中国葛洲坝集团第三工程有限公司 陕西西安 710000
摘要：通过对白龙江锦屏水电站砂砾石填筑的工艺试验，进行相应的试验检测（主要包括沉降量、干密度、碾压后颗粒破碎情况），对试验结果进行分析后来选定经济合理的碾压施工参数（主要包括铺土方式、铺土厚度、碾压机械的类型及重量、碾压遍数、压实方法），以用于指导现场施工。同时，该技术研究成果可供类似施工作为参考。
关键词：砂砾石；填筑；工艺试验；技术研究
1 工程概况
白龙江锦屏水电站位于甘肃省东南部的陇南市武都区两水镇境内，地理坐标：东经104°46′～104°50′，北纬33°24′～33°26′。电站设计为低坝引水式，由枢纽、引水系统、发电厂房等三部分组成。引水系统由渐变段、梯形明渠组成，起点桩号0+071.24，终点桩号1+619.24，断面结构形式为高填方梯形明渠。设计纵坡1/2000，渠坡坡比1：1.5，渠底宽5.1m，渠深6.40～7.18m，渠口宽24.30～26.64m。
2 碾压的试验条件
2.1 砂砾石回填料技术要求
本铺填料为白龙江河床开挖砂砾石，砂砾料级配特征最大粒径要求不大于300mm，最小粒径不小于0.075mm，含泥量不超过10%；设计压实质量指标干容重不小于22KN/m³，压实相对密度不小于0.8。
2.2 试验场地及机械设备
以枢纽位置右岸河滩地为碾压试验场地，本次砂砾石碾压试验采用20t的LGS820压路机进行碾压。
2.3 试验方法
砂砾石夯填料的试验参数采用松铺厚度40cm、60cm、80cm，碾压遍数6遍、8遍和10遍试验参数进行现场工艺性试验，试验时不加水。现场采用进占法卸料，装载机进行平料，厚度不超过设计厚度铺筑厚度的10%，平整度控制在10cm以内。试验过程中主要进行压实干密度、碾压层表面沉降、碾压后土料颗粒级配分析。压实干密度检测采用灌水法进行，试坑的大小、深度必须符合相关规范要求；沉降量采用水准仪、塔尺进行检测；颗粒分析采用筛分法；最大干密度与最小干密度用《土工试验规程》（SL237-1999）中粗颗粒土相对密度试验方法。
3 试验成果分析
3.1 碾压遍数与沉降量
根据现场实测情况统计：40cm层厚砂砾石，静碾2遍、振碾4遍后沉降量平均值为5cm；静碾2遍、振碾6遍后沉降量平均值为3cm；静碾2遍、振碾8遍后沉降量平均值为2cm。60cm层厚砂砾石，静碾2遍、振碾4遍后沉降量平均值为4.3cm；静碾2遍、振碾6遍后沉降量平均值为3cm；静碾2遍、振碾8遍后沉降量平均值为1.8cm。80cm层厚砂砾石，静碾2遍、振碾4遍后沉降量平均值为4.0cm；静碾2遍、振碾6遍后沉降量平均值为2.7cm；静碾2遍、振碾8遍后沉降量平均值为1.5cm。
3.2 压实干密度与碾压遍数及铺料厚度的关系
压实干密度与碾压遍数和铺料厚度的关系曲线如图3-1、3-2所示。从图中可以看出随着铺料厚度的增加，干密度有所下降，但变化不大，总的趋势是铺料越薄，压实后干密度越大。因此，对于本次试验而言，铺料厚度对压实效果的影响符合常理，实际上并不是越薄越好，铺料层太薄，会影响现场施工进度，增加施工费用。随着碾压遍数的增加，干密度也随之上升，但碾压遍数达到一定数量后，再增加碾压遍数，其压实效果已不明显。
3.3 砂砾石夯填料的级配分析
为了对比碾压前后砂砾石夯填料的级配变化情况，试验过程中对砂砾石填料进行了级配分析，如图3-3所示，从中看出，碾压前和不同碾压遍数时填料的颗粒级配曲线都比较接近，因此可以断定，碾压过程中，填料未发生明显破碎。这种规律与砂卵石颗粒圆滑、坚硬，不易破碎的特点相符。同时，＞5mm的颗粒含量在64.9～68.2%，＞10mm的颗粒含量在50.4～55.8%。不均匀系数Cu50.8～58.3，曲率系数Cc0.90～1.14。
3.4 最大、最小干密度
按照《土工试验规程》（SL237-1999）及参考《水利水电工程粗粒土试验规程》（DL/T5356-2006）中粗颗粒土相对密度试验方法，对粒径大于60mm粒径颗粒采用剔除法。最大干密度采用湿土法，在烘干土料中安比例加入0%、2%、4%、6%的水，进行最大干密度试验，求得干密度与含水率的关系曲线。最小干密度采用固定体积法。
在室内用振动台法试验全料法烘干时，发现当加水超过5%以上后，多余的水分会在振动中析出，最终全料含水率基本在5%左右浮动。这是由于材料中水分的离析作用，水分在一定范围时使材料颗粒的外层包围一层水膜，形成了颗粒运动的润滑剂，为颗粒的运动提供了十分有利的条件。被压实材料颗粒在非密实状态下存在许多大小不等的间隙，在振动冲击下，其颗粒出现了相互填充现象，即较大颗粒形成的间隙由较小颗粒来填充，较小颗粒的间隙由水分或空气来填充。被压实材料颗粒间隙的减小意味着密实度的增加，但当水分超过一定范围后，离析作用将会把较小颗粒一起流失，压实度反而会变小。如图3-4所示。
本次对现场随机取砂砾石室内检测，最大干密度为2.33g/cm³，最小干密度为1.92g/cm³，最优含水率为3.3%。
3.5 碾压干密度与压实相对密度
碾压干密度、压实相对密度与碾压施工参数的关系如表3-1所示。
4 结论
结合现场施工经验和施工工艺，推荐现场碾压施工采用参数和现场施工应注意问题如下：
（1）砂砾石现场填筑碾压施工时采用松铺40cm，20T振动碾静碾2遍找平，振碾4遍可达到设计要求；松铺60cm，20T振动碾静碾2遍找平，振碾6遍可达到设计要求；松铺80cm，20T振动碾静碾2遍找平，振碾6遍可达到设计要求。
综合考虑，建议砂砾石现场填筑碾压施工时采用松铺60cm，20T振动碾静碾2遍找平，振碾6遍作为现场施工参数，碾压方法以进退错距法为主，搭接法为辅。
（2）40cm砂砾石夯填松铺系数为1.14；60cm砂砾石夯填松铺系数为1.19；80cm砂砾石松铺系数为1.09。因此，本砂砾石松铺系数为1.09～1.14。
（3）为保证砂砾石夯填料的级配均匀，在现场填筑时应剔除大于300mm粒径的砂砾石。
（4）河床水下开采出的砂砾料需进行沥水处理。
参考文献：
[1]许永强.浅谈现阶段我国天然砂砾石路基填筑的施工工艺与试验检测[J].中国房地产业，2012（8）.
[2]张山勇.引水渠道渠堤砂砾石填筑施工技术探讨[J].陕西水利，2014（S1）：47-48.
[3]孙玉芬.砂砾石填筑引水渠道边坡稳定性分析[J].河南水利与南水北调，2016（1）：84-85.
论文作者:赵劲松
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/18
标签：砂砾论文; 密度论文; 颗粒论文; 压实论文; 填料论文; 现场论文; 厚度论文; 《基层建设》2017年2期论文;