和顺县井子水库工程碾压试验方案分析

强鹏飞

（山西省水利建筑工程局集团有限公司，山西 太原 030006）

1 工程概况

井子水库位于山西省晋中市和顺县义兴镇井子村下游0.3 km 处，坝址控制流域面积21.9 km2，流域长度6.88 km，流域纵坡42.5‰，流域内植被较好，坝址距离和顺县城约13.0 km，距下游汇流口1.4 km。水库所在位置为海河流域漳卫南运河水系清漳东源梁余河支流井子河上，井子河全长约8.28 km，全流域面积22.7 km2。

井子水库为小（一）型水库，该工程为Ⅳ等，其主要建筑物大坝、溢洪道和导流输水洞等为四级，总库容115 万m3。防洪标准为30 年一遇洪水设计，300 年一遇洪水校核。工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级。井子水库的主要任务以乡村生活供水和农业灌溉为主，兼顾防洪，并具有向和顺县县城抗旱应急供水能力。工程主要建设内容为面板堆石坝、导流输水洞、溢洪道、上坝公路、管理站及其机电设备等全部工程及附属工程。

2 坝体填筑设计指标

和顺县井子水库工程堆石料主要包括2A 垫层料、2B 特殊垫层料、3A 过渡料、3B 主堆石以及3 C 次堆石料。

2.1 2A 垫层料

采用大坝上游河床段开挖砂砾料加工，加工的垫层料最大粒径＜80 mm 且连续级配，压实孔隙率≤18%。

2.2 2B 特殊垫层料

采用最大粒径＜40 mm 连续级配的细反虑料，反虑料薄层碾压密实，压实孔隙率≤18%。

2.3 3A 过渡料

采用管理站开挖料加工，加工的过渡料最大粒径＜300 mm 且连续级配，压实孔隙率≤20%。

2.4 3B 主堆石料

采用溢洪道、大坝及上坝公路开挖料，加工的主堆石最大粒径＜600 mm 且连续级配，压实孔隙率≤22.5%。

2.5 3C 次堆石料

采用溢洪道、大坝及上坝公路开挖料，加工的次堆石最大粒径＜600 mm 且连续级配，压实孔隙率≤22.5%。

3 试验准备

3.1 试验目的

一是核查设计指标的合理性；二是选择适合的碾压参数，为施工提供依据；三是通过现场试验，为施工提供相匹配的碾压参数。

3.2 试验依据

《混凝土面板堆石坝施工规范》（SL49-2015）；监理签发设计图纸的相关技术要求。

3.3 试验原理

通过固定其它参数，变动1 个参数的试验方法，依次确定碾压试验参数。

3.4 试验设备材料

机械及设备配置：2 m3挖掘机2 台，破碎锤1 台，20 t 自卸汽车6 辆，22 t 振动碾一台，3 t、1 t 小型振动碾各1 台，TY 320 推土机1 台，筛分工具等。

试验材料由各料场运送至试验场地。

3.5 试验时间、地点

试验时间：2020 年7 月15 日—7 月31 日。

试验地点：和顺县井子水库大坝轴线下游（桩号0+060 m—桩号0+110 m、桩号0～-30 m 处）。

3.6 试验组合

碾压试验分别对大坝主体五类堆石料进行试验，确定最优施工碾压参数。参数组合见表1。

表1 大坝碾压试验材料、设备参数

4 碾压试验

各施工区碾压试验施工步骤包括填料铺筑、洒水碾压、沉降量计算、取样试验。注意：一是碾压施工过程中，先静压两遍再振动碾压，本试验确定的碾压遍数为振动碾压遍数，静压不算碾压遍数；二是除2B 特殊垫层料外，其他填筑料加水量以上坝料天然含水量而定。

4.1 2A 垫层料碾压试验及试验结果

2A 垫层料拟采用后退法卸料，反铲挖掘机或装载机辅以人工整平，摊铺厚度根据拟定的试验计划进行摊铺，摊铺完成后先用振动碾静压两遍，然后采用进退错距碾法振动碾压，碾压完成后分别测量各个试验区碾压前后的高程变化计算出试验区的平均沉降量；垫层料试验单元孔隙率以六个试坑的平均值为试验值，垫层料的挖坑直径为30 cm。试验过程及试验结果见表2。

表2 2A 垫层料试验参数组合

4.2 2B 特殊垫层料碾压试验及试验结果

2B 特殊垫层料拟采用后退法卸料，反铲挖掘机或装载机辅以人工整平，摊铺厚度根据拟定的试验计划进行摊铺，摊铺完成后先用振动碾静压两遍，然后采用进退错距碾法振动碾压，碾压完成后分别测量各个试验区碾压前后的高程变化计算出试验区的平均沉降量；特殊垫层料试验单元孔隙率以六个试坑的平均值为试验值，垫层料的挖坑直径为30 cm。试验过程及试验结果见表3。

表3 2B 垫层料试验参数组合

4.3 3A 过渡料碾压试验及试验结果

3A 过渡料拟采用后退法卸料，推土机整平，摊铺厚度根据拟定的试验计划进行摊铺，摊铺完成后先用振动碾静压两遍，然后采用进退错距碾法振动碾压，碾压完成后分别测量各个试验区碾压前后的高程变化计算出试验区的平均沉降量；过渡料试验单元孔隙率以三个试坑的平均值为试验值，过渡料的挖坑直径为100 cm。试验过程及试验结果见表4。

表4 3A 过渡料试验参数组合

4.4 3B 主堆石料碾压试验及试验结果

3B 主堆石料拟采用进占法卸料，推土机整平，摊铺厚度根据拟定的试验计划进行摊铺，摊铺完成后先用振动碾静压两遍，然后采用进退错距碾法振动碾压，碾压完成后分别测量各个试验区碾压前后的高程变化计算出试验区的平均沉降量；主堆石料试验单元孔隙率以三个试坑的平均值为试验值，过渡料的挖坑直径为180 cm。试验结果见表5。

表5 3B 主堆石料试验参数组合

4.5 3C 次堆石料碾压试验及试验结果

3C 次堆石料拟采用进占法卸料，推土机整平，摊铺厚度根据拟定的试验计划进行摊铺，摊铺完成后先用振动碾静压两遍，然后采用进退错距碾法振动碾压，碾压完成后分别测量各个试验区碾压前后的高程变化计算出试验区的平均沉降量；主堆石料试验单元孔隙率以三个试坑的平均值为试验值，过渡料的挖坑直径为180cm。试验过程及试验结果见表6。

表6 3C 次堆石料试验参数组合

4.6 确定最优碾压组合

根据对不同的试验组合所测得的孔隙率结果进行综合分析整理，最后选出不同堆石料的最优碾压参数组合。

4.7 碾压参数复核

对所得的最优碾压参数进行复核试验，复核满足孔隙率设计要求即可作为碾压施工参数。各分区复核试验结果见表7。

表7 各分区最优碾压参数组合复核试验结果

5 成果分析

根据以上试验结果及复核试验结果分析得出工程施工碾压控制指标：

3B、3C 堆石料施工碾压参数：碾压遍数为8 遍，摊铺厚度为86 cm，碾压完成层厚80 cm，碾压机具质量为22 t，碾压取样分析孔隙率为21.9%，满足设计要求；

3A 过渡料施工碾压参数：碾压遍数为8 遍，摊铺厚度为45 cm，碾压完成层厚40 cm，碾压机具质量为22 t，碾压取样分析孔隙率为19.3%，满足设计要求；

2A 垫层料施工碾压参数：碾压遍数为8 遍，摊铺厚度为50 cm，碾压完成层厚40 cm，碾压机具质量为3 t，碾压取样分析孔隙率为17.4%，满足设计要求；

2B 特殊垫层料施工碾压参数：含水量W 按5%控制，碾压遍数为8 遍，摊铺厚度为25 cm，碾压完成层厚20 cm，碾压机具重量为1 t，碾压取样分析孔隙率为16.8%，满足设计要求。