堆石坝碾压参数确定的实例分析

□张梦东 □唐桂华 □李 艳(河南灵捷水利勘测设计研究有限公司)

□冀荣贤（南阳市水利建筑勘测设计院）

1.工程概况

某堆石坝采用粘土心墙防渗，粘土心墙顶宽3.0m，两侧均以1∶0.2的斜坡至坝基；心墙最大底宽24.3m。粘土心墙外设反滤带及过渡区。反滤带宽1.5m；过渡区宽3m。堆石坝上、下游坡比均为1∶1.8。

2.试验内容及目的

通过室内试验及现场工艺性碾压试验为堆石坝填筑确定满足要求的、合理的技术参数，以指导大坝施工。

3.技术要求

3.1 粘土心墙料

塑性指数控制在10～20；有机质含量（按质量计）≤2%，水溶盐含量（按质量计）≤3%；粒径＜0.005mm颗粒含量15%～40%；粒径＞5mm颗粒含量≤50%，最大粒径≤150mm或不超过铺土厚度的2/3，粒径＜0.075mm颗粒含量≥15%，且粘粒＜0.005mm颗粒含量≥8%；干密度≥1.6g/cm3，压实度≥98%。

3.2 反滤料

最大粒径为20mm，≤5mm颗粒含量>70%，粒径＜0.075 mm颗粒含量≤3%，不均匀系数＞5，无针片状颗粒，含泥量＜3%；干密度≥1.95g/cm3，孔隙率≤26%。

3.3 过渡料

最大粒径为300mm，≤5mm颗粒含量10%～20%，＜0.075mm颗粒含量≤5%，不均匀系数＞5，曲率系数1～3。无针片状颗粒，含泥量＜3%；干密度≥2.10g/cm3，孔隙率≤21%。

3.4 砂砾石料

最大粒径为400mm，级配均匀连续，粒径≤5mm颗粒含量5%～29%，＜0.075mm颗粒含量≤5%，不均匀系数＞5，曲率系数为1～3。干密度≥2.05g/cm3，孔隙率≤19.5%。

3.5 堆石料

3.5.1 最大粒径为800mm，级配均匀连续，≤5mm颗粒含量5%～20%，＜0.075mm颗粒含量≤5%，不均匀系数＞5，曲率系数为 1～3。

3.5.2 干密度≥2.10g/cm3，孔隙率≤21%。

4.室内试验成果

4.1 粘土心墙料室内试验成果：

粘土心墙料天然含水率14.5%，最大干密度1.98g/cm3，最佳含水率12.0%，比重2.66，液限40.0%，塑限21.5%，塑性指数18.5，＞5mm颗粒含量为17.5%，＜0.075mm颗粒含量为29.5%。

4.2 反滤料室内试验成果：

反滤料是由小石和混合砂按照20:80的比例混合而成，其最大干密度2.19g/cm3，最佳含水率6.0%，比重2.61，≤5mm颗粒含量为72.2%，＜0.075mm颗粒含量为2.8%。不均匀系数为13.3，曲率系数为1.5，针片状颗粒含量为0。

4.3 过渡料室内试验成果：

过渡料比重2.65g/cm3，≤5mm颗粒含量为11.6%，＜0.075 mm颗粒含量为2.4%。不均匀系数为12.7，曲率系数为1.3，含泥量为2.4%，针片状颗粒含量为0。

4.4 砂砾石料室内试验成果：

砂砾石料比重2.65，≤5mm颗粒含量为12.4%，＜0.075 mm颗粒含量2.3%，不均匀系数为12.5，曲率系数为1.6。含泥量为2.0%，针片状颗粒含量为0。

4.5 堆石料室内试验成果：

堆石料比重2.65，≤5mm颗粒含量为16.3%，＜0.075mm颗粒含量为3.6%。

5.碾压试验

5.1 试验场地布置

试验场地为55m×30m，内有5个小区，每一小区内分别进行不同的碾压试验。

5.2 试验施工准备

试验场地平整采用推土机配合人工清除施工场地的石块、杂物等，满足施工要求。试验场地用TY320推土机进行平整处理，YZ20C振动碾碾压密实，以使基础的密度满足试验要求，表面不平整度<10cm。

5.3 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助平料。采用洒水车加水，加水量通过水表控制。

5.4 碾压

除粘土心墙料采用20T凸面振动碾碾压，其余回填料均用20T振动碾碾压。先静碾1遍，再振动碾压6～10遍，最后静碾1遍，用进退法碾压，行驶速度为1.5～2.5km/h。分段碾压时相邻交接带彼此搭接，顺碾方向搭接长≥0.5m，垂直碾压方向搭接宽度≥1.0m。

5.5 试验检测

5.5.1 沉降检测

铺料后采用振动碾碾压，首先静碾一遍，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6、8、10遍，测其平均相对高程，静碾一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。

表1 碾压试验检测结果表

5.5.2 干容重、压实度、含水率、颗粒级配分析按照相关试验规程检测。

5.6 碾压试验结果

碾压试验检测结果见表1。

5.7 施工工艺参数

通过工艺试验的结果分析，确定相关碾压参数，见表2。

表2 碾压参数及控制指标表

6.结语

根据室内试验和现场工艺性碾压试验成果，大坝填筑料各项指标满足设计要求，达到了理想的试验效果，为大坝填筑施工提供了依据，确保大坝按时、保质保量完成。