蓮河抽水蓄能電站位于湖北省黃岡市羅田縣白蓮河鄉(xiāng)境內(nèi)，白蓮河水庫(kù)右壩頭上游側(cè)。本工程為I等大（I）型工程，電站總裝機(jī)1200MW，裝有4臺(tái)單機(jī)容量為300MW的可逆式電動(dòng)發(fā)電機(jī)組。其上庫(kù)擋水建筑物由1座主壩、3座副壩組成。
    主壩為混凝土面板堆石壩，座落在弱風(fēng)化巖體上中上部，最大壩高59.40m�；炷�土混凝土面板堆石壩過(guò)渡料全部利用引水發(fā)電系統(tǒng)開(kāi)挖可利用料，勘探儲(chǔ)量完全可滿足大壩填筑要求，且?guī)r石室內(nèi)試驗(yàn)成果表明，巖石主要物理力學(xué)指標(biāo)滿足筑壩要求。按照《主壩土建工程I標(biāo)施工招標(biāo)文件》要求，我部承擔(dān)填筑料的碾壓試驗(yàn)工作，為施工提供經(jīng)濟(jì)、合理的施工參數(shù)。
    1、試驗(yàn)依據(jù)
    1.1《主壩土建工程I標(biāo)施工招標(biāo)文件》
    1.2《大壩填筑施工技術(shù)說(shuō)明書(shū)》
    1.3《主壩生產(chǎn)性填筑碾壓試驗(yàn)大綱》
    2、試驗(yàn)?zāi)康?
    核實(shí)3A料設(shè)計(jì)填筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的合理性；確定達(dá)到設(shè)計(jì)填筑標(biāo)準(zhǔn)的壓實(shí)參數(shù)與填筑工藝。
    3、壓實(shí)機(jī)械
    根據(jù)過(guò)渡料的施工填筑要求，結(jié)合我部現(xiàn)有設(shè)備情況，試驗(yàn)采用20噸自行式光面振動(dòng)碾碾壓，其主要性能參數(shù)如下：
    碾重：20t碾壓寬度：2.13m激振力：220~350KN振幅：1.9mm
    振動(dòng)頻率：30~33Hz工作速度：1.5~2.0 Km/h
    4、碾壓試驗(yàn)規(guī)劃
    4.1 壓實(shí)參數(shù)和試驗(yàn)組合
    按照過(guò)渡料的設(shè)計(jì)壓實(shí)參數(shù)，擬定3A料碾壓試驗(yàn)組合如下：
    鋪料厚度： 40cm60cm 80cm
    碾壓遍數(shù)： 6遍、8遍、10遍
    加水量： 5% 、10%、15%
    試驗(yàn)采用淘汰法，預(yù)計(jì)分3輪（次）進(jìn)行27個(gè)組合參數(shù)的試驗(yàn)，并在其中選定最優(yōu)參數(shù)進(jìn)行復(fù)核試驗(yàn)。
    4.2 試驗(yàn)場(chǎng)地
    試驗(yàn)場(chǎng)地布置在下游堆石區(qū)樁號(hào)0+120~180、高程273m的填筑面上。先用3A料在填筑面上鋪壓一層，壓實(shí)合格（符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）后將該層作為基層，然后在其上進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)面積按照《試驗(yàn)大綱》中的圖示進(jìn)行布置。試驗(yàn)組合界線用全站儀測(cè)量定點(diǎn)，劃定各試驗(yàn)組合的區(qū)域。
    4.3 試驗(yàn)壩料取自上庫(kù)堆存轉(zhuǎn)運(yùn)料場(chǎng)，試驗(yàn)前在料場(chǎng)進(jìn)行顆粒級(jí)配試驗(yàn)。
    5.試驗(yàn)概述
    5.1 加（灑）水：分壩前加水和現(xiàn)場(chǎng)灑水，根據(jù)每車的裝載方量在壩前加水站加水，約為試驗(yàn)加水量的20~30%，用水表控制加水量。
    5.2 鋪料采用進(jìn)占法，推土機(jī)平鋪入倉(cāng)，現(xiàn)場(chǎng)由質(zhì)檢員隨時(shí)用鋼卷尺測(cè)量控制厚度。
    5.3 碾壓采用20噸光面振動(dòng)碾進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓，工作速度控制在2 Km/h，錯(cuò)距帶寬度大于0.4 m，碾壓遍數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員數(shù)記。
    5.4 試驗(yàn)填筑、碾壓工作完成后，試驗(yàn)員在預(yù)定位置挖坑取樣，檢測(cè)干密度、孔隙率等指標(biāo)；試驗(yàn)采用挖坑灌水法。
    6.試驗(yàn)成果整理與分析
    6.1 過(guò)渡料碾壓試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表：見(jiàn)附表1。
    6.2 按照過(guò)渡料碾壓試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)各參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，繪制參數(shù)間關(guān)系圖。
　　

　　圖1（按加水量10%）：A、B、C分別代表鋪料厚度40、60、80 cm。

    圖1中，在相同的加水量條件下，3種鋪料厚度的沉降量都在隨著碾壓遍數(shù)的增加在增大，沉降趨勢(shì)變化明顯，其中曲線B的沉降變化比較顯著。3A料的最大粒徑為30 cm，在施工過(guò)程中，由于重型機(jī)械和車輛進(jìn)占法施工對(duì)填筑料形成先期碾壓，其初始沉降并不大。當(dāng)鋪料厚度為40 cm時(shí)，其最大粒徑超過(guò)層厚的%，沉降量變化不大；當(dāng)鋪料厚度為60 cm時(shí)，有效的振動(dòng)碾壓使得沉降量隨遍數(shù)的增加變化明顯；而當(dāng)鋪料厚度為80 cm時(shí)，其沉降量雖然較大，但是此時(shí)多為顆粒之間填充空隙的沉降，其最終的壓實(shí)效果不如厚度40 cm和60 cm。

　　圖2（按加水量10%）：A、B、C分別代表鋪料厚度40、60 、80 cm。

    圖2是選用加水量為10%的數(shù)據(jù)，繪制不同鋪料厚度時(shí)的壓實(shí)干密度與碾壓遍數(shù)的關(guān)系曲線。在圖中，干密度曲線呈上升趨，隨著碾壓遍數(shù)的增加，干密度在不斷的增大。當(dāng)鋪料厚度為40 cm和60 cm時(shí)，經(jīng)過(guò)6遍碾壓后的干密度全部達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并且隨著進(jìn)一步的增加碾壓遍數(shù)，干密度仍在增大，說(shuō)明過(guò)渡料具有良好的壓實(shí)效果；而鋪料厚度為80 cm時(shí)，碾壓6遍后的干密度比設(shè)計(jì)值低，雖然在碾壓10遍時(shí)干密度也達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但是此時(shí)需要較多的碾壓遍數(shù)。

　　圖3中（按加水量10%）：A、B、C分別代表鋪料厚度40 、60 、80 cm。

    圖3中，在碾壓遍數(shù)逐漸增加的情況下，孔隙率總體呈下降趨勢(shì)，曲線A、B變化比較明顯，孔隙率隨著碾壓遍數(shù)的增加在不斷的減小，在碾壓6遍時(shí)即可接近、達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。曲線C的變化趨勢(shì)不明顯，主要原因在于厚度增加，相同的碾壓遍數(shù)時(shí)孔隙率減小較少，這與干密度的情況一致。
    6.3 過(guò)渡料碾壓試驗(yàn)顆粒級(jí)配試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表：見(jiàn)附表2；
    過(guò)渡料碾壓試驗(yàn)（統(tǒng)計(jì)）顆粒級(jí)配曲線圖：見(jiàn)附圖1；
    過(guò)渡料碾壓試驗(yàn)前（料場(chǎng)）顆粒級(jí)配曲線圖：見(jiàn)附圖2；
    過(guò)渡料碾壓試驗(yàn)后（最優(yōu)參數(shù)）顆粒級(jí)配曲線圖：見(jiàn)附圖3。
    6.4 由于碾壓試驗(yàn)采用淘汰法，一邊做試驗(yàn)一邊出結(jié)果，有效的提高了試驗(yàn)進(jìn)度和效率，同時(shí)也對(duì)部分試驗(yàn)組合進(jìn)行了淘汰，故干密度、孔隙率與含水率的關(guān)系曲線因試驗(yàn)樣本不足，不能繪制。過(guò)渡料是新鮮的花崗巖石料，其吸水率不大、持水性不好，在壩前加水站加水僅對(duì)石料起到濕潤(rùn)作用，向車廂內(nèi)石料加水過(guò)多，大部分水會(huì)流失，因此在壩前加水站加水約為20%~30%比較合理。從試驗(yàn)施工情況和現(xiàn)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，過(guò)渡料在加（灑）水后，特別是現(xiàn)場(chǎng)大量的灑水70%~80%，可以將表層的細(xì)料沖散，使其較好的填充粗料間的孔隙，有效的改善級(jí)配，在振動(dòng)碾壓下獲得較大的密度，加速施工沉降，從而使得干密度相應(yīng)的增大。
    7、復(fù)核試驗(yàn)
    7.1 復(fù)核試驗(yàn)組合參數(shù)
    經(jīng)過(guò)對(duì)碾壓試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合各試驗(yàn)參數(shù)之間的變化關(guān)系，對(duì)干密度和孔隙率兩項(xiàng)均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)組合進(jìn)行篩選，選定以下3個(gè)組合進(jìn)行復(fù)核試驗(yàn)：

鋪料厚度（cm） 40 60 60
碾壓遍數(shù)（遍） 6 8 10
加水量（%） 10 10 5

    7.2 復(fù)核試驗(yàn)
    復(fù)核試驗(yàn)仍在試驗(yàn)場(chǎng)地上進(jìn)行，其施工、試驗(yàn)等均按以前方法實(shí)施。各復(fù)核試驗(yàn)組合在碾壓完成后進(jìn)行挖坑取樣。復(fù)核試驗(yàn)完成3個(gè)組合，取樣9個(gè)。
    7.3 復(fù)核試驗(yàn)參數(shù)及試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果：見(jiàn)附表3。
    復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果顯示，按照干密度和孔隙率兩項(xiàng)壓實(shí)控制指標(biāo)篩選的3個(gè)試驗(yàn)組合全部達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則最終的施工參數(shù)需要從施工工序流程和施工便利性等方面加以選擇。
    7.4 最優(yōu)參數(shù)時(shí)干密度、孔隙率數(shù)據(jù)的頻率統(tǒng)計(jì)分析　　

　　圖4：最優(yōu)參數(shù)時(shí)干密度（18個(gè)，含復(fù)核試驗(yàn)）的頻率分配。

　　圖5：最優(yōu)參數(shù)時(shí)孔隙率（18個(gè)，含復(fù)核試驗(yàn)）的頻率分配。

    圖4和5是對(duì)所有最優(yōu)參數(shù)時(shí)干密度、孔隙率數(shù)據(jù)的頻率統(tǒng)計(jì)。圖中表明，現(xiàn)存于上庫(kù)堆存轉(zhuǎn)運(yùn)料場(chǎng)的過(guò)渡料，選用合適的施工參數(shù)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶钪�碾壓施工，完全可以達(dá)到甚至高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。需要指出的是，由于試驗(yàn)中是按照是干密度和孔隙率雙重指標(biāo)控制、選擇，即使有干密度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（2.10g/cm3）的試驗(yàn)參數(shù)，但是其孔隙率卻不能達(dá)到（20.0%）。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，在干密度至少要達(dá)到2.15g/cm3的情況下，其相應(yīng)的孔隙率才能合格；即在干密度合格時(shí)（2.10g/cm3），仍需要通過(guò)增加碾壓遍數(shù)來(lái)使孔隙率達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　圖6：最優(yōu)參數(shù)時(shí)（18個(gè)，含復(fù)核試驗(yàn)）不同含砂量的干密度頻率分配。

    圖6是對(duì)所有最優(yōu)參數(shù)時(shí)不同含砂量的干密度分布統(tǒng)計(jì)。現(xiàn)存于上庫(kù)堆存轉(zhuǎn)運(yùn)料場(chǎng)的過(guò)渡料中含砂量不足（約在3.0%~6.0%）、存在超徑石（約10%）；但是對(duì)碾壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，在含砂量達(dá)到4.0%左右時(shí)，其干密度較易達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。由于含砂量較低，從而導(dǎo)致了如圖4、圖5的情況，在干密度合格的情況下，其孔隙率不合格，需要增加碾壓遍數(shù)使石料顆粒更為密實(shí)以降低孔隙率，同時(shí)部分石料破碎后的細(xì)小顆粒對(duì)孔隙有一定的填補(bǔ)作用。
    8、碾壓試驗(yàn)結(jié)論
    8.1 過(guò)渡料碾壓試驗(yàn)，是嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)填筑壓實(shí)指標(biāo)，依據(jù)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程和《碾壓試驗(yàn)大綱》，周密安排、科學(xué)組織實(shí)施的。對(duì)設(shè)計(jì)壓實(shí)參數(shù)進(jìn)行了循環(huán)淘汰試驗(yàn)，選擇出最優(yōu)參數(shù)組合進(jìn)行復(fù)核試驗(yàn)，以做進(jìn)一步的驗(yàn)證。在試驗(yàn)中，通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生的現(xiàn)象、存在的問(wèn)題，深入地進(jìn)行觀察和分析，改進(jìn)和完善施工作業(yè)工藝，最終完成了碾壓試驗(yàn)工作。
    8.2 經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，結(jié)合料源狀況、施工設(shè)備、施工工藝等具體情況，按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行過(guò)渡料的填筑施工和質(zhì)量控制，基本可以達(dá)到施工規(guī)范和質(zhì)量要求，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)具有一定的合理性。
    但是從碾壓試驗(yàn)中反映出的問(wèn)題和堆存料場(chǎng)過(guò)渡料顆粒級(jí)配的情況分析，目前堆存料場(chǎng)的過(guò)渡料級(jí)配不良，特別是存在超徑石和含砂量不足的問(wèn)題。按照設(shè)計(jì)提出的過(guò)渡料顆粒級(jí)配進(jìn)行填筑，碾壓干密度達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，孔隙率應(yīng)同時(shí)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；但是堆存料場(chǎng)現(xiàn)有過(guò)渡料顆粒級(jí)配與設(shè)計(jì)級(jí)配范圍不一致，導(dǎo)致施工中在干密度達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，需要繼續(xù)增加碾壓遍數(shù)來(lái)補(bǔ)償因超徑石和含砂量不足引起的孔隙率過(guò)大問(wèn)題，并且即使干密度和孔隙率達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，也不能完全與施工圖紙級(jí)配要求一致。
    根據(jù)此情況，是否可以適當(dāng)?shù)膶?duì)過(guò)渡料干密度、孔隙率控制標(biāo)準(zhǔn)予以調(diào)整，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)過(guò)渡料級(jí)配范圍適當(dāng)調(diào)整，或者在過(guò)渡料中適量摻配細(xì)顆粒料以達(dá)到設(shè)計(jì)的顆粒級(jí)配要求，請(qǐng)監(jiān)理協(xié)調(diào)考慮。
    8.3 按照復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)施工工序流程和經(jīng)濟(jì)效益等方面的對(duì)比分析，確定在目前的料源情況下，同時(shí)滿足干密度和孔隙率的施工填筑壓實(shí)參數(shù)為：鋪料厚度60cm、加水量10%、碾壓8遍，振動(dòng)碾工作速度2Km/h，進(jìn)退錯(cuò)距大于0.4m。
    考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工填筑鋪料60cm時(shí)，其壓實(shí)厚度與堆石區(qū)、墊層區(qū)不能很好的搭接，容易造成過(guò)多的高差臺(tái)階（約10~20cm）和接縫。根據(jù)鋪料厚度60cm時(shí)的沉降計(jì)算，在現(xiàn)場(chǎng)鋪料控制時(shí)可以適當(dāng)?shù)膶�鋪料厚度降低�?0cm，其他參數(shù)仍按照選定的壓實(shí)參數(shù)控制施工，在鋪料厚度減少，壓實(shí)參數(shù)不變情況下，更能保證填筑壓實(shí)后的干密度和孔隙率滿足要求。
    8.4 過(guò)渡料施工作業(yè)工藝
    （1）加（灑）水。加水站采用高位壓力花管淋噴、水表計(jì)量。單車按車載方量計(jì)算加水量后，在加水站淋灑20%~30%，剩余加水量在填筑現(xiàn)場(chǎng)碾壓前灑水�？紤]到高峰填筑強(qiáng)度的要求，設(shè)計(jì)單車加水時(shí)間控制在1分鐘內(nèi)。
    （2）過(guò)渡料的填鋪。填鋪施工采用進(jìn)占法，邊鋪邊平。攤鋪時(shí)要減少推平次數(shù)，避免反復(fù)；必要時(shí)對(duì)集中的卵塊石進(jìn)行分散；對(duì)于裝運(yùn)到壩面的超徑石應(yīng)清除填筑區(qū)外。鋪料應(yīng)按照試驗(yàn)確定的厚度嚴(yán)格控制，現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)用鋼卷尺監(jiān)測(cè)量控。
    （3）碾壓。過(guò)渡料的施工作業(yè)中，碾壓是最重要的環(huán)節(jié)。在鋪平后要均勻的灑一遍水（灑水量約為70%~80%），使細(xì)料進(jìn)入粗料間的孔隙，在振動(dòng)碾壓時(shí)容易沉降和密實(shí)。灑水完成后按照試驗(yàn)確定的遍數(shù)進(jìn)行碾壓，碾壓采用進(jìn)退錯(cuò)距法，速度控制在2 Km/h以內(nèi)，錯(cuò)距寬度大于0.4 m；當(dāng)振動(dòng)碾壓前進(jìn)和后退的碾轍基本重合時(shí)，記碾壓遍數(shù)N=2遍，不重合或錯(cuò)向則只能記為N=1遍；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，碾壓遍數(shù)需要施工人員數(shù)記控制。
    （4）3B、3A填筑區(qū)間結(jié)合部位處理。按照設(shè)計(jì)要求，各填筑區(qū)要平起施工，均衡上升，但是3B、3A填筑區(qū)的石料技術(shù)指標(biāo)要求不同，因此對(duì)于3B、3A填筑區(qū)間結(jié)合部位需要進(jìn)行施工處理。主要采用細(xì)料向粗料侵占施工，即3A料向3B料侵占填筑的施工方法，以確保結(jié)合部位的壓實(shí)質(zhì)量，侵占填筑寬度應(yīng)控制在允許的公差范圍。碾壓前，對(duì)結(jié)合部位要適當(dāng)?shù)脑黾訛⑺�量，以利于碾壓密�?shí)；在填筑厚度有高差時(shí)，振動(dòng)碾緊貼邊沿碾壓，無(wú)高差時(shí)，振動(dòng)碾騎縫碾壓，碾壓遍數(shù)按照兩個(gè)填筑區(qū)的最高遍數(shù)控制。
    8.5 施工中注意的問(wèn)題
    （1）要加強(qiáng)對(duì)料源顆粒級(jí)配試驗(yàn)監(jiān)控工作，定期對(duì)取料部位料源變化情況進(jìn)行監(jiān)控，保證上壩石料級(jí)配良好。
    （2）過(guò)渡料加水后，在卸料時(shí)具有一定的流動(dòng)性，容易造成分離現(xiàn)象。為此，攤鋪時(shí)要邊鋪邊平，粗細(xì)摻和均勻，并輔以機(jī)械和人工分散處理，保證填筑施工質(zhì)量。
    （3）干旱和雨水季節(jié)施工時(shí)，要經(jīng)常對(duì)石料的含水變化進(jìn)行檢測(cè)，適當(dāng)調(diào)整加水量。