水庫壩體填筑材料現(xiàn)場碾壓試驗分析

樂仁杰

【摘要】水庫壩體的填筑工程好壞將直接影響到水庫安全性，為了有效的保證水庫壩體填筑的質(zhì)量，我們首先需要選擇填筑質(zhì)量過硬的材料作為壩體的填筑內(nèi)料。而若想了解其材料的性能，我們需要采用有效的試驗方法對其進行分析?；诖耍旅婢徒Y合作者的實際工作經(jīng)驗，簡要的分析了水庫壩體填筑材料現(xiàn)場的碾壓試驗，以供借鑒參考。

【關鍵詞】水庫壩體；填筑材料；現(xiàn)場碾壓；試驗

前言：

本文主要對水庫壩體的填筑材料碾壓試驗做出探討，并且結合實際施工案例，詳細的介紹試驗研究的方法以及試驗研究的流程，并且針對其試驗的結果進行系統(tǒng)性分析，為壩體設計、施工提出了一定的依據(jù)，為同類的水庫壩體現(xiàn)場材料的碾壓試驗提供了參考。

1、 案例工程的概況分析

按照測量統(tǒng)計的分析，某水庫工程主要是由主壩、7座副壩、溢洪道、左右岸灌溉引水隧洞及泵站組成，主壩壩型為瀝青混凝土心墻石渣壩，最大壩高43.12m，壩頂總長652.03m，壩頂寬6m，水庫總庫容1.563億m3。在以往工程實踐中，巖體現(xiàn)場的碾壓填筑資料較少，為了充分掌握其碾壓的特點，確定碾壓的參數(shù)，積極的開展現(xiàn)場碾壓的試驗就顯得十分重要。

2、 試驗研究的方案

碾壓機具選擇25t自行式振動平碾，根據(jù)類似壩體填筑料現(xiàn)場碾壓試驗研究和填筑施工經(jīng)驗，結合現(xiàn)場試驗場地條件，擬定2種試驗料在加水工況下的最大碾壓遍數(shù)為8遍；在不加水工況下的最大碾壓遍數(shù)為6遍；擬定3種鋪土厚度分別為60、80、100cm；振動碾壓行車速度不大于2.5km/h。在試驗前期，考慮到砂巖在較高激振力作用下可能會產(chǎn)生過度顆粒破碎，將其振動激振力定為220kN，泥巖振動激振力定為390kN。在對碾壓試驗結果分析后，認為激振力對砂巖的顆粒破碎影響較小，進而采用振動激振力為390kN進行了對比試驗研究。

試驗過程中，我們主要圍繞試驗材料表面沉降、壓實質(zhì)量和碾壓前后級配變化三方面開展研究，進行了沉降觀測、試坑灌水法密度檢測和篩分試驗。

3、 試驗研究流程

在正式的試驗檢測之前，經(jīng)過控制最大粒徑的方法在取料場對試驗材料進行實驗前的顆粒分析，以確定出試驗原級配，在料場剔除或是破碎徑顆粒；填筑時采用后退法卸料及攤鋪，碾壓時采用進退錯距法振動碾壓；沉降測量采用水準儀進行高程測量。采用規(guī)范規(guī)定的試坑灌水法進行干密度檢測并進行碾壓后顆粒分析，采用水準儀進行表面沉降測量。

4 、干密度試驗成果

本項研究總計選擇了94個代表性的位置，采用試坑灌水法進行了干密度檢測，每項試驗組合內(nèi)選擇3個代表性位置進行檢測，取其平均值作為各試驗組合下的壓實干密度值。

復核試驗時對2種試驗料均采用鋪土厚度80cm、碾壓遍數(shù)為8遍、一種振動碾壓行車速度（不大于2.5km/h）并采用加水工況，其中砂巖的碾壓激振力為220kN，泥巖的碾壓激振力為390kN，測得砂巖和泥巖對應的干密度平均值分別為2.12g/cm3和2.14g/cm3。

5 、試驗結果分析

5.1 壓實干密度影響因素分析

5.1.1鋪土厚度對壓實干密度的影響

2種試驗料壓實密度隨鋪土厚度的變化規(guī)律基本一致，在同一碾壓遍數(shù)下，壓實干密度隨鋪土厚度的增加而減小。且鋪土厚度從80cm增加到100cm時干密度的減小幅度較鋪土厚度從60cm增加到80cm時明顯，說明鋪土厚度的增加將顯著降低壓實干密度值。鋪土厚度越薄，壓實干密度越容易得到提高。但同時填筑層越薄，相應會增加工程施工難度，提高工程投資。因此結合其它碾壓參數(shù)，認為此2種筑壩材料采用80cm的鋪土厚度較為經(jīng)濟合理。

5.1.2碾壓遍數(shù)對壓實干密度的影響

在同一鋪土厚度下，壓實干密度隨碾壓遍數(shù)的增加有明顯的提高，碾壓遍數(shù)從6遍增加到8遍時干密度的增加值較碾壓遍數(shù)從4遍增加到6遍時小。由此可以推斷進一步提高碾壓遍數(shù)后填筑料壓實將趨于穩(wěn)定，干密度的提高將不明顯。盡管壓實干密度的提高主要發(fā)生在碾壓6遍之前，但根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，為確保筑壩材料的碾壓密實程度，碾壓遍數(shù)不宜過低；因此，認為2種筑壩材料的碾壓遍數(shù)采用8遍較為合理。

5.1.3加水對壓實干密度的影響

受現(xiàn)場條件限制，本項研究在試驗料攤鋪階段進行加水。當加水量達2%～3%（體積含水量）時，試驗料表層部分區(qū)域已有積水，因此停止進一步加水。通過干密度值可以看出，加水碾壓有助于干密度的提高。同時泥巖受遇水易軟化特性的影響，對加水的影響更為敏感。由于試驗料在攤鋪過程中，表層破碎嚴重，水的下滲較緩且容易在車轍處積水，如進一步灑水，將很容易形成“橡皮土”，使填筑層間形成薄弱面，給壩體穩(wěn)定帶來安全隱患。參照其它工程碾壓施工經(jīng)驗，應通過取運料、卸料及攤鋪三階段進行加水，總加水量可控制在3%～5%（體積含水量）。

5.2 顆粒破碎結果分析

試驗料攤鋪及碾壓過程中，均會產(chǎn)生一定程度的顆粒破碎。相比試驗前顆粒級配，振動碾壓明顯造成試驗料中間粒徑顆粒比例增大。此外，振動碾壓引起的顆粒破碎主要發(fā)生在厚度為20cm以內(nèi)的表層，激振力傳遞到填筑體內(nèi)部后主要引起填筑體結構的調(diào)整及細顆粒在粗顆粒間空隙的填充。結合開挖試坑及顆粒分析結果發(fā)現(xiàn)，泥巖產(chǎn)生的顆粒破碎比砂巖更為明顯；試驗料加水后由于吸水軟化，更容易產(chǎn)生顆粒破碎；對砂巖而言，激振力的提高也能使表層的顆粒破碎變得更為顯著。在受攤鋪后試驗料級配存在差異的因素影響，在顆分數(shù)據(jù)點較少的情況下，碾壓后顆粒破碎規(guī)律較難準確統(tǒng)計。此外，如攤鋪時控制不當造成粗顆粒相對集中，很容易產(chǎn)生架空，由此極易造成所在位置處干密度的顯著降低。

結語：

總而言之，為有效的保證水庫壩體填筑的質(zhì)量，更深入的了解有關的填筑材料作為壩體填筑內(nèi)料的特點，本文就經(jīng)過實際的施工案例，對水庫壩體的填充材料進行現(xiàn)場碾壓試驗，

并針對試驗所得的結果作了分析，相信可以為壩體的設計施工以及同類型水庫壩體材料現(xiàn)場碾壓試驗研究提供參考。

參考文獻：

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