天然高含水率火山灰质土料填筑碾压施工

2018-05-29胡宗容刘莉萍

水力发电 2018年2期

胡宗容，刘莉萍

(1.中国水利水电第五工程局有限公司，四川成都610066； 2.中电建路桥集团有限公司，北京100048)

1 工程概况

毛里求斯是印度洋西南部岛国，属亚热带海洋性气候，分夏、冬两季，终年湿热，年平均气温25 ℃。5月～10月的天气比较清凉，气温17～25 ℃；11月～4月气温25～30 ℃；1月～4月是雨季[1]。巴加泰勒(BAGATELLE)水坝项目位于毛里求斯中部的特里汝吉河(Terre Rouge River)上，大坝坝顶长2 550 m，最大坝高48 m，坝顶宽7 m。大坝由3部分组成：左岸土坝段长980 m、右岸土坝段长1 270 m、堆石坝段布置在坝体中间，连接左、右两岸土坝，长300 m、坝顶宽7 m。巴加泰勒水坝工程总体平面布置见图1。坝体填筑的任意料(火山灰土料)填筑工程量170万m3，心墙料填筑工程量45.5万m3，均来自于左、右岸土料场和坝基开采料。

图1 巴加泰勒水坝工程总体平面布置

2 火山灰质土料基本性质

大于2 mm颗粒含量为0～24.0%，平均4.0%，土样较为均匀；小于0.08 mm细粒含量为51.6%～90.3%，平均72.6%；小于0.005 mm粘粒含量为16.0%～26.0%，平均21.8%，土料分类定名为含砂高液限粘土(CHS)[2]。

土料天然含水率试验共14组土样，在不同深度不同位置取样。试验结果显示，天然含水率最小值41.1%，最大值58%，平均值50.7%。对火山灰质土填筑料采用普氏击实方法(604 kJ/m3)进行了12组击实试验。试验结果显示，最大干密度为1.26～1.42 g/cm3，平均1.322 g/cm3；最优含水率26.2%～42.5%，平均35.5%；天然含水率平均51.8%，比最优含水率平均值大16.3%。击实土进行了12组渗透系数试验。成果显示，土料渗透系数为1×10-7cm/s，为极弱透水性。总之，任意填筑料密度较小，含水率较高[3]，具有极弱透水性、中等压缩性与较高抗剪强度。

3 含水率检测

试验研究时段选择在8月～10月进行，避开雨季。

3.1 开采前

开采前，在料场取样进行含水率检测，共取样10组。含水率检测结果见表1。

表1 开采前天然含水率 %

3.2 装车前

试验采用推土机推料，装载机装料的方式开采土料。其中，推土机推料厚度分别为5～10、 10～15、15～20 cm。推土机推料后不直接装车，晾晒0.5～1 h后开始装车。不同开采厚度土料在装车前分别取样10组进行含水率检测，检测结果见表2。由表2知，薄层开采时，开采厚度越小，含水率降低越明显[4]。

表2 不同开采厚度土料装车前含水率 %

3.3 运输过程中

土料开采完成后，用装载机装车，20 t自卸汽车运输，后退法上料摊铺[5]。汽车卸料后，推土机整平摊铺前取样进行含水率检测。每种推料厚度分别取样10组检测。检测结果见表3。

表3 摊铺前土料含水率 %

3.4 摊铺整平后

摊铺采用推土机摊铺整平，水准仪控制摊铺厚度。摊铺整平后，每个试验块各取样10组进行含水率检测。检测结果见表4。

4 碾压试验

分别将不同开采厚度的土料进行摊铺、碾压，碾压试验[6]参数见表5。

碾压试验由20 t自卸汽车运输、SD22推土机摊铺整平，徐工16 t自行式凸块振动碾碾压，精密水准控制铺土厚度。每个碾压试验块面积为8 m×10 m。开采厚度为5～10、10～15、15～20 cm各碾压试验块检测结果分别见表6、7、8。碾压前，取样检测最大干密度为1.32 g/cm3，最优含水率为38.3%。

表4 摊铺整平后含水率 %

表5 碾压试验参数

表6 开采厚度5～10 cm碾压试验检测结果

表7 开采厚度10～15 cm碾压试验检测结果

表8 开采厚度15～20 cm碾压试验检测结果

5 成果应用

左岸土料试验成果见图2。右岸土料试验成果见图3。从图2、3可知，在施工过程中，土料含水率平均降低9.5%左右，最大值14.2%，最小值4.4%；土料填筑压实度均达到90%以上，压实度值分布在90%～95%之间居多，压实效果满足设计文件及技术要求；压实后土料现场十字剪切试验抗剪强度平均值达到了140 kPa，满足设计要求。