陆良县恨虎坝水库大坝粘土心墙料碾压试验分析

亚盛祥

【摘 要】粘土心墙坝是水库大坝较常见的一种防渗形式，其优点是便于就地取材、防渗效果好、地基变形适应能力强。为保证大坝心墙料填筑质量，通过现场碾压试验，了解分析其压实特性，核实设计填筑标准的合理性，确定上坝填筑材料达到设计指标所需的各项碾压参数，确保心墙料填筑质量。

【关键词】大坝 粘土心墙 碾压试验 施工参数

1 概述

陆良县恨虎坝水库位于珠江流域南盘江右岸支流赫斐河上，地处陆良县城西部的小百户镇境内，是2009年度云南省“三个一百”重点建设项目中的新开工建设项目之一。水库径流面积24.8 km2，总库容807万m3，是一件以农业灌溉供水为主，兼顾农村人畜饮水，兼有下游防洪保护作用的小（1）型水利工程。

水库大坝为粘土心墙堆石坝，最大坝高42.32m，坝顶长165m，坝顶宽6.0m，上游坝坡1：1.8，下游坝坡为1：1.7。粘土心墙顶宽3.0m，心墙上、下游坡度均为1：0.2，在心墙底布设0.6m厚C20砼盖板，心墙上下游分别设反滤层和过渡层，水平宽度均为2.0m。大坝总填筑量25.6万m3，其中粘土心墙料填筑4.34万m3。

2 粘土心墻料填筑设计指标

（1）粘土料压实干密度ρd≥1.51g/cm3；

（2）最优含水率为25.4，施工碾压的含水率宜控制在21～30.5%之间；

（3）压实度D≥0.97；

（4）渗透系数k<1.0×10-5cm/s。

3 粘土料的开采和制备

（1）防渗心墙土主料场为炒铁粘土料场，料场位于水库南东方向，距坝址距离约4.0km。主要为耕地，无植被覆盖，分布高程1880～1888m，自然地形坡度小于30°。土料母岩为白云岩，土料为覆于曲靖组（D2q）碳酸盐岩之上的第四系残坡积粘土、砂质粘土，土质较纯，粘性较好，具良好的防渗性能。

料场交通运输条件较好，有陆良至九乡公路通过，至坝址有已建公路约2.7km，新建公路约1.3km公路。

料场地形平坦，场内有小型建筑物一座，小型渠道二条，民用电线路两条，施工场地宽阔，适宜机械开采，开采条件好。

（2）料场周围应布置截水沟防止外水浸入，截水沟开挖可充分利用天然冲沟，但需保持排水通畅。料场内可根据地形、取土面积及施工期间降雨强度布置排水系统，及时宣泄径流。排水沟底随料场开挖面下降而降低。

（3）料场剥离时，清除的表层草皮、腐植土、耕作层应运至指定地点堆放，用于将来料场复耕。

（4）土料开采和制备在料场严格控制上坝供土料的含水量。土料场取土，采用反铲挖掘机挖装，自卸汽车运输。在碾压试验或上坝前，当料场土料的天然含水量大于或小于施工填筑含水量时，应根据土料开挖方式、装运卸流程以及气象等条件对料场土料含水量进行调整，调整方法以翻晒或加水为主。一般情况下，料场土料含水量约大于坝面填筑含水量的2%～3%为宜。本次碾压试验前在料场共取样2组进行物理性质指标、击实指标、渗透指标的检验，根据取样检验结果，土料的最优含水率为25.95%，天然含水率为29.85%，含水率在设计指标控制范围内，因此，可直接运至试验场地进行碾压试验。

4 碾压试验

4.1试验目的

（1）核实粘土心墙料设计标准的合理性；

（2）确定达到设计填筑标准的压实方法，选择合适的碾压机械和相应的碾压施工参数，如铺层厚度、碾压遍数等，为施工提供技术依据；

（3）检验所选用压实机械的适用性和可靠性；

（4）研究筑坝土料的填筑施工工艺与施工措施，为坝体施工做准备。

4.2试验机械的选择

用于碾压试验的主要施工机械有：振动碾、推土机、自卸汽车等，这些机械类型根据设计要求、施工单位经验和已进场报验的机械，结合本工程特点，由施工单位提供和操作。

振动碾：选用CLG620自行式振动碾，该机械为2010年制造（刚购买的新机），整机重量20t，功率128kW，静线压力460N/cm，激振力400/210kN，振幅2.0/1.0mm，振动频率30/32Hz，外形尺寸LBH=6300×2340×3040mm。工作速度：Ⅰ档2.7km/h、Ⅱ档5.3km/h、Ⅲ档10.9km/h；爬坡能力30%；转弯半径≤6.5m；最小离地间隙400mm；压轮参数（直径×宽度）：φ15×2130mm；轮圈厚度40mm。

平料机械：选用T140-1推土机，重量为17t，飞轮功率103 kW。

运输汽车：采用20T东风王自卸汽车。

4.3试验场地准备和设计

试验场地根据施工现场条件，选定在已经清理干净的大坝下游坝基上。碾压试验前，试验场地用堆石料找平，使其具有良好的透水性，适当洒水后，用22t自行式振动碾碾压10遍，并控制其高差在2cm范围内来作为试验场地。试验场区范围为22m×15m，共分为9个小场，每个小场均为2m×15m，各小场并列排布，用于不同碾压组合的试验。

4.4试验组合

借鉴已建工程类似经验，铺土厚度采用H=30cm、35cm、40cm三种厚度，碾压遍数采用n=6、8、10三种，主要试验研究不同铺土厚度及碾压遍数的压实效果。

碾压6遍的为振动平碾碾压4遍、振动凸块碾碾压2遍；碾压8遍的为振动平碾碾压6遍、振动凸块碾碾压2遍；碾压10遍的为振动平碾碾压8遍、振动凸块碾碾压2遍。振动平碾行车速度为Ⅰ档小油门（按经验控制在≤2.7 km/h）、振动凸块碾行车速度为Ⅰ档中油门（按经验控制在≤2.7km/h）。具体详见图1。

4.5碾压试验实施步骤

（1）小场划分和设置：在已碾压好的试验场地上，用石灰水标出各小场的尺寸边界线，并在边线四角插上标杆，之后，对各小场的基础高程进行测量，作为铺土厚度的初始值。