象鼻咀水库枢纽工程沥青混凝土心墙堆石坝现场碾压试验及分析

摘要：为了确保象鼻咀水库枢纽工程沥青混凝土心墙堆石坝的填筑质量，施工前我们对强风化坝壳料、中风化坝壳料、过渡料和排水带料进行了现场碾压试验，验证了坝体分区及筑坝材料的级配设计是合理的。同时，通过现场碾压试验确定的大坝填筑的碾压设备及与之相匹配的碾压参数。

关键词：水库枢纽工程；沥青混凝土心墙堆坝；筑坝材料；现场碾压试验

Abstract: In order to ensure that the trunk Tsui Reservoir Dam Project asphalt concrete core rockfill dam filling quality, pre-construction, we strongly weathered dam shell material in weathering dam shell material, the transition material and drainage including material Field Compaction Testverified dam the partitions and dam material the the gradation design is reasonable. At the same time, through the Field Compaction rolling equipment testing to determine if the dam filling matched RCC parameter.Keywords: Reservoir Dam Project; asphalt concrete core wall heap dam; damming material; Field Compaction Test

中图分类号：TV62 文献标识码： A 文章编号：

1工程概况

象鼻咀水库枢纽工程位于四川省威远县连界镇先锋村与反帝村的界河（宝溪河）上，威远钢铁厂五号桥下游3.24km，距威远县城约38km。

水库正常蓄水位：583.00m ，死水位：554.00m ，校核洪水位：583.70，设计洪水位：583.00m ，正常蓄水位库容：533万m³，死库容：40.5万m³, 有效库容：492.5万m³，总库容542.3万m³。

象鼻咀水库大坝枢纽主要由沥青混凝土心墙堆石坝、放空洞、溢洪道等组成。其中，沥青混凝土心墙堆石坝，坝顶高程584.30m，坝顶宽6.00m，最大坝高55.30m，坝顶轴线长123.30m，沥青混凝土心墙高程在554.50m以上厚度0.55m，以下厚度0.6m。上游边坡为1：1.7，预制混凝土块护坡自552m（低于死水位2m）起上延至坝顶；坝下游坝坡1：1.7，设二级马道，马道宽度均为3m，高程分别为564.30m、542.80m，下游坝坡采用C15混凝土框格草皮护坡。下游主堆石底部设有堆石排水带，排水带底高程530.7m，顶高程535.0m，排水带下接下游贴坡排水。

坝料的分区及技术要求

2.1坝体断面及填筑材料的设计分区见图1。

（图1：坝体断面及填筑材料分区图）

2.2主堆石料（坝壳料）技术参数

堆石料最大粒径800mm，干密度≥2.05t/m3。该区采用弱风化～新鲜砂岩，最大粒径控制为800mm，小于5mm含量5～20%，小于0.075mm含量不大于5%，渗透系数控制为大于1×10-3cm/s。

沥青混凝土心墙坝堆石料级配控制建议（表1）

2.3过渡料（心墙两侧）技术参数

最大粒径控制为80mm，小于5mm含量25～35%，小于0.075mm含量不大于5%，渗透系数5×10-2cm/s。

沥青混凝土心墙坝过渡料级配控制建议 （表2）

2.4沥青混凝土心墙

渗透系数：K≤1×10-8cm/s，水稳定系数≥0.9，设计密度γ≥2.40g/cm3，孔隙率≤3%（芯样），弯曲强度≥400kpa，凝聚力≥90kpa，内摩擦角≥29°。

2.5排水带

采用灰岩料，最大粒径控制为800mm，干密度≥2.1t/m3，小于5mm含量不大于5%，渗透系数K＞1×10-1cm/s。

3 试验目的及方法

3.1试验目的

（1）核实坝体填筑材料的设计填筑标准的合理性；

（2）检验上坝材料颗粒级配并进行合理性评价；

（3）确定上坝材料施工的最佳碾压参数。

3.2试验标准及方法

试验采用标准或规范是：《土工试验规程》（SL237-1999）；《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251-2000）；《碾压式土石坝施工规范》（DL/T5129-2001）等。

密度检测均采用挖坑灌水法，含水率采用电烘箱烘干法，颗粒分析采用筛析法。

4 碾压试验场地布置与碾压机具

图2碾压试验场地某一拟定层铺筑碾压平面示意图

H1、H2、H3：为不同铺料厚度，分别为60、70、80cm。

N：振动碾压遍数，分别为8、10、12遍。

表3碾压机具主要参数

5 现场碾压试验过程

5.1碾压试验前的准备

选择不低于35×40m面积作为现场试验场地，场地应平坦，地基坚实。按《碾压式土石坝施工规范》要求进行场地平整、垫层基础压实等工作。经监理、质检人员对其平整度（±5cm）和密实度检查合格后按拟定的技术要求进行试验。试验时注意测量基础高程，铺料压实前、后的高程，以便填筑施工时估算压实沉降量。基础测量和质量检查合格后，按以下拟定的白条带和块段用白灰线撒出，便于铺筑碾压的指挥。

5.2铺料厚度、最大粒径控制、颗粒级配、碾压遍数和碾压方式的具体要求

（1）坝壳料：根据岩性岩质不同分为四个碾压条带。厚度分别为强风化料60cm，中风化料60cm,中风化料80cm（一个条带），中风化料75cm（校核条带）。控制最大粒径分别为40cm，53cm，50cm。每个条带拟定划分为6，8，10，12遍，四个振动碾压块段。每块段5×5m。

在实际检查过程中，发现存在机具的设计最低时速比一般碾压机具偏快，6遍压实明显欠佳，经会商研究调整为振动碾压试验遍数块段为8，10，12遍三个块段进行正式现场碾压试验。

（2）过渡料带：为结合沥青混凝土心墙施工，铺料厚度和沥青混凝土心墙相同，铺料厚度为30cm（需按不出现层面剪力破坏原则考虑），级配组合严格按照设计要求。每个条带划分为4，6，8，10遍，四个振动碾压块段。各粒径组级配掺合与含水量控制采用装卸机械反复拌合，检查合格后铺料。

（3）排水带料：施工用量较少，采用一个试验条带，初拟铺料厚度80cm进行，振动碾压遍数初拟为8，10，12遍三个块段。

（4）碾压方式：进退错距法，错距15～20cm；前进与后退速度均采用最低行进档。

5.3料场级配和含水率控制：根据最大控制粒径、级配连续的要求，以及小于5mm粒组含量要求，事前开展爆破试验、求出合理的爆破参数、并用破碎头进行二次改小以控制颗粒级配。含水率控制在料场进行，对爆破料进行事前洒水，检测合格后取样进行碾压试验。

5.4每一块段的试验检测项目内容

压实沉降量检测：每块段4个测点。块段面积5×5m，测点相应为2.5×2.5m方形的四个顶角，现场采用估计法定位。基础、碾前、碾后的相对高程施测精度：普通水准或五等水准。

含水率、干密度检测：选代表性部位，位置现场确定。

颗粒级配检查：各种筑坝材料选取代表性块段作碾前、碾后颗粒大小分析试验。

6 现场碾压试验成果

表4：现场碾压试验测量沉降量汇总表

注：试验场平均高程为±0。

表5：现场碾压含水率、密度试验成果

表6：坝壳料颗粒大小分析试验成果

表7过渡料颗粒大小分析试验成果

备注

表8排水带料颗粒大小分析试验成果

7 试验成果分析

（1）同一铺层厚度，若碾压遍数越多干密度越大。

（2）碾压遍数与沉降量成相关，碾压遍数增加，总沉降量增大，并具有随着碾压遍数的增加，而沉降量的增加值逐渐减小的特点。

（3）试验料的级配粒组基本位于设计包络线内，由于坝壳料是强风化和中风化的砂岩，压实后的级配曲线明显右移，各组粒径偏小，但级配仍然连续，压实效果较好，对筑坝材料整体性无大的改变和影响。

（4）坝壳料的填筑应在坝面适量加水，使岩块表面润滑、软化，减少颗粒间相对位移的摩阻力有利于压实，同时在振动的作用下适量加水，对提高坝壳料的压实密度、减少坝体后期的沉降量是有利的。

8 结语

（1）设计确定的坝体分区及筑坝材料的设计级配都是合适的。坝壳料、过渡料、排水带料设计的压实干密度，通过选择合适的压实参数是可以有保证得到的。

（2）填筑碾压设备采用LSS2501自行式振動压路机，进退错距法碾压，行走速率选用最慢速档。

（3）通过本次现场碾压试验得出的象鼻咀水库沥青混凝土心墙堆石坝的碾压参数为：a.强风化坝壳料:铺料厚度≤70cm，静压2遍，振碾10遍，含水率5～10.0%。b.k 风化坝壳料:铺料厚度≤75cm，静压2遍，振碾10遍，含水率5.0～9.0%。c.过渡料:铺料厚度≤30cm，静压2遍，振碾8遍，含水率4.0～7.0%。d.排水带料:铺料厚度≤80cm，静压2遍，振碾12遍，天然或适当洒水。

作者简介：邓初松（1963-）男工程师，安徽省和县人，1988年毕业于武汉水利电力学院机电排灌专业，多年从事水库枢纽工程监理和施工工作。