摘要：本文針對(duì)某混凝土面板堆石壩填筑材料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)的方法、機(jī)具組織、試驗(yàn)過程及成果整理等方面作出了具體的敘述。
關(guān)鍵詞：堆石壩 填筑材料 碾壓試驗(yàn)方法
一、項(xiàng)目概況
本文所述的混凝土面板堆石壩樞紐工程由鋼筋砼面板堆石壩、右岸岸坡開敞式溢洪道，右岸泄洪洞以及右岸取水口等建筑物組成。
鋼筋混凝土面板堆石壩壩高69.8m，壩長(zhǎng)192.136m，壩頂寬8.8m，上游壩坡為1:1.4，下游壩坡為1:1.6，大壩總填筑工程量為71萬m3，其中分區(qū)料填筑工程量分別為：墊層料(含特殊墊層料填筑27605m3，過渡料填筑26460m3，主堆體料填筑462654m3，次堆體料填筑178094m3，大壩石料填筑8442m3)。大壩所用主堆石體填筑料均料場(chǎng)及大壩基礎(chǔ)開挖硅質(zhì)板巖組成。
填筑碾壓試驗(yàn)主要由設(shè)計(jì)單位牽頭，施工單位配合現(xiàn)場(chǎng)組織及實(shí)施，監(jiān)理人員全過程旁站監(jiān)理，業(yè)主派員參加。碾壓試驗(yàn)小組主要由設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人、施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人、勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院科研試驗(yàn)中心、工地試驗(yàn)室全體人員及參建各方派員參加組成。
本次試驗(yàn)經(jīng)建設(shè)，監(jiān)理，施工單位的同意，在場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行；試驗(yàn)場(chǎng)地的平整，試驗(yàn)料的爆破開采、挖、運(yùn)、鋪、沉降方格網(wǎng)觀測(cè)、碾壓均由施工單位完成。本中心負(fù)責(zé)試驗(yàn)指標(biāo)及編寫試驗(yàn)報(bào)告。
二、試驗(yàn)?zāi)康募胺椒?/span>
（一）試驗(yàn)?zāi)康模?/span>
1、核實(shí)壩體材料設(shè)計(jì)填筑標(biāo)準(zhǔn)的合理性及適宜性
2、檢驗(yàn)上壩材料顆粒級(jí)配及合理性評(píng)價(jià)
3、確定上壩材料施工最佳碾壓參數(shù)
（二）試驗(yàn)方法：
碾壓試驗(yàn)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碾壓式土石壩施工規(guī)范》DL/T5129-2001《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50123—1999及水利部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)規(guī)程》SL237—1999執(zhí)行。密度檢測(cè)均采用有套環(huán)注水法方式進(jìn)行。
基層檢測(cè)采用2.0m直徑套環(huán)，主堆石體材料采用2.0m直徑套環(huán)，墊層料采用0.5m直徑套環(huán)。
三、碾壓試驗(yàn)試驗(yàn)機(jī)具介紹
（一）挖：用CAT320C型挖掘機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如下：
挖掘鏟斗容量：1.0m3
動(dòng)臂斗桿承載材料最大密度：2100kg/ m3
標(biāo)準(zhǔn)型行走裝置工作重量：19700kg
最大行駛速度：5.5km/h
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：CAT®3066T型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
飛倫功率：103kw 138馬力
（二）運(yùn)：用重慶產(chǎn)17T紅巖車，其技術(shù)參數(shù)如下：
型 號(hào)：CQ3300T5F2 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率：206kw
驅(qū)動(dòng)形式：6×4 整車總質(zhì)量：30000kg
裝載質(zhì)量：17000kg 最高車速：78km/h
最大爬坡度：38% 最小轉(zhuǎn)彎半徑：20m
外形尺寸：7696×2500×3164 產(chǎn) 地：中國(guó).重慶
（三）鋪：宣化165型推土機(jī)推平，其技術(shù)參數(shù)如下：
型號(hào)：T165 型式：液壓操縱履帶式
功率：121kw 最大牽引力：137.5KN
接地壓力：65.0kpa 最小轉(zhuǎn)彎半徑：3.9m
爬坡能力：縱向30° 鏟刀切削角：9°
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：C6121ZG05a 推土機(jī)使用重量：17T
結(jié)構(gòu)重量：16.4T
（四）水準(zhǔn)測(cè)量：用ZH AL－28X型水準(zhǔn)儀測(cè)量
（五）碾壓，用陜西水利機(jī)械廠生產(chǎn)的拖式振動(dòng)壓路機(jī)：其技術(shù)參數(shù)如下：
型號(hào)：YZT20 靜態(tài)振動(dòng)輪線壓力：980N/cm
動(dòng)態(tài)振動(dòng)輪線壓力：2250N/cm 外形：5592×2852×2165
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：F6F913Z 產(chǎn)地：中國(guó)陜西
額定功率：95kw 重量：20T
速度：2～5km/h 激振力：450KN
振動(dòng)頻率：27.5HZ 最小轉(zhuǎn)彎半徑：5600mm
名義振幅：1.8mm 壓實(shí)寬度：2000mm
額定轉(zhuǎn)速：2500r/mim
四、試驗(yàn)材料介紹
試驗(yàn)材料均為T1m地層上灰?guī)r，其比重均為2.72。
（一）主堆石體料，在T1m地層上人工爆破，其位于溢洪道進(jìn)口段附近左側(cè)山巖體中，為中厚層灰?guī)r。爆破后顆粒級(jí)配經(jīng)篩分，dmax≤80cm，在設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)。
（二）次堆石體料，同上：dmax≤100cm，在設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)。
（三）主堆石排水體料，同次堆石體料。
（四）主堆石特殊碾壓料，主要從右岸上下層灌漿平硐洞挖石方而得，部分從溢洪道槽中厚層灰?guī)r一次性爆破開采而得。d max≤40cm，級(jí)配經(jīng)篩分，在設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)。
（五）過渡料，同上：d max≤30cm。級(jí)配經(jīng)篩分，在設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)。
（六）墊層料,從右岸坡石料場(chǎng)爆破開采而得,采用砂料機(jī)，碎石機(jī)機(jī)制加工砂石料，根據(jù)試驗(yàn)砂石料配比，用裝載機(jī)拌和而得，d max在80~100mm，拌和后經(jīng)篩分，其級(jí)配在設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)。
（七）特殊墊層料，同上：d max≤40mm，拌和后經(jīng)篩分,其級(jí)配在設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)。
五、試驗(yàn)場(chǎng)地布置，基層處理及沉降方格網(wǎng)布置
試驗(yàn)場(chǎng)地經(jīng)建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位同意，在場(chǎng)外進(jìn)行，場(chǎng)地的處理采用施工廢料進(jìn)行大方量堆填，碾壓密實(shí)。試驗(yàn)場(chǎng)地寬20m，長(zhǎng)50m，碾壓機(jī)具為自行式振動(dòng)碾及拖式振動(dòng)碾，先用自行式振動(dòng)碾高檔碾壓8遍，然后又用拖式振動(dòng)碾高檔碾壓4遍（均是往返算一遍），然后進(jìn)行基層密度檢測(cè)，共計(jì)挖坑5個(gè)，其試驗(yàn)成果見“基層檢測(cè)試驗(yàn)成果匯總表”。
基層檢測(cè)試驗(yàn)成果匯總表
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試坑編號(hào)
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試坑簡(jiǎn)述
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含水量
（%）
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密度
（g/cm3）
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干密度（g/cm3）
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干密度平均值（g/cm3）
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備注
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1#
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試坑尺寸：2.05×1.7×0.9m級(jí)配較均勻，密實(shí)
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4.0
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2.26
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2.17
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2.23
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2#
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試坑尺寸：2.0×1.9×0.9m級(jí)配較好，密實(shí)
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4.2
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2.29
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2.20
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3#
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試坑尺寸：1.9×2.0×0.9m級(jí)配較好，密實(shí)
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4.0
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2.33
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2.24
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4#
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試坑尺寸：2.0×2.0×0.9m級(jí)配較好，密實(shí)
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3.9
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2.32
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2.23
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5#
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試坑尺寸：2.0×1.9×0.8m級(jí)配較好，密實(shí)
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3.8
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2.39
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2.30
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從以上成果看，基層干密度均大于2.17（t/m3）（設(shè)計(jì)最大干密度），平均值2.23（t/m3）基層處理合格，滿足試驗(yàn)要求。
基層處理合格后，即進(jìn)行沉降方格網(wǎng)布置，方格網(wǎng)規(guī)格為2.0m×2.0m，方格網(wǎng)完成后即進(jìn)行方格網(wǎng)高程測(cè)量，最大值H=1.252m，最小值H=1.163m，高差為8.9cm，小于10cm，說明基層平整度滿足試驗(yàn)要求，于是按要求進(jìn)行分區(qū)。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，主堆石體料，次堆石體料，由于料最大粒徑較大，從而挖坑坑徑也大。故采用將試驗(yàn)場(chǎng)地沿寬度方向平分成兩個(gè)單元，兩個(gè)單元之間間隔2.0m的方式進(jìn)行。
在進(jìn)行其它料試驗(yàn)時(shí)，由于料的最大粒徑較小，從而挖坑坑徑也較小，故采用將整個(gè)場(chǎng)地平分成4個(gè)場(chǎng)地的方式進(jìn)行，場(chǎng)地與場(chǎng)地之間在寬度上均間隔2m，在長(zhǎng)度上間隔6.0m。
六、上料方式，鋪料厚度及碾壓方式的確定
（一）上料方式，進(jìn)占法，梅花型堆料，用推土機(jī)推平。
（二）鋪料厚度，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行（±10%）。
（三）碾壓方式，碾壓機(jī)具應(yīng)施工單位要求，用自行式振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓。根據(jù)以往工程的經(jīng)驗(yàn)，采用直線行車往返錯(cuò)距式，重迭率為振動(dòng)碾壓輪寬的10%（即20cm），行車速度（受碾壓機(jī)具限制）用其最慢速度（2.86km/h）進(jìn)行碾壓。料推平后，經(jīng)沉降方格網(wǎng)觀測(cè)，滿足設(shè)計(jì)鋪料厚度要求后，即進(jìn)行充分灑水，然后用跟水灑進(jìn)的方式進(jìn)行碾壓。碾壓時(shí)考慮料的情況，主堆石體料，主堆石排水體料，次堆石體料，采用往返算一遍的方式進(jìn)行，其余料采用往返各算一遍的方式進(jìn)行。受自行式振動(dòng)碾機(jī)具的限制（其只有一個(gè)高檔振碾功能），故除特殊墊層料（厚20mm）考慮全部用靜碾的方式完成外，其余均采用高檔動(dòng)碾的方式完成（主堆石特殊碾壓料也靜碾了2遍，然后高檔動(dòng)碾），每次碾壓試驗(yàn)完成后，均進(jìn)行清場(chǎng)處理，然后再在原基層上進(jìn)行下一次試驗(yàn)。
未進(jìn)行碾壓前后級(jí)配篩分試驗(yàn)，挖坑數(shù)量每次均挖坑3個(gè)；爆破試驗(yàn)篩分，每種料均進(jìn)行3組篩分。
七、各單元料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及其成果
（一）主堆石體料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及其成果：
試驗(yàn)場(chǎng)地寬9.0m，長(zhǎng)50m，設(shè)計(jì)鋪料厚度為80cm，實(shí)際鋪料厚度為82.9cm，其碾壓組合方式為：高檔動(dòng)碾2遍+高檔動(dòng)碾2遍+……，直至碾壓后干密度滿足設(shè)計(jì)要求為止。遍數(shù)計(jì)數(shù)方式為往返算一遍。
從試驗(yàn)成果看，高檔動(dòng)碾8遍后，即可滿足設(shè)計(jì)要求。
（二）次堆石體料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及其成果：
試驗(yàn)場(chǎng)地寬9.0m，長(zhǎng)50m，設(shè)計(jì)鋪料厚度為100cm，實(shí)際鋪料厚度為100.4cm。其碾壓組合方式為高檔動(dòng)碾2遍+高檔動(dòng)碾2+遍……，直至碾壓后干密度滿足設(shè)計(jì)要求為止。遍數(shù)計(jì)數(shù)方式為往返算一遍。
從試驗(yàn)成果看，高檔動(dòng)碾8遍后，即可滿足設(shè)計(jì)要求。
（三）主堆石排水體料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及其成果：
主堆石排水體料由于其設(shè)計(jì)要求同次堆石體料，只是干密度要求與次堆石體料略小，經(jīng)設(shè)計(jì)同意，參照次堆石體料成果提出，即次堆石體料高檔動(dòng)碾8遍后即滿足設(shè)計(jì)要求，而6遍時(shí)正好滿足主堆石排水體料的要求。故設(shè)計(jì)同意，不再進(jìn)行主堆石排水體料的現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)。同意采用次堆石體料碾壓試驗(yàn)成果。只是碾壓遍數(shù)改為6遍，具體取值即為高檔動(dòng)碾6遍時(shí)值。
（四）過渡料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及其成果：
試驗(yàn)場(chǎng)地寬6.0m，長(zhǎng)22.0m。設(shè)計(jì)鋪料厚度40cm，實(shí)際鋪料厚度43.3cm。其碾壓組合方式為高檔動(dòng)碾2遍+高檔動(dòng)碾2遍+……，直至碾壓后干密度滿足設(shè)計(jì)要求為止。遍數(shù)計(jì)數(shù)方式為往返各算一遍。
從試驗(yàn)成果看，高檔動(dòng)碾6遍后，即可滿足設(shè)計(jì)要求。
（五）墊層料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及其成果：
試驗(yàn)場(chǎng)地寬6.0m，長(zhǎng)22.0m。設(shè)計(jì)鋪料厚度40cm，實(shí)際鋪料厚度41.4cm。其碾壓組合方式為高檔動(dòng)碾2遍+高檔動(dòng)碾2遍+……，直至碾壓后干密度滿足設(shè)計(jì)要求為止。遍數(shù)計(jì)數(shù)方式為往返各算一遍。
從試驗(yàn)成果看，高檔動(dòng)碾4遍后，即可滿足設(shè)計(jì)要求。
（六）特殊墊層料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及其成果：
試驗(yàn)場(chǎng)地寬6.0m，長(zhǎng)22.0m。設(shè)計(jì)鋪料厚度≤20cm，實(shí)際鋪料厚度19.8cm。其碾壓組合方式為靜碾2遍+靜碾2遍+……直至碾壓后干密度滿足設(shè)計(jì)要求為止。遍數(shù)計(jì)數(shù)方式為往返各算一遍。
從試驗(yàn)成果看，靜碾4遍后，即可滿足設(shè)計(jì)要求。
（七）主堆石特殊碾壓料現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及其成果：
試驗(yàn)場(chǎng)地寬6.0m，長(zhǎng)22.0m，設(shè)計(jì)鋪料厚度60cm，實(shí)際鋪料厚度63.3cm。其碾壓組合方式為靜碾2遍+高檔動(dòng)碾2遍+高檔動(dòng)碾2遍+……，直至碾壓破壞為止。遍數(shù)計(jì)數(shù)方式為往返各算一遍。
從試驗(yàn)成果看，靜碾2遍+高檔動(dòng)碾6遍后,即可滿足設(shè)計(jì)要求。
八、最佳碾壓試驗(yàn)參數(shù)確定
通過以上七種上壩材料的現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，可確定其最佳碾壓試驗(yàn)參數(shù)如下：
（一）主堆石體料，主堆石排水體料，次堆石體料
采用直線行車往返錯(cuò)距式（往返算一遍）。行車速度2.86km/h，重迭率為10%（20cm），上料方式為進(jìn)占法。碾壓方式為高檔動(dòng)碾，具體如下：
1、主堆石體料：高檔動(dòng)碾8遍，即可滿足設(shè)計(jì)要求
2、主堆石排水體料：高檔動(dòng)碾6遍，即可滿足設(shè)計(jì)要求
3、次堆石體料：高檔動(dòng)碾8遍，即可滿足設(shè)計(jì)要求
（二）主堆石特殊碾壓料、過渡料、墊層料、特殊墊層料。
采用直線行車往返錯(cuò)距式（往返各算一遍），行車速度2.86km/h，重迭率為10%（20cm），上料方式為進(jìn)占法，碾壓方式為高檔動(dòng)碾（特殊墊層料為靜碾），具體如下：
1、主堆石特殊碾壓料，靜碾2遍+高檔動(dòng)碾6遍，即可滿足設(shè)計(jì)要求
2、過渡料：高檔動(dòng)碾6遍，即可滿足設(shè)計(jì)要求
3、墊層料：高檔動(dòng)碾4遍，即可滿足設(shè)計(jì)要求
4、特殊墊層料：靜碾4遍，即可滿足設(shè)計(jì)要求
九、結(jié)語
本文針對(duì)某混凝土面板堆石壩填筑材料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)的方法、機(jī)具組織、試驗(yàn)過程及成果整理等方面作出了具體的敘述，可供施工技術(shù)人員在混凝土面板堆石壩填筑材料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)大綱及成果報(bào)告編寫中作參考，不足之處望各位讀者提出寶貴的意見。
