摘要：针对某水利工程土石坝实际情况，对其填筑碾压试验进行深入分析，经试验确定了能为施工提供正确指导的各项参数，以此为类似工程的试验工作提供参考借鉴。
关键词：土石坝；填筑碾压试验
土石坝填筑是土石坝施工的重要环节，其施工质量在很大程度上决定了坝体整体质量，在施工开始前需要通过试验来确定适宜的施工参数，如摊铺厚度、碾压参数等，用于为施工提供正确指导，保证土石坝填筑施工质量。
1工程概况
土石坝因能实现就地取材，且结构简单、技术可行，所以得到了十分广泛的应用。现以某水电站为例，其大坝采用复合式堆石坝，高度为67m，总填筑方量在170万m3左右，主要由堆石料、垫层料与过渡料三部分构成。其中，使用了对隧洞及溢洪道进行开挖时产生的土料，以及对料场进行爆破后产生的开挖料。针对本工程，重点对其坝脚填料实施碾压试验。此处的主要是天然风化料，经现场的试验与分析，可为日后大面积开展填筑施工提供可靠参数依据，并对施工提出合理性建议。
2试验主要内容
2.1场地设计和布置
试验区中共布置8个测点，在试验中，除了采用试坑法对干密度、密度及含水量进行测试，还进行了沉降观测。经试验能确定适宜碾压参数，进而对实际的碾压施工进行优化。由于试验期间在夜晚有降雨，故将试验分成3d开展。其中，第1天对厚度为100cm的铺土实施试验，第2天对厚度为80cm的实施试验，最后1天对厚度为60cm的实施试验。
现场填料的处理应使用设备进行摊铺。因运料设备在前期运料时已对各个区域造成一定压实，所以在后续铺土时难免使铺土层无法保持均匀。根据现场的测量报告，可获取不同区域铺土厚度数据，对这一数据进行分析处理以后，能获得铺土厚度均值，即68.3cm、80.8cm和102.1cm。
2.2试验设备
因受到现场条件等因素的影响与限制，使设备使用有限，在试验现场配置以下设备：4辆挖掘机和工程车，用于对填料进行开挖和运输；1辆推土机，用于对场地进行平整；1辆压路机，作业宽度为2.15m，主要用于对填料进行碾压。
2.3试验材料
试验材料以边坡开挖料为主，在这一材料中，含有一定量大粒径块石，在上料前需要将其剔除干净。
以室内对材料进行颗粒分析和试验得出的结果为依据，这一材料的级配保持连续，符合上坝施工要求。因坝料需要经过料场运输到左侧坝肩进行二次堆积，在卸料时大粒径块石分布于堆积体以下，而细颗粒则主要分布于中、上部，此时均匀性会受到很大影响，导致含水量处于不同位置时存在偏差，比如，当设计铺土厚度为60cm时，实测值为68.3cm，其含水量的均值为6.4%；当设计铺土厚度为80cm时，实测值为80.8cm，其含水量的均值为6.6%；当设计铺土厚度为100cm时，实测值为102.1cm，其含水量的均值为9.5%[1]。
2.4密度与含水量的现场测试
现场密度测试主要用于对不同碾压参数施工后的压实效果进行测定，可为碾压完成后的干密度等提供可靠的评价依据。其中测定密度主要使用灌水法，先在现场进行挖坑称重，然后通过灌水确定试坑的体积与土体密度，最后以含水量结果为依据，通过换算确定干密度。对含水量进行测定时，因受到现场条件的影响与制约，测定方法为炒干法。
经试验可知，在试验区中，除了少数几个试坑由于块石的含量较高使干密度数值较大，其它干密度数值均合理，总体上合理。为了能更加直观的对各铺土厚度条件对应的干密度数值及变化进行分析，为碾压效果对比等提供方便，需要对试验结果进行绘图。由于当铺土的厚度为80.8cm时，经碾压之后的土体干密度优于其它两种铺土厚度，所以可将其作为优先考虑对象。
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2.5沉降现场观测
由于现场的设备、铺料施工方式与材料的额来源都具有一定不均匀性，所以在密度试验过程中需要做好沉降的观测，以此验证干密度测试结果，同时为后续碾压施工提供参考依据。在碾压施工中，沉降观测主要使用水准仪进行。在每一条试验带上都要布置8个测点，先对松铺过程中各点对应的基准高程进行测量，然后连续静压2遍，将场地整平，再准确测量经整平以后的场地实际高程，最后振压密实。以不同分带具体要求为依据，在振压完成2遍、4遍、6遍和8遍之后的高程进行测量，再以高程差为依据，对累计沉降数值进行统计。
将松铺摊平时的数据作为初始值，对碾压过程中产生的观测数据进行记录与整理，以此获得各种铺土厚度对应的沉降量数据结果。在连续静压2遍之后，局部测点开始产生隆起，其原因为采用机械设备进行松铺并未真正将填料铺平，填料突起处经过静压之后会发生向周围的挤压，最终导致隆起。为客观且准确的对碾压时铺土厚度和沉降及其变化之间的关系进行反映，将完成2遍静压以后的高程值作为初始值，根据之前得到的成果，对沉降量进行整理和获取。结果为：
（1）1#测点在静压2遍后的沉降量为0，振压2遍后沉降57mm，振压4遍后沉降89mm，振压6遍后沉降105mm，振压8遍后沉降115cm；
（2）2#测点在静压2遍后的沉降量为0，振压2遍后沉降47mm，振压4遍后沉降75mm，振压6遍后沉降92mm，振压8遍后沉降107cm；
（3）3#测点在静压2遍后的沉降量为0，振压2遍后沉降57mm，振压4遍后沉降79mm，振压6遍后沉降90mm，振压8遍后沉降97cm；
（4）4#测点在静压2遍后的沉降量为0，振压2遍后沉降43mm，振压4遍后沉降69mm，振压6遍后沉降79mm，振压8遍后沉降84cm；
（5）5#测点在静压2遍后的沉降量为0，振压2遍后沉降59mm，振压4遍后沉降82mm，振压6遍后沉降90mm，振压8遍后沉降106cm；
（6）6#测点在静压2遍后的沉降量为0，振压2遍后沉降46mm，振压4遍后沉降71mm，振压6遍后沉降86mm，振压8遍后沉降95cm；
（7）7#测点在静压2遍后的沉降量为0，振压2遍后沉降68mm，振压4遍后沉降98mm，振压6遍后沉降113mm，振压8遍后沉降134cm；
（8）8#测点在静压2遍后的沉降量为0，振压2遍后沉降78mm，振压4遍后沉降110mm，振压6遍后沉降126mm，振压8遍后沉降145cm[2]。
各铺层厚度在完成2遍振动碾压以后，测点实际沉降都显著变缓，都以80.8cm这一厚度的沉降率为最大，振动碾压6遍、振动碾压8遍比静压2遍对应的沉降率都大6%以上，这可以在很大程度上说明其压实效果相对较好。而相比之下，102.1cm的厚度为三种厚度中的最差，68.3cm一般。
3结论
（1）在本次碾压试验中，将开挖风化料作为主要试验材料。经沉降观测，三种铺层厚度条件下经过振动碾压后，其沉降都显著变缓，但以80cm的设计铺层厚度的沉降率可以达到最大。
（2）当铺层厚度为80cm时，其振动碾压6遍、振动碾压8遍比静压2遍对应的沉降率都大6%以上，这可以在很大程度上说明其压实效果相对较好。
（3）虽然填土在经过静压之后的实际干密度可以满足设计要求，但存在很大的离散性，还需要通过现场观测来综合考察与分析。经现场观察可知，对于摊铺的厚度，不能超过最大粒径150%。此外结合相关试验结果，对铺土厚度而言，其以70-80cm为宜。
（4）因碾压试验正逢雨季，填料的实际含水率相对较高，这会对压实效果造成一定程度的影响。在掌握天气情况的基础上，宜在降雨之后对石料进行风干，确认满足要求以后再进行填筑施工。
（5）将填料填筑好之后，应连续振压6-8遍，以此保证压实度。在填筑施工中，不可单一根据干密度对碾压的效果进行控制，还需要做好沉降的观测及密实性分析等。
参考文献
[1]马鹏程,杨伟波.Sicomines尾矿库填筑坝体试验段浅谈[J].中国新技术新产品,2016(03):115-116.
[2]周瑞红.张峰水库输水二干末端调蓄水池坝体填筑碾压试验成果分析[J].山西水利科技,2014(03):66-67+86.
论文作者:李鹏飞,朱刘倩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/8
标签：厚度论文; 静压论文; 密度论文; 含水量论文; 现场论文; 填料论文; 土石论文; 《基层建设》2019年第17期论文;