紅花爾基水利樞紐工程壤土心墻壩碾壓試驗分析

車金麗+婁廣明

摘 要：本文介紹了壤土心墻壩碾壓試驗目的、施工機械、工藝參數組合以及試驗檢測、成果分析，心墻填筑是土石壩施工質量控制的關鍵，直接關系到碾壓式土石壩的防滲效果，填筑前必須重視心墻的碾壓試驗工作。

關鍵詞：壤土；心墻壩；碾壓試驗

中圖分類號：TV544 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）15-0101-02

1 工程概況

紅花爾基水利樞紐工程是伊敏河上唯一的控制性樞紐工程，是一座具有供水、防洪、防凌、發電、灌溉效益的綜合利用工程。樞紐工程總體布置：攔河大壩位于主河床，溢洪道、發電引水洞、電站位于大壩左岸岸坡（或坡腳），泄洪導流洞、工業供水洞位于大壩右岸[1]。大壩為壤土心墻砂礫石壩，最大壩高32.2m，壩頂長1008.35m。

2 壤土心墻料碾壓實驗

2.1 現場碾壓試驗

2.1.1 試驗場地

壤土碾壓試驗選在已驗收合格的填筑面上，試驗塊面積120×8m2，場地平整，基面堅實，每個實驗組合10×4m（長×寬），測量人員測平放線。由于碾壓時產生側向擠壓，因此試驗區的兩側各留出一碾寬，順碾壓方向的兩端預留出4m的距離。

2.1.2 試驗用料

壤土碾壓試驗采用2#壤土料場土料，試驗壤土料用量850m3，土料含水量在11.0～17.0%范圍內。

2.1.3 試驗方法

（1）碾壓試驗于2008年7月16日開始。首先根據室內最大擊實成果制備和選擇含水率符合試驗要求的土料進行碾壓試驗；

（2）壩料開采和運輸：采用1.6m3反鏟挖掘機裝20t自卸汽車運輸壤土料，進占法卸料，汽車在填筑土料面上行駛，有效選擇上壩行駛速度，行駛路線；

（3）鋪料碾壓：采用160型推土機攤鋪土料，控制推土機在填筑面的行走速度，減少對已攤鋪土料的擾動，并控制鋪料厚度偏差不大于鋪料厚度的10%。將不同鋪料厚度的料區進行相同遍數的碾壓，采用自行式振動碾進退錯距法碾壓。碾壓行走速度<2.0km/h，控制垂直碾壓方向搭接寬度不小于0.3m～0.5m。根據試驗結果論證該壓實機械對該種土的壓實密度、層間結合情況等[2]。

2.1.4 現場檢驗

（1）現場檢測壤土的壓實密度；

（2）抗滲；

（3）抗剪。

取樣試驗采用環刀法，分三層取樣，即壓實土的下10cm、下20cm和底部，取樣時環刀要垂直進入土體，環刀內壁與土體緊密接合，嚴禁松動，缺土。采用烘干法檢測含水量，稱量設備為電子天平，精度為0.001g。

2.1.5 現場描述

填筑壤土料采用自卸汽車沿指定運輸線路進入填筑面，后退進占梅花卸料，T160推土機攤鋪平倉，試驗人員隨時檢查控制鋪料厚度；振動凸塊碾進退錯距壓實，每個試驗層面靜壓2遍，振壓4遍、6遍、8遍。振動凸塊碾碾壓行走速度<2.0km/h，振動過程中，振動碾碾輪前、兩側土體無異常變化，側向擠壓變形小，土料跳高度1.5～3.0cm。各試驗倉面均無黏碾、彈簧土、表面龜裂；碾壓后的填筑面表面風干厚度3.0cm左右，人工與機械配合刨毛，灑水侵透后再鋪下一層土料。碾壓8遍后，不同的鋪土厚度均出現不同程度的柱形剪切面，平均直徑4cm左右。車道部位有剪切破壞現象，反鏟把這個部位的土料重新翻開鋪平，灑水后碾壓觀察層間結合良好。

2.2 試驗成果分析

2.2.1 壤土的物理力學性能

在料場取壤土試樣進行物理力學指標檢驗，成果列于附表。壤土物理力學性能指標符合設計要求。

2.2.2 填筑碾壓施工

采用160推土機攤平，對鋪土有一定預壓作用，凸塊振動碾壓施工。

2.2.3 鋪土厚度40cm，填土碾壓前含水率在11%～17%范圍內時

（1）以YZ18F振動碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動碾以<2.0km/h的速度動壓4遍，壓實后實測厚度32～36cm，在碾壓層10cm、20cm、25cm深度取樣三個，共取樣23組，壓實密度1.75～1.89g/cm3；

（2）以YZ18F振動碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動碾以<2.0km/h的速度動壓6遍，壓實后實測厚度32～35cm，在碾壓層10cm、20cm、25cm深度取樣三個，共取樣33組，壓實密度1.76～1.85g/cm3；（3）以YZ18F振動碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動碾以<2.0km/h的速度動壓8遍，壓實后實測厚度32～35cm，在碾壓層10cm、20cm、25cm深度取樣三個，共取樣6組，壓實密度1.69～1.84g/cm3；

根據取樣成果，同一取樣深度，同一碾壓遍數壓實密度波動小，層間結合良好，碾壓8遍的壓實土局部有剪切破壞現象。根據以上成果認為鋪土厚度40cm能滿足該種土料設計壓實度不小于0.98的要求，但不是最優的施工參數。

2.2.4 鋪土厚度45cm，填土碾壓前含水率在11%～17%范圍內時

（1）以YZ18F振動碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動碾以<2.0km/h的速度動壓4遍，壓實后實測厚度37～41cm，在碾壓層10cm、20cm、30cm深度取樣三個，共取樣12組，壓實密度1.75～1.89g/cm3；

（2）以YZ18F振動碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動碾以<2.0km/h的速度動壓6遍，壓實后實測厚度37～40cm，在碾壓層10cm、20cm、30cm深度取樣三個，共取樣25組，壓實密度1.76～1.90g/cm3；

（3）以YZ18F振動碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動碾以<2.0km/h的速度動壓8遍，壓實后實測厚度37～40cm，在碾壓層10cm、20cm、30cm深度取樣三個，共取樣4組，壓實密度1.81～1.82g/cm3；endprint

根據取樣成果，同一取樣深度，同一碾壓遍數壓實密度波動小，層間結合良好，壓實土無剪切破壞現象。根據以上成果認為鋪土厚度45cm能滿足該種土料設計壓實度不小于0.98的要求。

2.2.5 鋪土厚度50cm，填土碾壓前含水率在11%～17%范圍內時

（1）以YZ18F振動碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動碾以<2.0km/h的速度動壓4遍，壓實后實測厚度42～45cm，在碾壓層10cm、20cm、35cm深度取樣三個，共取樣21組，壓實密度1.67～1.87g/cm3；

（2）以YZ18F振動碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動碾以<2.0km/h的速度動壓6遍，壓實后實測厚度42～45cm，在碾壓層10cm、20cm、35cm深度取樣三個，共取樣34組，壓實密度1.66～1.90g/cm3；

（3）以YZ18F振動碾靜壓2遍后LTK220型凸塊振動碾以<2.0km/h的速度動壓8遍，壓實后實測厚度42～45cm，在碾壓層10cm、20cm、35cm深度取樣三個，共取樣6組，壓實密度1.65～1.87g/cm3；層間結合處壓實密度不能滿足設計干密度要求：

根據以上成果認為鋪土厚度50cm同一取樣深度，同一碾壓遍數壓實密度波動大不能滿足該種土料設計壓實度不小于0.98的要求[3]。

2.3 壓實壤土抗剪、抗滲性能

本體抗剪強度試驗結果內摩擦角25度，粘聚力21.8KPa范圍，符合設計要求；層間結合部位的抗剪強度試驗結果內摩擦角25度，粘聚力25.8KPa，符合設計要求；本體抗滲試驗結果在1.32×10-6，符合設計要求；層間結合部位的抗滲試驗結果在3.49×10-6范圍，符合設計要求。

3 結語

綜上述，現場碾壓試驗證明：該樞紐工程壩體使用的壤土符合設計要求，碾壓層質量滿足規范要求，可以用于該壩體填筑，能夠保證該工程的壩體部位的順利施工。

參考文獻

[1]周立輝.某水庫瀝青混凝土心墻堆石壩工程壩料填筑質量控制與經驗總結[J].河南水利與南水北調，2011（08）：63-65.

[2]趙向波，王建.碾壓式瀝青混凝土防滲心墻施工模擬試驗[J].水利水電技術，2011（06）：37-40.

[3]李志鑫，張保勝，于秀明.柏葉口水庫混凝土面板堆石壩壩料填筑碾壓試驗[J].山西水利科技，2011（03）：21-23.endprint