn)小塊，進(jìn)行松鋪厚度為35 cm和40 cm的碾壓試驗(yàn)。

本次試驗(yàn)采用挖掘機(jī)或裝載機(jī)裝料，自卸汽車運(yùn)輸，推土機(jī)平料，人工配合找平，18 t凸塊振動(dòng)碾或平碾碾壓。試驗(yàn)用土料為庫(kù)區(qū)開(kāi)挖料，天然含水率為5.1%。壓實(shí)試驗(yàn)表明，其最大干密度為1.86 g/cm3，最佳含水率為12.8%。為保證試驗(yàn)取土?xí)r的含水率達(dá)到6%～10.5%，對(duì)料場(chǎng)提前7 d進(jìn)行加水泡土。挖料時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)土料平均含水率為8.2%。

4 碾壓試驗(yàn)過(guò)程及成果分析

4.1 場(chǎng)地平整

填筑試驗(yàn)前先清除試驗(yàn)段內(nèi)的表土、垃圾等，清理范圍為試驗(yàn)塊基面邊線外50 cm，清理完畢后采用18 t振動(dòng)碾碾壓4遍，使試驗(yàn)段基本平整，高差不大于10 cm。

試驗(yàn)場(chǎng)地平整并碾壓后，在各試驗(yàn)單元區(qū)內(nèi)布置1.5m×2m的網(wǎng)格，以測(cè)量壓實(shí)沉降量，并在填筑區(qū)外設(shè)置控制基樁。在各單元的網(wǎng)格測(cè)點(diǎn)上以油漆標(biāo)記并編號(hào)，用水準(zhǔn)儀測(cè)量并記錄初始厚度與相對(duì)高程。

4.2 鋪料

現(xiàn)場(chǎng)施工采用挖掘機(jī)挖土，自卸汽車運(yùn)輸，采用進(jìn)占法鋪料，鋪料方向平行縱軸線（大壩軸線方向），用推土機(jī)平料。鋪土厚度在標(biāo)桿上用油漆標(biāo)記，標(biāo)桿間距1.5～2.0m，鋪土厚度誤差為松鋪厚度的±10%。

4.3 碾壓

試驗(yàn)段第一層松鋪厚度為35 cm，右側(cè)試驗(yàn)塊采用 Y2-20D（18 t）振動(dòng)平碾，左側(cè)采用 SR18M（18 t）凸塊振動(dòng)碾，按進(jìn)退錯(cuò)距碾壓法對(duì)土樣進(jìn)行碾壓，碾壓速度控制在2 km/h，碾壓遍數(shù)為8遍，第1遍和第2遍為靜壓，第3遍為弱振，第4遍和第5遍為強(qiáng)振，第6遍為弱振，第7遍和第8遍為靜壓。第一層土料檢測(cè)合格后，其表面進(jìn)行刨毛處理，并灑水濕潤(rùn)，然后進(jìn)行第二層土料攤鋪。第二層松鋪厚度為35 cm，試驗(yàn)過(guò)程同第一層，碾壓遍數(shù)為10遍。第3層和第4層鋪土厚度均為40 cm，碾壓遍數(shù)分別為10遍和12遍。

4.4 試驗(yàn)檢測(cè)

在各試驗(yàn)組合區(qū)域內(nèi)按1.5m×1.5m的間距布測(cè)量網(wǎng)格點(diǎn)，并用水準(zhǔn)儀測(cè)量各點(diǎn)鋪料前、鋪料后和碾壓后的高程，計(jì)算松鋪系數(shù)。

按規(guī)定的碾壓遍數(shù)碾壓結(jié)束后，用環(huán)刀法進(jìn)行干密度試驗(yàn)，按1.0m×1.0m的間距布置檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)梅花形布置，每個(gè)試驗(yàn)組合取樣10個(gè)，每場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)合層取樣2個(gè)。

5 碾壓試驗(yàn)參數(shù)確定

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，凸塊振動(dòng)碾碾壓效果略優(yōu)于振動(dòng)平碾。壓實(shí)度要求為98%，土料最大松鋪厚度為40 cm，松鋪系數(shù)為1.15～1.20，含水率控制在11.5%～14.0%之間時(shí)碾壓效果比較理想，碾壓12遍，其中靜碾2遍，弱振碾壓1遍再?gòu)?qiáng)振碾壓6遍，弱振碾壓1遍，最后靜壓2遍，壓實(shí)能達(dá)到要求。

6 經(jīng)驗(yàn)及建議

通過(guò)此次填筑碾壓試驗(yàn)，初步掌握了填筑碾壓施工的工藝和方法以及質(zhì)量控制和技術(shù)要求等，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作中遇到的碾壓?jiǎn)栴}提出了相應(yīng)的處理措施。

第一，影響大壩填筑的一個(gè)重要因素是土料的準(zhǔn)備，由于本地區(qū)地下水位較低，大部分土料的含水率不足，若在土料運(yùn)至壩上再加水，往往會(huì)因加水不勻而在局部形成彈簧土。因此必須在土料上壩前的10～15 d前在料場(chǎng)設(shè)置溝渠，按土料需要的加水量進(jìn)行灌水，待含水率達(dá)到或接近最優(yōu)含水率后再進(jìn)行挖運(yùn)，確保有合格充足的土料。

第二，料場(chǎng)開(kāi)采、裝料、土料運(yùn)輸和壩面卸料、鋪料等工序應(yīng)連貫進(jìn)行。卸料應(yīng)采用進(jìn)占法，禁止汽車在已壓實(shí)土料面上行駛，以免對(duì)土體形成剪切破壞。為保證大壩填筑層間結(jié)合，在上層土料上料前對(duì)下層土料進(jìn)行刨毛、灑水處理。

第三，晉北地區(qū)氣候嚴(yán)寒，冬季最大凍土深度可達(dá)186 cm，必須對(duì)已碾壓完成部位采取相應(yīng)的防凍措施。建議在已填筑好的壩體上鋪填2m厚的土作為防凍層，復(fù)工時(shí)將防凍層取掉后再進(jìn)行填筑作業(yè)。壩體填筑采用分壩分段填筑，填筑施工的接合部位必須進(jìn)行接縫處理。長(zhǎng)度方向平起法碾壓，分段部位按大于1∶3的坡度預(yù)留斜坡。

第四，試驗(yàn)表明，對(duì)于最大干密度滿足設(shè)計(jì)要求的上壩土料，當(dāng)含水率偏低時(shí)，適當(dāng)增加碾壓遍數(shù)，壓實(shí)度可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。實(shí)際施工時(shí)，可綜合考慮工期要求、土料場(chǎng)情況以及施工費(fèi)用等因素，在料場(chǎng)加水量、泡土?xí)r間和碾壓遍數(shù)之間進(jìn)行取舍，在滿足施工強(qiáng)度的前提下，盡可能節(jié)約成本。