中峰水库心墙填筑压实度超百分析

侯绍国

(云南省楚雄州牟定县水务局，云南 楚雄 675000)

1 工程概况

中峰水库位于云南省楚雄州牟定县安乐乡境内龙川江中上游左岸的一级支流六渡河上，为黏土心墙风化料分区坝壳坝，坝高47.63m，坝顶长295m，坝顶宽5m，总库容126.50万 m3，兴利库容98.75万 m3，死库容5.86 万m3。

中峰水库大坝土石方填筑总量为44.34万m3，其中:心墙黏土料填筑9.93万m3，上下游强风化泥岩料填筑34.41万m3。整个工程建设批复工期为3年，工程于2010年12月26日开工，计划2013年12月25日完工。中峰水库大坝填筑，按批复的施工组织计划分两期回填，一期抬头坝填筑开始于2012年1月25日、2012年4月30日结束，总填筑量为21万m3，其中心墙黏土料回填5.2万m3，强风化泥岩料填筑15.8万m3。一期大坝填筑施工质量，经施工单位自评、监理单位复核、管理局认定，确定为合格，目前正抓紧后续工程施工。

按照《碾压式土石坝施工规范》(DL/T 5129—2001)，中峰水库大坝心墙填筑采用“三点击实方法”控制压实度。大坝心墙填筑前，由参建各单位共同进行现场碾压试验，通过碾压试验结果修正、调整设计施工参数，指导现场施工，控制心墙填筑质量。通过中峰水库一期抬头坝心墙填筑黏土检测数据反映:46%数据压实度大于100%，笔者就此原因做如下分析。

2 填筑前碾压试验

2.1 试验参加单位

中峰水库碾压试验参加单位分别为:项目管理单位、监理单位、施工单位、检测单位等。

2.2 试验过程

由于土料天然含水量仅16.8% ～18.4%，低于最优含水率4% ～5%，试验前料场开挖沟渠注水一周后含水量提高到20.5%～23.5%进行试验。心墙铺料厚度分为3种(30cm，35cm，40cm)，每种铺土厚度分3个小试验块，采用3种碾压遍数试验(静压2遍，震压6、8、10 遍)。详见下表、图1。

心墙铺料厚度及对应碾压遍数表

图1 干密度碾压遍数

从以上数据分析得出，30cm、35cm场试验的8遍的平均干密度，压实度均满足要求。相同铺土厚度随着碾压遍数增加，8遍时增加，10遍的时候干密度均减少，说明并非增加遍数干密度随之增加，超过8遍后，土料存在过压破坏，其中密度反而减少。碾压8遍质量最为稳定，6遍压实功扁小，10遍压实功过大。不同厚度碾压遍数为6的压实效果最差，尤其厚度超过40cm，表现明显，8遍以后碾压质量趋于稳定。铺土厚度40cm相对35cm，干密度在相同碾压遍数下:6遍减少0.2%，8遍减少0.06%，10遍减少1.1%。

2.3 试验成果

根据试验结果，施工单位提出了铺土厚度35cm，进占法施工，XSM220-22t振动凸块碾静压2遍后，开强震行车速度1档(2.5km/h)碾压8遍的施工参数。

3 大坝心墙填筑质量控制及检测

3.1 施工控制参数的确定

中峰水库心墙填筑黏土料为第四系全新统(QdL)坡积褐红色粉质黏土、砂质黏土，含砂量小于3%。根据中峰水库大坝心墙设计控制指标和现场碾压试验成果，设计单位最终下达中峰水库大坝心墙防渗体施工控制指标为:干密度≥1.60g/cm3，碾压含水率 ω=23.14% ±2%，室内渗透系数不大于1×10－6cm/s;铺土厚度30cm/层，采用XSM220—22t振动凸块碾静压2单遍，开强震行车速度1档(2.5km/h)碾压8单遍，压实度不小于0.98。

3.2 检测方法及工艺流程

中峰水库大坝心墙填筑现场取样采用三点击实控制压实度。三点击实试验法又称快速压实控制法，该方法进行现场检验时，不需测定填筑土料的含水量，仅在测定现场湿容重后，用现场容重试验的土样做三种不同含水量的击实试验，测定三个击实湿容重，就可以确定现场这一层填土的压实度、最优含水量与现场填土含水量的差值。采用此法不仅操作简便，更重要的是能节约现场试验时间，不影响施工进度，特别是对有度汛要求，而工期又较紧的土石坝施工，更能体现节约现场检验时间这一特点。

3.3 质量检测数据

中峰水库一期抬头坝于2012年1月25日开始填筑，其中心墙从灌浆盖板高程以上1923.17m处开始起填至抬头坝高程1949.44m处，共计26.27m，取样99层，平均层厚26.53cm，填筑5.2万m3，环刀取样370个，平均每145m3取样一组，击实试验44个，压实度大于100%的数量193个，占取样比例的46.7%，压实度值在100.1% ～106.0%之间，均值为101.8%。含水率大于最优含水率的有163个，占取样比例的44.1%，含水率小于最优含水率的有207个，占取样比例的55.9%。

土料变化主要反映在最优含水率与填筑含水率，最大干密度的变化较小。主要原因是由于云南省持续三年的干旱，而牟定县中峰水库又位于滇中干旱区楚雄州的中部，是旱区中的旱区，黏土料场天然含水率低，仅为16.8% ～18.4%，低于最优含水率4% ～5%。施工中采用了在黏土料场现场提前7天沟渠注水提高含水率的方法，但配水后料场含水率不均匀，均方差4.48%。取样低于最优含水率部分所占比例为55.9%，高于最优含水率部分所占比例为44.1%。

4 压实度过百分析

4.1 填筑黏土料

中峰水库黏土料场土料面积大，可开采深度3～5m，土料变化慢。整个料场没有大于5mm的颗粒含量，击实成果最大干密度与最优含水率不用校核，从取样数频率和方法看，可以消除该可能性。

4.2 试验取样方法

采用三点击实以湿密度控制压实度，含水率采用烤箱烘干法。500cm3环刀取样深度为碾压层厚的2/3位置，反映碾压后的整体水平。

4.3 压实功

压实功与铺土厚度、行车速度、击震力、碾压遍数有关。现场施工行车速度和机械工况一般没有问题，施工中严格控制铺土厚度与碾压遍数。

a.铺土厚度:根据碾压试验成果，采用铺土厚度35cm/层，XSM220—22t振动凸块碾压路机静压2单遍，振动碾压8单遍，较经济合理，而在研究碾压参数时，参建单位担心铺土35cm在施工时会控制不当，采用了保守的铺土厚度30cm。根据取样后的层数统计，实际碾压后层厚均值为26.53cm，说明施工中铺土厚度控制得较好。

b.碾压遍数:为保证施工质量，施工期间管理局(监理)安排了专职人员统计碾压遍数，碾压遍数符合设计要求，对局部土料含水量低于最优含水量、碾压后干容重达不到设计要求的进行补压。

c.施工工艺:采用20t双桥自卸货车进占法卸料铺土，卸料过程中重车也有一定的压实效果，所以，压实功大于碾压试验，也大于规范要求的标准功。

d.含水率和压实度统计后曲线图见图2，该曲线类似击实功大于标准击实功曲线，最优相对含水率应该在－3% ～4%之间，最优相对含水率超过－3% ～4%时，压实度变化得较快。从图中可以看出，填筑含水率与压实度关系明显有规律，说明铺土厚度与压实遍数控制是比较严格的，且统计含水率低于最优含水率的比例基本和压实度大于100%的比例相同。

图2 统计含水压实度

5 结语

压实度过百的原因主要是因为土料变化后未及时校核最大干密度;试验误差(击实试验过程中备样干法和湿法，土料的超径颗粒校核不准，击实功不足等);采用重型机械，压实功过大等。通过以上分析，中峰水库黏土心墙压实度超百主要原因是回填黏土料含水量略低于最优含水率、现场碾压机械压实功大于标准压实功造成的。

压实度过百反映土料的填筑质量是好的，但是也就意味着碾压施工付出了更多的施工成本，从技术角度看，压实度超过设计指标，土料填筑质量的各项物理性能提高并不大，付出的成本却过高。大的机械压实功对于土料天然含水率低于最优含水率2%～3%的土料碾压，对工程质量没有负面影响，但含水率过低，通过增加机械加压实功不但土料难于碾压，且碾压土料水稳性不好;若土料含水率高于最优含水率，大的压实功容易导致土料剪切破坏，干密度反而降低，对质量影响较大，应该避免。施工中压实度过百，应该认真分析成因，若是压实功过大，应研究经济合理的碾压参数，降低施工成本，提高施工效率。填筑质量应通过控制含水率来保证，通过增大压实功率来满足质量不但不科学，也不经济。■

1 DL/T 5129—2001.碾压式土石坝施工规范［S］.

2 SL 237—1999.土工试验规程［S］.