清林径引水调蓄工程不同材料碾压试验成果分析

邹志浩

(深圳市水务工程检测有限公司，广东 深圳 518000)

0 引 言

碾压土石坝是常见的坝型，具有经济、适应性强等优势[1]。土料作为碾压土石坝的主要组成部分，其碾压后的效果对土石坝稳定性影响较大。为了保证土料碾压效果，提前进行试验是非常必要的[2-5]。通过试验，可为施工参数确定提供参考。影响土料碾压效果的因素众多，虚铺厚度和碾压遍数是其中的主要因素。清林径引水调蓄工程土石坝规模大、数量多，为了选取适宜的施工措施保证土料碾压质量和施工速度，制定了多组碾压试验，通过试验成果确定合理的施工工艺参数。

1 工程概况

清林径引水调蓄工程位于深圳市龙岗区中北部龙岗河支流石溪河的中上游段，库区属深圳市北部低丘陵地区清林径低丘陵地貌小区，库区大多山体雄厚且坡度和缓，高程42-122m。清林径水库总库容1.86亿m3，兴利库容1.68亿m3，死库容0.05亿m3，正常蓄水位79.0m，死水位51.0m,水库水位最大消落深度28m。1#坝为原清林径水库副坝，2#坝是原清林径、黄龙湖水库主坝，这两座坝是厚心墙土石坝，主要是加高培厚施工。新建3#-5#坝，其中4#坝为堆石坝，3#、5#坝为均质土坝。大坝总长1288.8m,最大坝高47.8m，坝顶高程82.0-83.2m，最大坝顶宽8m。溢洪道位于1#坝左坝肩，宽顶堰，堰顶高程77.0m，堰净宽12.0m，全长1059m。1号、3#-5#防汛道路，1#、2#上坝道路为永久道路，该标段道路总长3.526km，为混凝土路面，宽3.5m或6.0m，路肩为土路肩，宽1.2m或0.75m。

2 碾压试验

2.1 压实参数和实验组合

1)压实施工参数：防渗土料铺土厚度分别为40cm、45cm二种，碾压变数分别为5遍、6遍。坝壳料铺料厚度分别为40cm、50cm，碾压遍数分别为6遍、7遍、8遍。反滤料的虚铺厚度为40cm，碾压遍数3遍、4遍、5遍。

2)实验组合：采用淘汰法，即每次只变一种参数，固定其它参数，通过实验求出该参数的适宜值，以同样的操作，变动另外一个参数，用实验求出第二个参数的适宜值，以此类推，待各项参数选定后，用选定参数进行复核实验，用此方法的优点是实验总数较少。本次试验采用天然含水量进行。

2.2 实验场地选择和实验步骤

根据现场实际情况，将防渗料、坝壳料、反滤料在同一场地进行试验，场地选择在1号坝下游靠近1-1上坝路一侧较平坦区域测量放线出20m×30m的试验场地。

1)实验场地的要求：场地应平坦，地基坚实；用实验料先在地基上铺压一层厚30cm土料并压实，将这一层作为基层，然后在其上进行碾压试验。

2)实验场地的面积要求和布置：

根据设计要求，黏土料碾压试验场地要求每个组合至少2m×5m，坝壳料要求试验场地为4m×8m，试验现场给个组合的面积均为5m×10m,能满足各种料的场地要求。

具体实验步骤如下：采用进退错距法碾压，静压时不错距，碾压方向平行于纵轴线。振动碾压速度控制在2km/h以内，垂直碾压方向搭接宽度0.3-0.5m，平行碾压方向搭接宽度1.0-1.5m。先用振动平碾(凸块)静压两遍，再用振动碾压，直到所规定的碾压遍数，并观测沉降量，做好记录；完成所规定的碾压遍数后，取样由环刀进行取样，取样部位在压实层的下部。每一组取5个，同时记录压实层厚度。

表1 黏土心墙(含高塑性黏土)料碾压试验参数组合

表2 强风化坝壳料碾压试验参数组合

表3 反滤料碾压试验参数组合

3 碾压试验成果整理

通过现场的碾压试验，各种料的碾压参数作如下：

3.1 黏土心墙料

表4 2号坝第一施工区碾压试验结果

表5 1号料场黏性土碾压试验结果

1)2号坝第一施工区土料采用20T单光轮振动碾，虚铺厚度为45cm，碾压6遍，最大干密度为1.85g/cm3，最优含水率为14.1%，施工含水率控制在12.1%-17.1%。机械行驶速度控制在2km/h以内。

2)1号料场设计图规划的III区、IV区、V区和VI-A部分区域土料采用20T单光轮振动碾，虚铺厚度为45cm，碾压5遍，最大干密度为1.77g/cm3，最优含水率为16.3%，施工含水率控制在14.3%-19.3%。机械行驶速度控制在2km/h以内。

3)1号料场1-3区域(立面位置)下部夹层土料采用22T凸块振动碾，虚铺厚度为45cm，碾压5遍，最大干密度为1.72g/cm3，最优含水率为18.1%，施工含水率控制在16.1%-21.1%。机械行驶速度控制在2km/h以内。

表6 1料场2-1区域土料试验结果

4)1号料场全风化粉土质砂采用22T凸块振动碾，虚铺厚度为45cm，碾压6遍，最大干密度为1.82g/cm3，最优含水率为15.3%，施工含水率控制在13.3%-18.3%。机械行驶速度控制在2km/h以内。

5)高塑性黏土料，采用1号料场1-3区域下夹层土料。采用22T凸块振动碾配合人工小型振动碾压实，虚铺厚度为45cm，碾压5遍，最大干密度为1.62g/cm3，最优含水率为20.9%，施工含水率控制在18.9%-23.9%。机械行驶速度控制在2km/h以内。

表7 1号料场坝壳料碾压试验结果

3.2 强风化坝壳料

1号料场强风化坝壳料采用22T振动平碾，虚铺厚度为40cm，碾压8遍，最大干密度为1.95g/cm3，最优含水率为10.3%，施工含水率控制在8.3%-13.3%。机械行驶速度控制在2km/h以内。

3.3 其它试验土料

1号料场1-3区域(立面位置)全风化和强风化接触料(即上下两个黏土夹层之间)虚铺40cm、45cm，碾压6遍、7遍、8遍，压实度均不能达到压实度98%的设计要求，建议不作为防渗心墙料使用。

表7 大坝填筑各种土石料碾压参数表

4 结 论

结合清林径引水调蓄工程实际情况，现场对土料进行碾压试验以确定合理的施工工艺参数。根据现场碾压试验结果可以得知：在虚铺厚度一定的情况，碾压遍数越多沉降量越大；在碾压遍数、虚铺厚度一定的情况下，含水率越接近最优含水率压实度越大。针对不同的区域选取不同的施工参数，可以保证碾压效果。