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1、大隆水利枢纽土石坝石渣料现场生产性碾压试验水利水电技术第36卷2005年第12期大隆水IJ枢纽土石坝石渣料现场生产性碾压试验雷敬伟(中国葛洲坝水利水电工程集团有限公司,湖北宜昌443002)【摘要】通过对下游坝体填筑石渣料的两个料源进行生产性碾压试验,了解分析其压实特性,核实设计填筑标准的合理性,推荐达到填筑标准的经济合理的压实方法,机械类型,施工参数等.【关键词】碾压试验;干密度;颗粒级配;粗粒含量;相对密度;大隆土石坝中图分类号:TV41(266)文献标识码:B文章编号:1000-0860(2005)12003304Productiverollingexperimentonmaterial
2、fromexcavateddebrisforconstructionofDalongEarth-rockFillDamLEIJingwei(ChinaGezhoubaWaterandPower(Group)Co.,Ltd.,Yichang443002,Hubei,China)Abstract:Basedontheproductiverollingexperimentsontwomaterialsourcesoftheexcavateddebrisforconstructionofthedownstreamsideofdambody,thecompactioncharacteristicsoft
3、hematerialsareanalyzedandtherationalityoftherelateddesignfillingstandardsareverified,andthentheeconomicandreasonablecompactionmethod,rollingequipmentsandtheconstructionparametersaccordedwiththefillingstandardsconcernedarerecommendedaswel1.Keywords:rollingexperiment;drydensity;graincomposition;coarse
4、graincontent;relativedesity;DalongEarth-rockFillDam大隆水利枢纽挡水建筑物为碾压式分区土石坝,上游坝体以花岗岩风化土为防渗体,下游坝体采用石渣及风化岩等透水性较强的材料填筑,坝体内采用上昂式排水接至下游排水棱体.大坝下游高程34.00m以下坝体填筑料为石渣,为了解石渣的特性,确定达到填筑标准的压实方法,碾压机械,设计和施工参数,在现场对卡巴石料场和溢洪道开挖石渣料两个料源进行了生产性试验.1现场生产性碾压试验1.1试验材料坝后石渣区的填料以石料场石渣和溢洪道开挖石渣为主,其最大粒径应小于铺料厚度,设计相对密度/>0.75.石渣料碾压试验有
5、选择地分别对上述两种料进行碾压前的颗粒级配试验.两个试验场地随机各抽样3组进行全料筛分试验.其中卡巴石料用料最大粒径在26036Orain之问,粒径小于5rain的含量在10.4%16.5%之问,平均13.9%;粒径小于0.074mm的含量WaterRsoufce$andHydmpowerEngineengVo1.36No.12在2.0%2.5%之间,平均2.3%;曲率系数在9.018.4之间,平均14.6;不均匀系数在44.4180.8之间,平均112.7.溢洪道开挖料用料最大粒径在410500mm之间,粒径小于5mm的含量在11.6%16.2%之间,平均13.8%;粒径小于0.074mm的
6、含量在1.5%2.5%之问,平均2.0%;曲率系数在2.64.0之问,平均3.3;不均匀系数在20.052.4之问,平均35.2.1.2碾压试验场地试验场地选择在料源附近,用碾压试验相同的材料先在基层上填筑一层找平,碾压l0遍后作为试验场地基础.试验区范围为50m25m,沿进占方向按宽度8m分为三个条带,每一个条带可进行不同组合的碾压试验.试验场地布置见图1.1.3碾压试验组合碾压试验组合采用综合法,部分参数采用经验确收稿日期:2005083O作者简介:雷敬伟(197O一),男,工程师.雷敬伟大隆水利枢纽土石坝石涛料现场生产性碾压试验t-10_I一10+_10斗一lO一10一洛阳YZGI8t振
7、动碾碾压遍教洛阳ZGI8t振动碾碾的行车速度根据自身的性能及类似工程经验来确定,两种振动碾的行车速度均小于4km/h,铺料厚度初步定为100em,碾压方式采用错距碾压,碾压遍数分别为8,l0,12.1.4现场碾压试验施工工序在已碾压好的试验场地找平层上,用石灰对预先分割的两个条带做好标识,并进行整个试验区基础的高程测量;载重20t的自卸车采用进占法进料,推土机散料推平后测量摊铺后高程,以此推算铺筑厚度;碾压达到规定的遍数后测量层面的高程,以此推算沉降量;最后进行压实密度,级配,渗透性能检查.2试验检查及成果分析2.1现场原位密度,级配,渗透系数检查现场原位密度试验的测点布置遵循随机性原则,并保
8、证每个轮迹上均有测点.压实效果检测采用试坑灌水法测定石渣料的干密度,同时测试石渣料的含水率,粗粒含量,小于0.074mm含量及全料级配;现场级配试验采用筛析法.因连续阴雨,卡巴石料场石渣料碾压试验未进行石料加水量试验,溢洪道开挖石渣料选择的加水量为填筑方量的10%.2.1.1卡巴石料场石渣料洛阳YZG18t碾压8遍区实测铺料厚度76em,干密度变化范围为1.831.96g/em,平均1.89g/em.;含水率变化范围为2.3%2.6%,平均2.4%;粗粒含量变化范围为80.7%86.8%,平均84.0%;不均匀系数变化范围为59100,平均73.7;曲率系数变化范围为4.27.4,平均5.7;
9、沉降量为0.43em.洛阳YZG18t碾压10遍区实测铺料厚度103em,干密度变化范围为1.902.0lg/em,平均1.96g/em;含水率变化范围为2.4%一3.9%,平均2.9%;粗粒含量变化范围为76.0%83.9%,平均81.2%;不均匀系数变化范围为67.6133.3,平均90.1;曲率系数变化范围为4.26.9,平均5.4;沉降量为3.3em;现场原位渗透系数3.3x10一cm/s.洛阳YZG18t碾压12遍区实测铺料厚度110em,干密度变化范围为1.952.02g/em,平均1.98g/em;含水率变化范围为2.2%一3.0%,平均2+5%;粗粒含量变化范围为84.8%一8
10、9.6%,平均87.7%;不均匀系数变化范围为24.944.9,平均35.7;曲率系数变化范围为3.25.9,平均4.9;沉降量为3.7em.三一重工YZ26E碾压8遍区实测铺料厚度78em,干密度变化范围为2.o4.2.1l马/crn3,平均2.Cr7马/crn3;含水率变化范围为2.2%一2.9%,平均2.5%;粗粒含量变化范围为64.7%一85.7%,平均76.3%;不均匀系数变化范围为63.4287.5,平均152.7;曲率系数变化范围为0.56.1,平均3.9;沉降量为7.2em.三一重工YZ26E碾压10遍区实测铺料厚度89em,干密度变化范围为2.002.11g/cm,平均2.0
11、7g/em;含水率变化范围为2.6%2.9%,平均2.7%;粗粒含量变化范围为67.0%79.7%,平均74.7%;不均匀系数变化范围为105237.5,平均158.6;曲率系数变化范围为0.97.3,平均4.4;沉降量为6.2em;现场原位渗透系数4.610一cm/s.三一重工YZ26E碾压12遍区实测铺料厚度100em,干密度变化范围为1.992.10g/em,平均2.05g/em;含水率变化范围为1.8%2.9%,平均2.3%;粗粒含量变化范围为83.6%93.2%,平均87.9%;不均匀系数变化范围为6.866.7,平均44.5;曲率系数变化范围为1.010.8,平均5.8;沉降量为6
12、.7em.2.1.2溢洪道开挖石渣料洛阳YZG18t碾压8遍区实测铺料厚度69em.干密度变化范围为1.971.99g/em,平均1.98g/em;含水率3.1%;粗粒含量变化范围为79.7%83.4%,平均81.6%;不均匀系数变化范围为37.851,平均44.4;曲率系数变化范围为1.23.1,平均2.2;沉降量为3.1em.洛阳YZG18t碾压10遍区实测铺料厚度78em,干密度变化范围为2.012.12g/cm,平均2.o6g/em;含水率变化范围为2.0%一4.1%,平均3.0%;粗粒含量变化范围为73.6%92.9%,平均84.5%;不均匀系数变化范围为1076.6,平均42.8;
13、曲率系数变化范围为1.43.7,平均2.5;沉降量为水利水电技术第36卷2005年第12期T.t.十.T上3.8em;现场原位渗透系数2.110em/s.洛阳YZG18t碾压12遍区实测铺料厚度87em,干密度变化范围为1.961.99g/em,平均1.97g/em;含水率变化范围为2.8%一3.6%,平均3.3%;粗粒含量变化范围为86.3%89.3%,平均87.3%;不均匀系数变化范围为2029.3,平均25.1;曲率系数变化范围为1.93.3,平均2.6;沉降量为5.6enl.三一重工YZ26E碾压8遍区实测铺料厚度78em,干密度变化范围为2.05Z07g/em3,平均2.06g/em
14、;含水率变化范围为3.1%一3.5%,平均3.3%;粗粒含量变化范围为79.4%一86.7%,平均83.1%;不均匀系数变化范围为29.557.5,平均29;曲率系数变化范围为2.32.5,平均2.4;沉降量为11.7em.三一重工YZ26E碾压10遍区实测铺料厚度73eln,干密度变化范围为2.0o2.14g/em,平均2.05g/em;含水率变化范围为3.5%一3.9%,平均3.7%;粗粒含量变化范围为83.8%一87.0%,平均85.0%;不均匀系数变化范围为25.936.5,平均31.2;曲率系数变化范围为2.02.4,平均2.2;沉降量为7.1em;现场原位渗透系数1.710em/s
15、.三一重工YZ26E碾压12遍区实测铺料厚度80+5em,干密度变化范围为2.o52.13g/em,平均2.09g/era;含水率变化范围为3.0%一3.2%,平均3.1%;粗粒含量变化范围为88.3%90.8%,平均89.3%;不均匀系数变化范围为14.524.3,平均18.8;曲率系数变化范围为1.81.9,平均1.8;沉降量为13.3em.2.2室内相对密度试验根据现场的筛分成果统计出两个料源石渣料的上包线,下包线,平均线,相似级配法室内烘干备料,试验方法采用振动台法.2.2.1卡巴石料场石渣料根据上包线制备试样的最大干密度为2.10g/cm,最小于密度为1.66g/em,当相对密度0.
16、75时推算现场干密度为1.97g/em;根据下包线制备试样的最大干密度为2.02g/cm,最小干密度为1.53g/em,当相对密度0.75时推算现场干密度为1.87g/em;根据平均线制备试样的最大干密度为2.09g/cm,最小干密度为1.61g/cm,当相对密度为0.75时推算现场干密度为1.95g/cm.2.2.2溢洪道开挖石渣料根据上包线制备试样最大干密度为2.04g/cm,最小干密度为1.56cm,当相对密度为0.75时推算现场干密度为1.89g/era;根据下包线制备试样最大干密度为2.14g/cm,最小干密度为1.67g/era,水利水电技术第36卷2005年第12期雷敬伟大隆水利
17、枢纽土石坝石渣料现场生产性碾压试验当相对密度为0.75时推算现场干密度为2.00g/era;根据平均线制备试样最大干密度为2.12g/cm,最小干密度为1.65g/cm,当相对密度0.75时推算现场干密度为1.98g/era.2.3成果分析此次碾压试验选择了卡巴石料场,溢洪道开挖料两个料源的石渣料,由于气候原因(下雨),卡巴石料场石渣料只进行了填料在一种铺料厚度下,不同类型的振动碾采用不同碾压遍数的碾压试验组合;溢洪道开挖石渣料进行了加水量10%,一种铺料厚度下,不同类型的振动碾采用不同碾压遍数的碾压试验组合.2.3.1铺料厚度卡巴石料场石渣料的铺料厚度经测量整体平均厚度为75om,与预期相差
18、25om,补料处理后局部条带仍没有达到预定要求的100em,但局部条带符合铺料厚度80om要求.限于补层较薄,所补砾料为细料,整层石渣料的级配可能会因此变化.溢洪道开挖石渣料铺料厚度没有达到预定要求100om,符合铺料厚度80om要求,鉴于上述原因没有进行补料工序,碾压试验按照实际铺料厚度进行.在铺料厚度相近的情况下,两个料源的石渣料分别采用两种振动碾碾压,随着碾压遍数的增加沉降量也随之增加;溢洪道开挖石渣料碾压后的沉降量大于卡巴石料场石渣料的沉降量,说明溢洪道开挖石渣料的压实性优于卡巴石料场石渣料.2.3.2颗粒级配卡巴石料场石渣料碾压后粒径小于5mm的含量在6.8%35.3%之间,平均18
19、.1%;粒径小于0.074mm的含量在0.9%一5.3%之间,平均2.8%;曲率系数在0.5一l0.8之间,平均5.0;不均匀系数在6.8287.5之间,平均92.6.通过碾压前后级配对比,由于进行了补料工序,且卡巴石料场石渣料易碎,经振动碾碾压后级配发生了变化.溢洪道开挖料碾压后粒径小于5mln的含量在7.1%26.4%之间,平均14.5%;粒径小于0.074mln的含量在1.0%一3.9%之间,平均2.4%;曲率系数在1.23.7之间,平均2.3;不均匀系数在10.076.6之问,平均33.1.通过碾压前后级配对比,碾压前后级配变化不大.根据两个料源石渣料颗粒级配对比,溢洪道开挖石渣料的级
20、配要优于卡巴石料场的级配.卡巴石料场石渣料颗粒级配曲线只要位于平均线雷敬伟大隆水利枢纽土石坝石渣料现场生产性碾压试验附近或稍偏向平均线下方,采用洛阳YZG18t振动碾,铺料厚度103110cm,碾压遍数达到1Ol2遍,压实干密度可勉强达到1.95g/cm;采用三一重工YZ26E振动碾,铺料厚度80100cm,碾压遍数达到8,l0,l2遍,压实干密度可达到1.99g/cm以上.溢洪道开挖石渣料颗粒级配曲线只要位于平均线附近或稍偏向平均线下方,采用洛阳YZG18t振动碾,铺料厚度80em,碾压遍数达到1O一12遍,压实干密度可达到1.99g/cm以上;采用三一重工YZ26E振动碾,铺料厚度80cm
21、,碾压遍数达到8,l0,l2遍,压实干密度可达到2.0g/cm以上.2.3.3碾压机具的性能采用三一重工YZ26E振动碾的压实效果优于洛阳YZG18t振动碾压实效果.由于铺料厚度不一,但总体上两个料源的石渣料随着碾压遍数的增加,采用两种振动碾碾压干密度也随之增加.2.3.4施工工艺取样过程中发现局部测点有架空现象,使得测点干密度偏低,不会因为碾压遍数的增加而增大.综上所述,石渣料的压实性与颗粒级配,铺料厚度,碾压机具的性能等有关.2.4推荐施工碾压参数2.4.1现场干密度控制值由于相对密度试验是采用现场实测级配的统计值进行,根据室内相对密度成果及设计要求(D0.75)确定控制干密度.从现场碾压
22、试验成果来看,由于两个石料场料源性质存在差异,因此建议根据室内相对密度试验成果的平均级配曲线计算的相对密度值(D0.75)做为控制标准,即卡巴石料场石渣料控制干密度为1.95g/cm,溢洪道开挖石渣料控制干密度为1.98g/cm.2.4.2推荐的施工碾压参数铺料厚度80cm,石渣料的加水量为填筑方量的10%,振动碾的行车速度小于4km/h.对于边,角及与其他料种搭接部位,当采用YZ26E振动碾碾压时碾压10遍,当采用YZG18t振动碾碾压时碾压1Ol2遍;对于大面积填筑部位,当采用YZ26E振动碾碾压时碾压8遍,当采用YZG18t振动碾碾压时碾压1O遍.3结语目前,水利水电工程土石坝在填筑前,
23、往往要求进行填料的碾压试验.在进行碾压试验时,由于种种原因难免会遇到工期紧迫的问题,这就要求试验单位在设计碾压试验组合时采用综合法来满足施工需要.实践证明,采用综合法进行海南大隆水利枢纽工程石渣料碾压试验是可行的,取得的成果对工程施工有着重要的作用.值得注意的是,在施工过程中若机械,施工工艺,方法或料场更换,导致填料性质有较大变化时,需结合生产进行补充试验,适时调整施工参数或控制指标.“+”+-+-+-+一+-+一+?+一+一+n+”-4-”+”+”+*+n+”+”+”+”-4-”+一(上接第26页)9.0一l8,4之间,平均为14.6;不均匀系数在44.4180.8之间,平均112.7.溢洪
24、道开挖料碾压试验用料最大粒径在410500mm之间,粒径小于5mm.的含量在l1.6%一16.2%之间,平均13.8%;粒径小于0,074mm的含量在1.5%一2.5%之间,平均2.0%;曲率系数在2.64.0之间,平均3.3;不均匀系数在20.052.4之间,平均35.2.从现场碾压试验成果来看,由于两个石料场料源性质存在差异,因此建议根据室内相对密度试验成果的平均级配曲线计算的相对密度值(D1>0.75)作为控制标准,并得到设计,监理,业主批准.4结语及建议建设中的大隆水库工程,在筑坝用料方面,提出了工程无弃料和最大限度地对环境进行保护等环保用36(责任编辑陈小敏)料的目标,并在实践
25、中进行了大量有益的探索,取得了初步经验.大隆水库工程用料的实践经验表明,要实施环保用料在技术方面并没有很高的难度,只是要综合应用一些技术,且现场和试验室的试验工作量比一般工程多一些,料场开挖和现场填筑的调度工作要更加周到.大隆工程在初步设计时设有3个弃料场,分别是右岸l弃料场(大隆沟弃料场),右岸2弃料场及左岸弃料场,分别占地4,5.7,4.8hm.在工程的实施中,在业主强有力的领导下,通过各方的共同努力,达到基本无弃料的目标.要令面实现环保用料的目标,建议还应注意临时施工区,零星裸地和生活区等的植被与绿化;注意库区外料场开采后的整治和绿化;在后续工程中尽培防止或减少弃料的发牛.(责任编辑陈小敏)水利水电技术第36卷2005年第12期
