西湯水庫堆石料填筑碾壓試驗(yàn)成果報告

1、沁縣西湯水庫工程施工標(biāo)沁縣堆石料填筑碾壓試驗(yàn)成果報告西湯水庫堆石料碾壓試驗(yàn)成果報告批準(zhǔn)：審核：編制：山西省水利建筑工程局西湯水庫工程項(xiàng)目部 二O一六年九月八日1、概述沁縣西湯水庫大壩為瀝青砼心墻堆石壩，壩頂高程1075.3m，壩體填筑工程量：堆石料170000余m3。壩料來源溢洪道爆破料，壩體計(jì)劃2016年10月開始填筑。為核實(shí)壩料設(shè)計(jì)填筑標(biāo)準(zhǔn)的合理性，通過現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)，從而確定滿足設(shè)計(jì)要求的施工碾壓機(jī)具、碾壓參數(shù)和填筑施工工藝。依據(jù)合同文件、設(shè)計(jì)圖紙和國家有關(guān)規(guī)程規(guī)范，以及參照國內(nèi)外已建及在建堆石壩壩料碾壓參數(shù)和工程類比，并結(jié)合本工程的實(shí)際情況，擬定了壩料碾壓試驗(yàn)實(shí)施細(xì)則。報請?jiān)O(shè)計(jì)和監(jiān)理工程

2、師審批后實(shí)施。碾壓試驗(yàn)于9月5日開始至9月8日結(jié)束，此次碾壓試驗(yàn)僅進(jìn)行4場壩料碾壓試驗(yàn)，現(xiàn)就已獲試驗(yàn)成果整理分析報請業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)部門審閱。2、試驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^碾壓試驗(yàn)，達(dá)到如下目的：1) 核實(shí)壩料設(shè)計(jì)填筑標(biāo)準(zhǔn)的合理性。2) 研究填筑工藝。3) 確定達(dá)到設(shè)計(jì)填筑標(biāo)準(zhǔn)的碾壓遍數(shù)及行車速度等施工參數(shù)。3、堆石料設(shè)計(jì)指標(biāo)及現(xiàn)場質(zhì)控指標(biāo)堆石料料源、設(shè)計(jì)指標(biāo)及現(xiàn)場質(zhì)控指標(biāo)如表1所示。 堆石主料源及設(shè)計(jì)指標(biāo) 表1壩體分區(qū)設(shè)計(jì)指標(biāo)現(xiàn)場質(zhì)控指標(biāo)材料及料源孔隙率V0最大粒徑<5mm含量<0.075mm含量干密度d%mm%kg/m3主料溢洪道爆破料206002052090備注表中干密度值由巖石表觀密度和

3、孔隙率換算得出，計(jì)算公式為：V0=(1-d/)×100，為巖石表觀密度4、堆石料性質(zhì)4.1溢洪道爆破料實(shí)測物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果如表2所示。 溢洪道爆破石料物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果 表2試驗(yàn)項(xiàng)目表觀密度(kg/m3)強(qiáng)度（MPa）軟化系數(shù)干燥飽和1260047.033.40.71據(jù)表2，表觀密度為2600kg/m3，飽和抗壓強(qiáng)度為33.4Pa干燥抗壓強(qiáng)度為47.0MPa，軟化系數(shù)0.71。一般認(rèn)為，巖石飽和抗壓強(qiáng)度低于30Mpa為軟巖。4.2 現(xiàn)場檢測堆石料級配見表3堆石料級配試驗(yàn)成果表 表3試驗(yàn)項(xiàng)目最大粒徑800（%）<5mm含量（%）<0.075mm含量（%）第一場試驗(yàn)04

4、.61.3第二場試驗(yàn)05.42.4第三場試驗(yàn)06.22.6第四場試驗(yàn)05.82.06、碾壓試驗(yàn)設(shè)備、機(jī)械、儀器碾壓試驗(yàn)過程中使用的碾壓設(shè)備及配套機(jī)械、儀器如表4 碾壓試驗(yàn)設(shè)備及配套機(jī)械、儀器 表4設(shè)備名稱規(guī)格或型號單位數(shù)量備注振動碾20t臺1自卸汽車15t臺4挖掘機(jī)1.2m3臺1裝載機(jī)2L-50臺1推土機(jī)TY220臺1磅稱400kg臺1水準(zhǔn)儀-臺17、試驗(yàn)參數(shù)組合堆石料碾壓試驗(yàn)參數(shù)組合及場地布置如表5 堆石料碾壓試驗(yàn)參數(shù)組合（碾型：20t振動平碾） 表5場次填筑料填筑厚度（cm）碾壓遍數(shù)第一場溢洪道爆破石料808第二場8010第三場8012第四場80108、碾壓試驗(yàn)場地規(guī)劃及時間安排8.1 碾

5、壓試驗(yàn)場地及要求堆石料試驗(yàn)擬布置在大壩上游場地，進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。試驗(yàn)前先用推土機(jī)將試驗(yàn)區(qū)域整平，用振動碾壓實(shí)，在上面鋪一層試驗(yàn)料，用振動碾壓實(shí)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將這一層作為基層，然后在其上進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。8.2試驗(yàn)場地面積、鋪料要求堆石料試驗(yàn)場地組合為4m×10m，為防止碾壓時產(chǎn)生側(cè)向擠壓，鋪料時每個試驗(yàn)區(qū)的兩側(cè)（垂直行車方向）均留出一個碾寬，順碾壓方向的兩端留出4m為非試驗(yàn)區(qū)，以滿足停車和錯車需要。8.3 試驗(yàn)料準(zhǔn)備在料場選擇經(jīng)監(jiān)理工程師認(rèn)可、具有代表性的壩料，并在試驗(yàn)前一次性備足。 8.4 碾壓試驗(yàn)時間堆石料碾壓試驗(yàn)時間為2016年9月5日2016年9月8日。9、碾壓試驗(yàn)工作量顆粒級配 4

6、組干密度 12個10、碾壓試驗(yàn)流程、填鋪方法、碾壓方法10.1碾壓試驗(yàn)流程場地平整碾壓基面測量進(jìn)料推平（控制鋪填厚度）碾壓（8、10、12遍）沉降測量密度、級配檢測回填試坑碾壓下一場試驗(yàn)。10.2鋪填方法碾壓試驗(yàn)填筑模擬實(shí)際施工采用進(jìn)占法填筑，堆土機(jī)平整，鋪填厚度誤差為松鋪厚度的±10%。10.3碾壓方法振動碾采用最大激振力430KN，行車速度2.0Km/小時。碾壓遍數(shù)采用前進(jìn)、后退為二遍計(jì)，輪壓重疊1625cm。10.4壓實(shí)沉降量測量每個試驗(yàn)組合均按1.5m×1.5m布置網(wǎng)格測點(diǎn)，每個試驗(yàn)組合布置10個測點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀測量基面、鋪填層面及不同壓實(shí)遍數(shù)后，同一測點(diǎn)的高程以計(jì)算

7、松鋪厚度和不同碾壓遍數(shù)時的沉降量。10.5壓實(shí)干密度檢測 （包括粗、細(xì)料含水量）壓實(shí)干密度按土工試驗(yàn)規(guī)程（SL273-1999）用灌水法進(jìn)行，試坑直徑為填筑料最大粒徑的23倍，灌水法塑料布厚度為0.1mm，體積校正系數(shù)參考相關(guān)資料取用校正系數(shù)為1.003。每個試驗(yàn)組合測干密度3個。11、碾壓試驗(yàn)成果碾壓試驗(yàn)干密度檢測成果及沉降量測量成果如表6表7所示 堆石料干密度檢測結(jié)果 表6試驗(yàn)場次碾壓遍數(shù)干 密 度 (kg/m3)孔 隙 率 (%)備注123平均123平均第一場8202020602060204722.320.820.821.3鋪80cm第二場10209020902100209319.619

8、.619.219.5第三場12210020902120210319.219.618.519.1復(fù)核試驗(yàn)10209021102100209719.618.819.219.3鋪80cm最佳遍數(shù)10遍最佳鋪料厚度80cm堆料壓實(shí)沉降量測量結(jié)果 (80cm) 表7基礎(chǔ)高程(m)層頂高程 (m)沉降值 (cm)壓 前壓 后虛鋪厚度壓后沉降量(cm)8遍10遍12遍8遍10遍12遍1057.808 1058.5781058.5511058.5311058.527772.74.75.11057.8051058.6051058.5781058.5571058.555802.74.85.01057.796105

9、8.5861058.5521058.5411058.536793.44.55.01057.8001058.6001058.5671058.5541058.560803.34.64.01057.7961058.6061058.5731058.5591058.556813.34.75.01057.7891058.6091058.5791058.5571058.550823.05.25.91057.7941058.5841058.5531058.5321058.528793.15.25.61057.7981058.5781058.5411058.5381058.519783.7 4.05.91057

10、.8031058.6131058.5801058.5721058.563813.34.15.01057.8001058.6001058.5651058.5491058.545803.55.15.5平均值803.24.75.2最優(yōu)參數(shù)組合時的松鋪系數(shù) 1.041.061.07 12、碾壓試驗(yàn)成果分析 12.1顆粒級配的影響堆石料顆粒級配，一般用最大粒徑、小于某顆粒粒徑含量（這里我們用小于0.075mm和小于5mm顆粒含量）來衡量級配的優(yōu)劣。通常認(rèn)為，最大粒徑愈大，壓實(shí)干密度愈高，材料不均勻系數(shù)愈大，壓實(shí)性能愈好，也愈易獲得最大的壓實(shí)密度。但壩料最大粒徑?jīng)Q定于鋪填厚度，一般最大粒徑為鋪填厚度的2/

11、3，若最大粒徑接近于鋪填厚度則大粒徑料周圍的細(xì)料得不到有效壓實(shí)。只有控制好顆粒級配才會得到有效壓實(shí)，所以在今后的施工過程中，控制好進(jìn)場的料源是非常重要的。12.2碾壓遍數(shù)的影響壓實(shí)干密度隨碾壓遍數(shù)增加而提高，總體看，8遍10遍壓實(shí)干密度增長較大，12遍密度增長率則較小。13、結(jié)論綜合上述成果分析，現(xiàn)就達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的碾壓參數(shù)和施工工藝以及今后施工提出以下幾點(diǎn)：13.1設(shè)計(jì)提出的壩料控制指標(biāo)是合理的，也是可行的，施工中必須給予保證，并盡最大努力提高壓實(shí)密度。施工選定的碾壓設(shè)備，也能夠滿足施工需要。13.2建議堆石料碾壓參數(shù)如下表施工碾壓參數(shù)表壩料名稱碾壓機(jī)具松鋪厚度（cm）碾壓遍數(shù)壓實(shí)厚度（cm）松鋪系數(shù)碾壓機(jī)行車速度（Km/h）堆石料20t振動碾801075.31.062壩料級配及壓實(shí)質(zhì)量指標(biāo)表壩料顆粒組成壓實(shí)指標(biāo)最大粒徑（mm）5mm含量（mm）0.075mm%干密度 Kg/m3孔隙率（%）參透系數(shù)（cm/s）堆石料60020<52090<2013.3壩料級配是提高壓實(shí)密度、降低壩體沉降變形的關(guān)健，施工中應(yīng)盡最大努力給予保證。同時應(yīng)盡力做好上壩材料的均勻性和施工的均勻性。13.4施工時，為減小顆粒分離宜采用混合鋪筑法（進(jìn)占法和退鋪法相結(jié)合）填筑，并加強(qiáng)現(xiàn)場施