竹银水库土料场碾压试验工艺

　　【摘要】通过对竹银水库防渗土料、反滤料、非防渗料开采、装料、运输、卸料和碾压试验，以及进行含水量调整及现场碾压试验需进行铺土方式、铺土厚度、碾压机械的类型及重量、碾压遍数、填筑含水量等各项参数试验，复合试验应进行土料的颗粒级配、压实土的干密度、渗透系数、压缩系数和抗剪强度等试验。为大坝填筑提供了科学、真实的数据参数，并提出了相关建议，指导竹银水库大坝填筑，为类似工程提供了很好的借鉴经验，为大坝填筑的设计、施工提供了更加灵活、多样的解决办法。
　　【关键词】竹银水库，防渗料，非防渗料，反滤料，试验，工艺
　　1.工程概况
　　竹银水库工程大坝为土石分区坝，自上游到下游由防渗体、反滤体、非防渗体（过渡料）组成，其中防渗体填筑总量为475.09万m3，反滤料填筑总量39.34万m3，非防渗体填筑总量180.78万m3。
　　2.试验料源及试验场地
　　2.1试验料源
　　（1）防渗土料、非防渗土料均从土料场开采；
　　（2）反滤料采用中粗砂，20t自卸汽车从砂料外卖点采购；
　　2.2试验工程量
　　碾压试验工程量1、防渗料（压实方）150m3；非防渗料（压实方）220m3；反滤料（压实方）110m3。
　　3.试验内容
　　（1）对于防渗土料、反滤料、非防渗料，进行开采、装料、运输、卸料和碾压试验，以及进行含水量调整试验。
　　（2）防渗土料、反滤料、非防渗料现场碾压试验需进行铺土方式、铺土厚度、碾压机械的类型及重量、碾压遍数、填筑含水量等各项参数试验，复合试验应进行土料的颗粒级配、压实土的干密度、渗透系数、压缩系数和抗剪强度等试验。
　　4.填筑物料技术要求
　　4.1防渗土料
　　大坝坝设计干密度ρd=1.75g/cm3，相应的设计含水量ω0=14.6%；防渗土料的渗透系数应不大于3.0×10-5cm/s；防渗土料的填筑标准按压实度不小于98％控制。
　　4.2反滤料
　　反滤料采用中粗砂，要求具有连续的级配。反滤料的填筑标准按相对密度大于0.7控制，渗透系数K＞1.0×10-3cm/s，具体控制标准由碾压试验后确定。
　　4.3非防渗土料
　　要求过渡料可以采用土料也可以用石渣，但必须同料同层，土料的压实度以0.98控制，石渣料以相对密度0.85控制。
　　5.碾压试验施工
　　5.1试验施工程序
　　施工准备→物料开采→物料运输→施工放线→铺料、平料及洒水→碾压→试验检测。
　　5.2试验施工方法
　　5.2.1试验施工准备
　　（1）试验场地平整
　　试验场地平整采用推土机配合人工清理，满足施工要求。试验场地用TY320推土机进行平整处理，YZ18B-Ⅱ振动碾碾压密实，以使基础的密实度满足试验要求（0.98），表面不平整度小于10cm。
　　（2）施工用水布置
　　试验现场采用洒水车运输，人工加水。
　　5.2.2物料开采与运输
　　防渗土料、非防渗土料采用立采法取料。反滤料外购，采用20T自卸汽车运输至试验现场。
　　5.2.3铺料、平料及洒水
　　所有物料均采用进占法铺料。推土机将物料平铺，局部采用挖机或人工铺筑平料；洒水车进行洒水，加水量严格控制。
　　5.2.4碾压
　　防渗土料采用YZ18B-Ⅱ型凸块振动碾碾压，反滤料及过渡料采用20T自行式光面振动碾碾压，碾压方向为试验条带方向。先静碾2遍，再振动碾压4～8遍，用进退法碾压，行驶速度控制在2~3km/h。相邻两段交接带碾迹彼此搭接，顺碾压方向不小于0.5m，垂直碾压方向的搭接宽度为1.0m。
　　5.2.5试验检测
　　（1）沉降试验检测
　　对于不同种类的堰体材料，在实验铺筑前分别测量该料区各测点的相对高程，求其平均值，作为铺料厚度计算的基点；平料后设置标尺，计算铺料后的平均高程，该高程与铺料前的平均相对高程既为该层铺料厚度。铺料后采用振动碾碾压，首先静碾两遍，测量并计算平均相对高程，作为计算相对沉降率的基点，然后按同样方法，分别按设计要求振动碾压4、6、8遍，测其平均相对高程，静碾两遍后的平均相对高程与振动碾压各遍后的平均相对高程差，即为各碾压遍数的沉降值，各沉降值与该铺筑层厚的比率即为各碾压遍数的相对沉降率。
　　（2）填筑料复合试验
　　按照已选定的施工参数（层厚、洒水量、碾压遍数）进行各参数的复合试验，并按照相关试验规程进行检测。
　　（3）检测点数
　　根据规范要求，每组试验共布置检测点9个，复核试验则增加到12个，并在现场取样，在试验室测定其渗透系数。
　　5.2.6成果整理
　　整理含水率、干密度的关系，计算压实度。绘制不同铺土厚度，不同碾压遍数时的干密度与含水率的关系。
　　6.数据分析
　　
　　6.1防渗土料
　　防渗土料共进行了三种含水率、不同铺土厚度、不同碾压遍数的碾压试验。含水率分别是天然含水率（19.7%～21.7%）、降低含水率（18.5%～18.75%）、增加含水率（22.1%～23.25%）；三种松铺厚度分别为31cm、37cm、43cm；三种碾压遍数分别为静碾2遍+动碾4、6、8遍。碾压结果分析如下：
　　（1）在不同含水率下进行碾压试验，压实结果不同。以天然含水率下（19.7%～21.7%）碾压效果最优，降低含水率（18.5%～18.75%）次之，增加含水率（22.1%～23.25%）最差，且现场出现弹簧土现象；土料厚度增大，土料压实效果变差。压实遍数增加，土料压实效果明显，但以静碾2遍+动碾8遍为最佳，继续碾压则容易出现弹簧土或过压导致土体表面出现裂缝。
　　土料在天然含水率（19.7%～21.7%）、31cm～32cm的铺土厚度（压实厚度25cm）、碾压遍数为静碾2遍+动碾8遍条件下，压实干密度在1.629g/cm3～1.701g/cm3之间，平均值为1.667g/cm3，相应最优含水率为18.4%。则碾压试验土料压实度在0.98以上，满足设计技术要求。
　　
　　6.2反滤料
　　防渗土料共进行了三种铺料厚度、同碾压遍数的碾压试验。松铺厚度分别为40cm、50cm、60cm；碾压遍数分别为静碾1遍+动碾6、8、10遍。碾压结果分析如下：
　　在不同铺料厚度的碾压试验结果中，砂料厚度增大，砂料压实效果变差；压实遍数增加，砂料压实效果明显，但以静碾1遍+动碾10遍为最佳，满足设计技术要求。
　　砂料在50cm～52cm的铺料厚度（压实厚度50cm）、碾压遍数为静碾1遍+动碾10遍条件下，压实干密度在1.755g/cm3～1.763g/cm3之间，平均值为1.761g/cm3；则碾压试验相对密度在0.72以上，满足设计技术要求。
　　6.3非防渗土料
　　非防渗土料共进行了三种铺料厚度、碾压遍数的碾压试验。松铺厚度分别为33cm、38cm、44cm；碾压遍数分别为静碾2遍+动碾4、6、8遍。碾压结果分析如下：
　　在不同铺料厚度的碾压试验结果中，土料厚度增大，土砂料压实效果变差；压实遍数增加，砂料压实效果明显，但以静碾2遍+动碾8遍为最佳，满足设计技术要求。
　　土料在38～43cm的铺料厚度（压实厚度30～35cm）、碾压遍数为静碾2遍+动碾8遍条件下，压实干密度在1.702g/cm3～1.725g/cm3之间，平均值为1.714g/cm3；以压实度0.98控制。但不排除在以后工程施工过程中，料场有石渣料填筑。
　　7.施工参数确定
　　通过土料场的土工、砂料的碾压工艺试验，确定坝体施工工艺参数及质量控制指标，见表
　　表7.1-1现场碾压参数及控制指标
　　

　　8.试验总结
　　8.1.1试验总结
　　通过本次现场碾压试验大致了解了本工程土料场的土料特性，确定了坝体防渗料、反滤料、非防渗土料的铺土厚度、碾压遍数及含水率的控制范围，对下一步的实际填筑施工有着非常重要的指导意义。
　　8.1.2设计填筑标准复核意见
　　（1）防渗土料
　　根据土料场前期室内土工试验可知，土样击实最大干密度在1.636g/cm3～1.734g/cm3之间，相应最优含水率在17.2%～20%之间；而碾压试验结果也表明在20t振动碾碾压遍数8遍后，检测干密度在1.629g/cm3～1.701g/cm3之间，含水率在18%～20%，相应压实度在0.98以上。渗透系数完全满足设计要求。
　　（2）反滤料
　　反滤料为中粗砂，相对密度大于0.7，渗透系数大于1.0×10-3。根据反滤料室内试验及现场碾压试验可知，铺料厚度52cm，在碾压静1+动10遍的碾压遍数下，相对密度0.72，渗透系数3.5×10-2。
　　（3）非防渗土料
　　非防渗料为土料，则要达到0.98的压实度，铺料厚度与防渗土料一致；若为石渣料，则填筑厚度需要调整，相应控制指标以相对密度0.85控制。
　　9.施工建议
　　（1）在坝体填筑施工过程中，由于填筑物料会发生变化，相应的含水率及干密度控制范围也相应发生变化，根据室内土工实验及现场碾压试验结果来看，变化范围还相对较大，如何在施工过程中随着物料的发生变化随时调整控制干密度范围是下一步填筑工作必须面对和解决的问题。
　　（2）由于坝体填筑工程量大，如采用常规灌砂、灌水法检测干密度，则检测的强度将满足不了填筑的要求；因此，建议防渗土料采用核子密度仪检测，通过碾压试验中2种检测结果比对发现，核子密度仪检测干密度比灌砂法检测结果偏差范围0.02g/cm3，含水率偏差范围在1%之内，都属于可接受的范围。