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摘要：本文通过对某堆石坝工程的前期碾压试验施工方法进行了介绍，对相关工程可以起到参考作用。
一、目的
本文旨在介绍某堆石坝大坝碾压试验施工方法。此方法提出开展碾压试验须进行以下几个步骤：
1.确定每个区域松散料底层的厚度。
2.评估碾压效率。
3.确定压实设备的最小碾压次数。
4.评估并确定材料压实良好所需添加的水量。
5.测量现场密度，并复核为达到相关规定中的要求所需的最小密度。说明其他的参数，测量压实材料的空隙率，复核用于大坝3B和3C区施工的材料所需的最大数值。
在材料运输至碾压试验场之前，平铺材料、取样以进行规定的试验，用于复核在压实前后是否满足大坝材料回填规范的要求，以及是否满足级配的要求；此外，在进行不同遍数的压实之后评估材料达到的密度。
碾压试验的主要目的是确定一种施工方法，即在此试验阶段进行审核，可大规模进行大坝施工，以确保得出相关的密度值。
需注意，根据垫层和排水体的材料条件，之后可能需进行新的碾压试验，以提前检查主堆石区和次堆石区的各项条件。
二、碾压试验场构造
总的来说，碾压试验场将建立在大坝下游护坡基础上，处于水平排水体（手指型排水）之间，位于大坝3B和3C料内。碾压试验使用的材料应和对大坝相关区域内材料预估的特点相近。
进行碾压试验依据的步骤以综述的方式在本文中进行说明。
3B和3C区域碾压试验场构造和其最小面积为：
1.建议碾压试验场的基础长不小于45m，宽不小于15m。
2.现场选取的用于建设碾压试验场的支撑区域应接近水平，按照75L/m²的标准洒水，并进行压实、评估。
3.碾压试验横断面边坡坡度为1V:1,5H。试验场两端的进口斜坡需确保其表面长度不小于45m。
4.将材料铺开并用20吨振动碾压实最少6个60cm的碾压层。最终层数将根据试验开展后连续的碾压结果分析来确定。
5.使用12吨震动碾压实两层40cm厚的3B/3C料，以复核材料的压实度是否达到招标文件和联营体经咨询外部专家组后拟定修改里所要求的厚度。
6.最后将使用20t的震动碾压实一个80cm厚的层，以复核最大厚度下的压实能力。
7.若监理同意，碾压试验完成后，在现场保留原样，作为大坝坝体的整体部分。
三、材料来源
用于碾压试验的材料将取自已被批准的区域。由于导流渠已开挖了较多的探坑进行研究分析，故本试验填筑材料主要来自导流渠开挖。将在实验室对从勘探开挖中取得的材料进行分析，并在进行碾压试验之前将结果提交给监理。3B料将通过卡车直接运输至现场用于碾压试验。
四、设备
碾压试验将使用以下设备：
1.沃尔沃440型卡车
2.D7型推土机或同类型推土机
3.前卸式装载机
4.平地机
5.宝马格BW220D-40型压路机，总重20t，轮罩宽2.14m，碾子重13.5t
6.12吨的平滑型振动碾
7.洒水车
8.皮卡
五、碾压试验施工方法
碾压试验流程将在以下进行说明。此流程可根据联营体，设计单位和监理的共同协商进行变化和调整。
1.首先清除掉不合适的材料，进行碾压试验场地的准备，开挖时将根据相关图纸进行调整。
2.规定碾压设备朝一个方向行驶到底为第一次碾压，返回时沿着其原来的痕迹行驶为第二次碾压。
3.在开始每一层填料前，应首先建立不同测绘控制点的坐标和高程。坐标精确到厘米，高程精确到毫米。控制点有两种类型：一种位于将施工的碾压层底部，另一种位于已经铺料和压实的表层。
4.碾压层底部的测绘点，将采用监理提出的方法，在每层基础上安置参照板以及相关附加材料，例如高度小于待施工的压实层高度的延长管，以便在结束碾压后进行监测。每层基础上至少安置8块参照板，碾压试验场基础上安置至少6块。同时将分析一个更为安全稳妥的方法以便适时和监理讨论。图1和参考文件d介绍的是将投入使用的参照板的布局和数量情况。在完成第4层的时候，将对地形测绘方法进行一次整体分析，以便进行合理的调整。
5.若参照板方法不适用，也可以提出其它控制沉降的方法。如果前一段介绍的测量系统结果不适用，应该考虑在碾压层表面每16m2设置控制点，因此可认为任一层底部都与顶部相对称，且可用于评估各层的沉降度。这个假设可以通过前几层(带参照板)的结果得到验证，若底下几层发生的沉降微乎其微，则可以减少层数。
6.对顶部已经进行铺料部分的测绘控制点，将对新铺料和已压实料划定一个网格。网格可采用防水涂料画出或其它使用的方法。网格内小方格的长宽均为4m，即每16㎡一个控制点。
7.铺料和碾压应沿着试验场纵向进行。
8.松散土层的压实厚度取决于用于大坝回填施工的振动碾的特性，每层应达到确定的压实厚度。
9.在压实材料前使用洒水车或其它由联营体确定的方式添加水使材料保持合适的湿润度。
10.振动碾每碾压两次，测量一次控制点的高程，共测量4次或直至规定的碾压次数。
11.第一层用于预估施工过程。还将对运输、装料、铺料、洒水系统、控制点的测绘过程和宝马格220D-40-20T压路机的配置等情况进行评估。
12.第二层施工时，洒水标准为70l/m3至150l/m3，分别取碾压4遍、6遍、8遍和10遍时的样品密度对压实度进行评测。将对每种压实能量各采取3种现场密度以进行评估。另外，将从每个探坑挖出测量密度的样品送往实验室进行表1所述的一系列试验。同时将在振动碾通过第4,6,8,10次后，在表层方格中的控制点中进行测绘。
13.在进行实验室试验和不同压实遍数之间的测绘作业时，需要保持研究层的湿润，这样就可保证在结果确定时其保持潮湿状态。
14.针对每个测绘点，将计算每一层减少的厚度以便确定材料的坍落程度。
15.为确定独立于底层的上层的坍落度，将在上层以及基础上安置对应的参照板，按照以下步骤进行：
（1）.完成一层的碾压之后，在该层铺设一个直径50cm的圆板，板上带有3#的焊接管或者尺寸更大的可拆卸的焊接管。管的长度为45厘米，比压实层的厚度小10cm。基础上安置的板将逐层延长。安置好带焊接管的圆板之后，将确定管的位置坐标，以便在铺盖材料后便于查找。
（2）.根据确切高程和焊接管内置的标尺可以测得参照板的高程。随后堵上管口，铺盖材料并压实（可视为上述焊接管不存在）。完成压实后，定位管道位置，取出管内的标尺重新测量参照板的高程。
以这种方式，可以推测出因表层压实造成的内部层的坍落度。而知道新压层上测量点的坍落度后，可计算出去掉底部层坍落度后的真实坍落度。此步骤将针对每个碾压层重复使用。
16.将以图表的形式对收集到的信息进行整理，表中纵坐标为每层的坍落度（平均值），横坐标为每次变形研究中振动碾碾压的次数。可确定设备所需的最小碾压次数，以此使得每次碾压时的控制点的平均塌落度的增长值趋近于零，即，即便碾压次数增加坍落度亦不会增加。
17.然后，在图表上画出密度值，对应设备的碾压次数。通过该表可确定达到规定碾压次数后可达到的最大密度值。此密度将和按照ASTMD4253标准在实验室中得出的密度值进行比较。
18.第三层的施工规范和第二层一致，唯一的变化是水量变化为150l/m³以便评估材料在最大湿润度的情况下的特性。在碾压设备分别通过4,6,8次后，即进行测量。
19.第四层重复第二,三层的过程，但材料须保持天然湿度，测量方法和第三层相同。
20.对获得的数据进行分析并编制报告，报告中采用的水量和压实能量（碾压次数）都将选取合适的数值。
21.第五层按照规定的碾压次数进行压实，添加合适的水（根据第二、三、四层所得结果确定）。压实后进行测量，最后对结果进行比较。
22.第六层的施工条件将和第五层一致，目的是确认结果并获得渗透试验和剪切波试验最终材料的最大厚度。
23.一旦完成60厘米厚的碾压层的压实，且在40厘米厚的层还未实施之前，将进行3个试验，评估上述材料（第8点第j条）的渗透率。
24.如招标文件所述，第七层厚度将为40厘米。碾压过程中使用的设备重12吨。分别在第4/6/8/10次碾压后，将在现场和实验室进行地形测绘和密度测量。掺水率将和60厘米最终确定的一样。
25.第八层层厚同样为40cm，使用12吨的设备，碾压次数以及添加的水量与第七层相同。
26.第九层层厚为80cm，使用20tn的碾子进行碾压，碾压数量和添加的水量与第五、六层相同。
27.将连同上述试验的完整结果一起提交一份最终报告，包括所有用于计算合适层厚、湿度和碾压次数等主要参数关系的图表。
为评估不同碾压次数下碾子达到的碾压效率，基于测绘结果，从第4次碾压开始计算每碾压2次时得出的坍落度是平均数（平均塌落度/层厚）。结果将通过特定的坍落度和碾压数量对应的图表形式提交。
压实砾石的密度和空隙率之前的关系将以图表的形式提交，在该图表中将对砾石的干燥密度平均值，碾压次数，层厚，添加的水量，材料级配以及一些其他的方面进行对比。
级配情况将通过半对数图曲线表现出来，确定最终平均曲线，均匀系数Cu，弯曲系数Cc和实际均匀系数Cue。仅将大的均匀系数作为实际均匀系数。
六、试验开展
联营体负责提供人员、设备及其他在料场提取样本所需的必要器材，取样过程在材料铺开之前和压实之后进行；同样，在碾压试验场进行试坑开挖目的是获得样本以便测量每个区域的材料密度。提取的样本将被运送到承包方的实验室。
表1中总结了将在现场和实验室，对60cm、40cm和80cm厚的材料进行的试验。
之后在大坝施工期间，将根据碾压试验场的结果确定的碾压次数进行碾压，预先按点的方式进行现场密度、最大密度和最小密度的试验。
参考文献：
1、美国材料与试验（ASTMD4253、ASTMD4254、ASTMD5030、ASTMD854、ASTMC127-68）
2、美国垦务局（USBR5320-85）。
论文作者:陈洪
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/15
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