马云坤
云南建投第一水利水电建设有限公司 云南昆明 650000
摘要：压实度作为坝体心墙料填筑质量控制的重要指标，也是影响坝体变形的主要因素。通过对大坝心墙料进行碾压试验分析，验证了老君山水库大坝心墙施工技术参数的合理性，并确定适宜的施工控制参数和匹配的压实机械，研究工序质量控制的要求，为下一步的筑坝施工提供了科学的施工控制参数，完全能够满足施工要求。
关键词：心墙料；碾压试验；干密度；铺土厚度；渗透系数
1．工程概况
老君山水库位于大理州剑川县境内，地处东经99°28′～100°03′、北纬26°11′～26°48′之间。水库总库容809.2万m3，工程为新建小㈠型水利工程。大坝为粘土心墙堆石料坝，坝顶高程2748.00m，最大坝高88.88 m。坝顶上游侧设置C20钢筋混凝防浪墙，上游坡坡度为1：1.9，下游坡坡度为1：1.7，采用C15混凝土预制块护坡。坝顶为厚200mm的C15混凝土路面。坝坡脚设置“V”型量水堰量测渗透水量。坝体心墙粘土料填筑量：心墙料300936.0m3。
2．设计指标
采用分层填筑，填筑标准：压实度为1，填筑干密度为≥1.6g/cm3，含水率控制在最优含水率+2%～-3%，渗透系数k≤1×10-5cm/s。
3．填筑料情况
对设计规划范围内粘土料场进行坑探法取样，复核填筑土料物理力学性能指标，通过试验检测，塑性指数为14.1，﹤0.005粘粒含量34.0%，渗透系数K=2.79×10-6cm/s，饱和固结剪切强度ф=21.4°、C=16.9KPa；压缩系数0.7～0.18 KPa-1；室内击实试验指标最大干密度1.62g/cm3；最优含水率16.9%。通过土料各项指标分析，代表样属含砂低液限粘土，可以作为心墙填筑料使用。
4．试验规划依据
《土工试验规程》SL237-1999；
《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》SL251-2000；
《碾压式土石坝施工规范》DL/T5129-2001；
《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001；
《老君山水库施工设计要求》。
5．碾压试验
5.1 试验目的
通过试验验证老君山水库大坝心墙料填筑技术参数的合理性，并确定适宜的施工控制参数和匹配的压实机械，研究工序质量控制的要求。
5.2 试验工艺流程
规划试验场地→提交碾压试验方案→按批准的试验方案布置场地→试验场地平整压实→挖运、进占法上料→测量铺土厚度→按试验方案预定的碾压机械和碾压方式碾压→取样试验→观察压实土层情况→成果资料整理→提交试验报告。
5.3场地布置
在大坝下游右岸粘土料场范围内进行场外试验，用推土机平整一块30m×25m的场地作为碾压试验场地，用2m×2m的网格点测量，控制场地底板的平整度和沉降量，在碾压试验取土位置取土铺一层20cm的垫层，碾压整平，按规定的铺土厚度进行碾压试验。试验场地分区分块布置情况，如图1所示。
5.5试验步骤
（1）用推土机平整场地，面积为30m×25m，用振动平碾将基底充分碾压密实，基层平整度按2m×2m的方格网测量控制，用水准仪控制平整度，网格上的节点为沉陷量测点。
（2）用灰线在场地内划分出三条平行条带区域，并用标杆标定界线，三条带为同一铺土厚度，分别碾压6、8、10遍（均为单遍）。
（3）挖掘机挖装土料，挖掘时采用立面开采，自卸汽车运至试验区域灰线外50cm卸第一批料，以后随推土机进占法卸料。
a.采用推土机进占法铺料，铺料的同时检测层厚，及时进行调整，直至达到要求的层厚。铺料的同时，人工捡除草根、树根等到杂物，并平整边角部位、敲碎大块土体。
b.固定铺土厚度后用YZTY－22K振动平碾碾压，碾压采用搭接错距碾压法，一个来回为2遍，每碾压2遍都要对应沉降监测点进行测量，计算沉降量。
c.三个条带分别碾压至6、8、10遍（均为单遍）后取样检测，测定土的密度、含水量及渗透系数。
6 .试验成果
6.1试验成果与分析
根据试验所得数据进行汇总，以便于进行相关指标的比较和分析，心墙料碾压成 果见表2、表3和表4，碾压遍数与干密度的关系曲线见图2。
图2 碾压遍数与干密度的关系曲线图
6.2铺土层厚的确定
通过现场碾压试验，因所配置碾压为22t凸块碾，设备单一，在所选用的机械设备定型的情况下，铺土厚度25cm和35cm时碾压过程中出现压胀拉裂现象，发生剪切破坏，故本次碾压试验选用最佳铺土层厚为30cm。
6.3碾压遍数的选择
从碾压试验过程中每个试验组合碾压两遍后测定的沉降量变化情况可以看出，只有开始碾压两遍时11个测点沉降量呈正值，压缩后土体呈压缩状，在碾压四遍时有4个测点存在拉裂现象，在碾压6遍时半数测点存在拉裂情况，从碾压场地上可以看出，碾压6遍时表面压胀拉裂现象不明显，从8遍与10遍看出压胀拉裂情况比较明显。
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在从取样结果汇总表中可以看出，碾压6遍时平均干密度值最大，8遍和10遍随着碾压遍数增加干密度反而降低，与碾压时测定的沉降量变化是吻合的。
由此可以看出这里的土质情况比较特殊，碾压遍数不宜过大，故选用碾压遍数为6遍。
7.低液限粘土控制技术
（1）含砂低液限土土料含水量及料性在不同深度情况下均有所区别，土料在开采时宜采用立面开采，上、下混合，装车前拌和均匀，在开采过程中，注意土料料性及含水量变化情况。
（2）土料填筑碾压机械振动凸块碾行车速度宜控制在2～3km/h，低频振动碾压，振动频率20～30Hz；铺土按照30cm进行控制，不宜过厚或过薄；含砂低液限粘土碾压遍数为6个单遍，不宜过振，以免造成剪切破坏。
（3）鉴于含砂低液限土易于失水返松的特点，填筑时应尽量缩短摊铺时间，保持其施工持续性，在摊铺平整后即时进行碾压，层与层的间隔时间也不宜过长，层间结合必须洒结合水。
（4）低液限粘土正常情况下含水率不会过高，因含水量大而需要晾晒的情况很少发生，如确实存在时应采取措施降低土料含水率，多数情况下填筑土料含水量不足时应进行补水闷料。
（5）因低液限粘土性能相对于普通粘土有所区别的独特性，在土料开采和填筑碾压过程中，因注意土料含砂率、含水率、粘粒含量的变化，即时调整其施工参数，保证填筑过程中不出现剪切破坏，压实度满足设计要求。
8. 结束语
设计粘土料场范围集中，填筑土料取样及碾压试验取土均在设计料场范围，土料代表性、可靠性较强，通过对粘土料原材料取样试验分析，及现场碾压试验成果分析，确定了科学的施工控制参数，生产性填筑施工过程中压实度检测符合设计及规范要求，质量合格。
参考文献：
[1]《土工试验规程》SL237-1999.
[2]《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》SL251-2000.
[3]《碾压式土石坝施工规范》DL/T5129-2001.
[4]《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001.
论文作者:马云坤
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/9
标签：粘土论文; 场地论文; 大坝论文; 密度论文; 料场论文; 含水量论文; 情况论文; 《防护工程》2018年第30期论文;