鄒志浩

(深圳市水務(wù)工程檢測(cè)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(jīng)濟(jì)、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)[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(duì)土石壩穩(wěn)定性影響較大。為了保證土料碾壓效果，提前進(jìn)行試驗(yàn)是非常必要的[2-5]。通過(guò)試驗(yàn)，可為施工參數(shù)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(shù)是其中的主要因素。清林徑引水調(diào)蓄工程土石壩規(guī)模大、數(shù)量多，為了選取適宜的施工措施保證土料碾壓質(zhì)量和施工速度，制定了多組碾壓試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)成果確定合理的施工工藝參數(shù)。

1 工程概況

清林徑引水調(diào)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(kù)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(kù)區(qū)大多山體雄厚且坡度和緩，高程42-122m。清林徑水庫(kù)總庫(kù)容1.86億m3，興利庫(kù)容1.68億m3，死庫(kù)容0.05億m3，正常蓄水位79.0m，死水位51.0m,水庫(kù)水位最大消落深度28m。1#壩為原清林徑水庫(kù)副壩，2#壩是原清林徑、黃龍湖水庫(kù)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(zhì)土壩。大壩總長(zhǎng)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(zhǎng)1059m。1號(hào)、3#-5#防汛道路，1#、2#上壩道路為永久道路，該標(biāo)段道路總長(zhǎng)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(yàn)

2.1 壓實(shí)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)組合

1)壓實(shí)施工參數(shù)：防滲土料鋪土厚度分別為40cm、45cm二種，碾壓變數(shù)分別為5遍、6遍。壩殼料鋪料厚度分別為40cm、50cm，碾壓遍數(shù)分別為6遍、7遍、8遍。反濾料的虛鋪厚度為40cm，碾壓遍數(shù)3遍、4遍、5遍。

2)實(shí)驗(yàn)組合：采用淘汰法，即每次只變一種參數(shù)，固定其它參數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出該參數(shù)的適宜值，以同樣的操作，變動(dòng)另外一個(gè)參數(shù)，用實(shí)驗(yàn)求出第二個(gè)參數(shù)的適宜值，以此類推，待各項(xiàng)參數(shù)選定后，用選定參數(shù)進(jìn)行復(fù)核實(shí)驗(yàn)，用此方法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)總數(shù)較少。本次試驗(yàn)采用天然含水量進(jìn)行。

2.2 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地選擇和實(shí)驗(yàn)步驟

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將防滲料、壩殼料、反濾料在同一場(chǎng)地進(jìn)行試驗(yàn)，場(chǎng)地選擇在1號(hào)壩下游靠近1-1上壩路一側(cè)較平坦區(qū)域測(cè)量放線出20m×30m的試驗(yàn)場(chǎng)地。

1)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的要求：場(chǎng)地應(yīng)平坦，地基堅(jiān)實(shí)；用實(shí)驗(yàn)料先在地基上鋪壓一層厚30cm土料并壓實(shí)，將這一層作為基層，然后在其上進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。

2)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的面積要求和布置：

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，黏土料碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地要求每個(gè)組合至少2m×5m，壩殼料要求試驗(yàn)場(chǎng)地為4m×8m，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)給個(gè)組合的面積均為5m×10m,能滿足各種料的場(chǎng)地要求。

具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：采用進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓，靜壓時(shí)不錯(cuò)距，碾壓方向平行于縱軸線。振動(dòng)碾壓速度控制在2km/h以內(nèi)，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(dòng)平碾(凸塊)靜壓兩遍，再用振動(dòng)碾壓，直到所規(guī)定的碾壓遍數(shù)，并觀測(cè)沉降量，做好記錄；完成所規(guī)定的碾壓遍數(shù)后，取樣由環(huán)刀進(jìn)行取樣，取樣部位在壓實(shí)層的下部。每一組取5個(gè)，同時(shí)記錄壓實(shí)層厚度。

表1 黏土心墻(含高塑性黏土)料碾壓試驗(yàn)參數(shù)組合

表2 強(qiáng)風(fēng)化壩殼料碾壓試驗(yàn)參數(shù)組合

表3 反濾料碾壓試驗(yàn)參數(shù)組合

3 碾壓試驗(yàn)成果整理

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的碾壓試驗(yàn)，各種料的碾壓參數(shù)作如下：

3.1 黏土心墻料

表4 2號(hào)壩第一施工區(qū)碾壓試驗(yàn)結(jié)果

表5 1號(hào)料場(chǎng)黏性土碾壓試驗(yàn)結(jié)果

1)2號(hào)壩第一施工區(qū)土料采用20T單光輪振動(dòng)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(jī)械行駛速度控制在2km/h以內(nèi)。

2)1號(hào)料場(chǎng)設(shè)計(jì)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(dòng)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(jī)械行駛速度控制在2km/h以內(nèi)。

3)1號(hào)料場(chǎng)1-3區(qū)域(立面位置)下部夾層土料采用22T凸塊振動(dòng)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(jī)械行駛速度控制在2km/h以內(nèi)。

表6 1料場(chǎng)2-1區(qū)域土料試驗(yàn)結(jié)果

4)1號(hào)料場(chǎng)全風(fēng)化粉土質(zhì)砂采用22T凸塊振動(dòng)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(jī)械行駛速度控制在2km/h以內(nèi)。

5)高塑性黏土料，采用1號(hào)料場(chǎng)1-3區(qū)域下夾層土料。采用22T凸塊振動(dòng)碾配合人工小型振動(dòng)碾壓實(shí)，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(jī)械行駛速度控制在2km/h以內(nèi)。

表7 1號(hào)料場(chǎng)壩殼料碾壓試驗(yàn)結(jié)果

3.2 強(qiáng)風(fēng)化壩殼料

1號(hào)料場(chǎng)強(qiáng)風(fēng)化壩殼料采用22T振動(dòng)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(jī)械行駛速度控制在2km/h以內(nèi)。

3.3 其它試驗(yàn)土料

1號(hào)料場(chǎng)1-3區(qū)域(立面位置)全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化接觸料(即上下兩個(gè)黏土夾層之間)虛鋪40cm、45cm，碾壓6遍、7遍、8遍，壓實(shí)度均不能達(dá)到壓實(shí)度98%的設(shè)計(jì)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(shù)表

4 結(jié) 論

結(jié)合清林徑引水調(diào)蓄工程實(shí)際情況，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)土料進(jìn)行碾壓試驗(yàn)以確定合理的施工工藝參數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)結(jié)果可以得知：在虛鋪厚度一定的情況，碾壓遍數(shù)越多沉降量越大；在碾壓遍數(shù)、虛鋪厚度一定的情況下，含水率越接近最優(yōu)含水率壓實(shí)度越大。針對(duì)不同的區(qū)域選取不同的施工參數(shù)，可以保證碾壓效果。