云南大城水库坝顶溢流面板堆石坝、粘土均质坝碾压试验分析

1、云南大城水库坝顶溢流面板堆石坝、粘土均质坝碾压试验分析        摘要:砼面板堆石坝是自上世纪80年代以来最快的一种新型堆石坝，具有施工速度快、造价低、受地形地质条件影响小的优点，同时也具有砼面板容易开裂，质量控制较难的缺点。施工前，均需针对当地材料进行现场碾压试验，通过碾压试将所得的干容重、孔隙率、渗透系数、颗粒级配以及最优含水量等指标与设计指标相比较，以确定坝体填筑时的施工工艺。本文是对昌宁大城水库施工的碾压试验的，供同行。 关键词:碾压试验;灌水法;单环注水渗透试验;双环注水渗透试验;大环刀 一、工程概况

2、 大城水库工程是云南省重点水利工程，主要是为农田灌溉服务，总库容1085.00万m3，概算投资约1亿元。枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、泄洪、导流遂洞、输水隧洞和渠道等组成。 主坝为坝顶溢流砼面板堆石坝，是云南省第一座坝顶溢流面板堆石坝，最大坝高45.30m，坝顶宽7.00 m（如图1 主坝剖面图）。副坝坝型为粘土均质坝，最大坝高15.30m，坝顶宽5m（如图2副坝剖面图）。 本文以主、副坝为例，进行深入分析。 二、主坝碾压试验 (一)主堆石料 1、设计指标 （1）、压实后主坝石料应达到的指标：干密度2.02.05g/cm3、孔隙率25%、渗透系数K=×10-2cm/s。 （2）、施工

3、参数：控制最大粒径600mm（如图3 大城水库砼面板堆石坝坝料级配曲线图）、铺料厚度80cm100cm、13.5t振动平碾(施工中根据实际情况进行调整)碾压68遍、铺料和碾压过程中加水量为1025%。 2、碾压试验 （1）、碾压试验的材料：取用号石料场爆破获得的石料，最大粒径600mm。 (2)、试验场地：使用过渡料碾压场地即1#隧洞出口左岸石料场，采用PC300LC挖掘机取料，使用TY160B型推土机整平场地，20t振动平碾碾压10遍，作为碾压试验场地的基础，面积8m×16m。 (3)、碾压机械：选择LSS220型的20t振动平碾。 (4)、铺料的方法、厚度、夯实的方法与遍数：直接

4、采用PC300LC挖掘机取料和布料，TY160型推土机平料，20t振动平碾平行于场地长边振动碾压，原地压够试验遍数后按错整碾并搭接20cm宽度进行碾压。铺料厚度按80cm控制，实测为80cm、79.4cm。铺料厚度80cm碾压8遍；铺料厚度79.4cm碾压8、10遍。 (5)、试验测量：整个过程都用水准仪来测量铺料厚度、压实后的厚度，压实沉降量。 (6)、碾压试验质量检测：每种铺料厚度的每种遍数压完后，用挖坑灌水法取式样2组，计算其干密度、含水量、孔隙率、颗粒级配。铺料厚度79.4cm、碾压10遍后做单环现场注水渗透试验计算渗透系数。 3、试验成果分析及试验结论 （1）、铺料厚度80cm、碾压

5、8遍后取样，观察到样坑底部块石多，细粒少，架空现象比较严重，估计样品不合格，不继续试验，仅进行颗粒级配分析。 （2）、铺料厚度79.4cm场总结前场经验，先对粗、细料进行掺拌均匀，再进行铺料碾压。从挖坑情况看，效果好，上中下部粗细颗粒无明显差别，颗粒级配曲线在包络线内，但大于20cm大块石偏少。 （3）、对铺料厚度79.4cm场取样检测干密度，碾压8遍达到设计下限值，碾压10遍接近设计上限值。说明，LSS220型的20t振动平碾能适应的主坝石料最大铺料厚度80cm。碾压遍数为10遍为合适的碾压遍数。 （4）、对铺料厚度79.4cm、碾压10遍后做单环现场注水渗透试验，渗透系数为K=2.69&#

6、215;10-3cm/s,比设计值偏小。原因同上，装环时只挖除表面2cm的压实层，表面为细小颗粒，渗透系数偏小；若挖至压实层的中部，渗透系数会大一些，满足设计要求。另外大于20cm大块石偏少也是渗透系数偏小的原因。 主坝石料选取铺料厚度80cm、20t振动平碾碾压10遍的施工参数。 （二）过渡料 1设计指标 （1）、压实后过渡料应达到的指标：干密度2.1g/cm3、孔隙率22%、渗透系数K=×10-31×10-4cm/s。 （2）、施工参数：控制最大粒径300mm（如图3 大城水库砼面板堆石坝坝料级配曲线图）、铺料厚度50cm、13.5t振动平碾(施工中根据实际情况进行调整

7、)碾压68遍、铺料和碾压前应加水润湿。 2碾压试验 （1）、碾压试验的材料 取用1#隧洞出口左岸石料场爆破获得的石料，最大粒径为300 mm。 （2）、试验场地选择 场地就地选择在1#隧洞出口左岸石料场，机械平整，并在已铺石渣的场地平碾振动碾压10遍，面积8m×16m。 （3）、碾压机械 选择LSS220型的20t振动平碾。 （4）、铺料的方法、厚度、夯实的方法与遍数 直接采用PC300LC挖掘机取料和布料，人工辅助整平，TY160型推土机平料，20t振动平碾平行于场地长边振动碾压，原地压够试验遍数后按错整碾并搭接20cm宽度进行碾压。铺料厚度按50cm、60cm控制，实测为50.6

8、cm、61.7cm，遍数为6、8遍。 （5）、试验测量 整个过程都用水准仪来测量铺料厚度、压实后的厚度，计算压实沉降量。 （6）、碾压试验质量检测 每种铺料厚度的每种遍数压完后，用挖坑灌水法取试样2组，计算其干密度、含水量、孔隙率、颗粒级配，并做1组单环现场注水渗透试验计算渗透系数（50cm、8遍）。 3试验成果分析及试验结论 （1）、两场试验的8组试样的孔隙率均小于设计要求值22%，颗粒级配曲线都在设计包络线内。 （2）、铺料厚度61.7cm、碾压8遍碾压完后做单环现场注水渗透试验，渗透系数K=3.2×10-4cm/s,略大于设计下限值1×10-4cm/s。原因装环时只挖

9、除表面2cm的压实层，表面为细小颗粒，渗透系数偏小；若挖至压实层的中部，渗透系数会大一些，满足设计要求。 （3）、铺料厚度50.6cm、碾压6遍和铺料厚度61.7cm、碾压6、8遍干密度均达不到设计要求。分析前者碾压遍数少，后者铺料偏厚。铺料厚度50.6cm、碾压8遍能达到设计值。说明20t振动平碾适宜的铺料厚度50cm、碾压遍数8遍。其试验数据见表3：过渡料主要碾压试验数据成果表。其试验数据见表3。 过渡料选取铺料厚度50cm、20t振动平碾碾压8遍的施工参数。 （三）垫层料 1设计指标 （1）、垫层料经压实后指标：干密度为2.10g/cm3，孔隙率22%；渗透系数k=i×10-31×10-4cm/s。 （2）、施工参数：控制最大粒径80100mm（如图3 大城水库砼面板堆石坝坝料级配曲线图）；13.5t振动平碾（施工中根据实际情况进行调整）,振动碾压68遍；铺料厚度50cm。 2 碾压试验 （1）、碾压试验的材料 根据垫层料要求颗粒级配的组成，结合水库岸坡及坝基开挖和石料场分布不利于开采的情况，决定采用掺配方式获得。利用主坝岸坡及坝基开挖料中的弱风化至未风化石料，经过选择用颚式破碎机加工成Dmax80mm和用40