某大壩心墻過渡料室內及現場碾壓試驗研究

孫宏昌

（巴音郭楞蒙古自治州水利水電勘測設計院，新疆 庫爾勒 841000）

1 工程概況

某水利樞紐工程水庫總庫容1.27 億m3，為大（一）型水利樞紐工程[1]。擋水大壩采用瀝青混凝土心墻壩，最大壩高128.8 m，壩長205 m。壩體填筑材料依次分為：上下游砂礫料填筑區、心墻上下游過渡料填筑區、瀝青混凝土心墻、利用料填筑區、貼坡排水、下游混凝土網格梁干砌石護坡。其中大壩填筑料主要工程量為：砂礫料填筑量約312.8 萬m3，過渡料約16.1 萬m3，為了有效指導施工，保證大壩心墻過渡料施工質量，對大壩心墻過渡料進行室內干密度試驗和現場碾壓工藝試驗。

2 過渡料室內試驗

2.1 過渡料設計級配包

本次選取過渡料上包線礫石含量60.0%、下包線礫石含量75.0%、平均線礫石含量67.5%，增加上平均線礫石含量63.8%和下平均線礫石含量71.3%的5 條級配線進行室內相對密度試驗，過渡料設計級配顆粒分析統計表見表1，過渡料設計級配曲線匯總見圖1。

圖1 過渡料設計級配曲線匯總圖

2.2 過渡料室內最小、最大干密度試驗

過渡料最小、最大干密度試驗采用室內振動臺法進行試驗[2]，試驗密度桶為直徑51.5 cm、高50.0 cm、壁厚0.5 cm 的鋼桶。試驗步驟如下：（1）將砂礫料經人工分級篩分后，按照設計級配包線進行摻配；（2）人工松填裝入試驗桶內，分別測得各設計包線級配料最小干密度；（3）最后在試驗桶上放加重蓋板和加重物，其總壓力為14 kPa，振動臺上振動大于8 min 后，計算壓實后試樣體積，測得各設計級配包線最大干密度。過渡料礫石含量、施工填筑干密度所對應的相對密度控制標準見表2。

表2 過渡料礫石含量、施工填筑干密度所對應的相對密度控制標準

3 過渡料碾壓工藝及試驗成果分析

3.1 過渡料現場碾壓工藝

本次大壩心墻瀝青混凝土及過渡料碾壓工藝試驗場地選在瀝青混凝土拌和站東側約200 m 附近進行，選擇地勢相對較平整的基礎面，采用推土機推平，人工配合機械精平后26 t 碾碾壓20 遍以上，基礎堅實不再沉降。施工主要機械包括JLB2000 型強制瀝青攪拌設備、履帶式攤鋪機、振動壓路機、液壓夯、反鏟、運輸車輛等，主要設備性能和技術參數不再詳述。

本次試驗段長31 m，寬9.3 m，中間澆筑1.3 mC20 水泥混凝土基礎面，兩側各規劃4.0 m 寬過渡料區，模擬大壩心墻瀝青混凝土施工現場。根據規范要求和同類工程施工經驗[3]，為了和瀝青攤鋪機同時攤鋪，過渡料采用30 cm 鋪筑厚度，過渡料碾壓后厚度略微低于瀝青混凝土10 mm～20 mm。

3.2 過渡料試驗成果分析

（1）過渡料碾壓工藝試驗

過渡料碾壓工藝試驗顆粒級配統計見表3，顆粒級配曲線見圖2。

表3 過渡料碾壓工藝試驗顆粒級配統計表

圖2 過渡料碾壓工藝試驗顆粒級配曲線圖

對比過渡料碾壓工藝試驗顆粒級配統計表3、過渡料碾壓工藝試驗顆粒級配曲線圖2 可以看出，過渡料最大粒徑均≤80 mm。檢測＜5 mm 顆粒含量最小值26.8%，最大值38.0%，平均值32.2%，滿足＜5 mm 顆粒含量為25%～40%的設計要求。檢測＜0.075 mm 顆粒含量最小值2.5%，最大值4.7%，平均值3.8%，滿足＜0.075 mm 顆粒含量≤5%的設計要求，過渡料級配連續。建議在后期的過渡料生產中，嚴格控制過渡料級配，根據砂礫料料場復查合理開采制備過渡料。在加工過渡料時應控制篩網孔徑，控制最大粒徑≤80 mm。

（2）過渡料碾壓工藝試驗成果匯總分析

通過試驗現場觀察和過渡料碾壓工藝試驗相對密度檢測成果可知，過渡料鋪料厚度30 cm，碾壓12 遍滿足相對密度≥0.88 的設計指標。鋪料厚度30 cm，相對密度隨著碾壓遍數的增加而增大，沉降量隨著碾壓遍數的增加而減小，整體符合規律。現場碾壓工藝試驗試坑側壁較密實，無架空現象。綜合考慮，為了保證瀝青混凝土心墻過渡料壓實質量，過渡料碾壓選擇靜2動12 靜2 遍進行控制，施工時碾子先對兩側過渡料靜壓2 遍，再碾壓完瀝青混合料，最后在振動碾壓過渡料，碾壓速度不大于1.5 km/h。

3.3 過渡料施工控制參數

人工、機械攤鋪30 cm，機械碾壓靜2 動≥12 靜2 遍，搭接寬度不小于20 cm。壓路機行駛速度不大于1.5 km/h。過渡料碾壓工藝試驗推薦施工控制參數見表4。

表4 過渡料碾壓工藝試驗推薦施工控制參數表

4 結論及建議

通過室內及現場碾壓試驗分析可知，選擇設計級配包線范圍內過渡料礫石含量、施工填筑干密度滿足施工要求；現場過渡料攤鋪、碾壓施工工藝、溫度控制等各項指標是合理可行的，壓實后過渡料各項技術指標均能滿足設計要求。本試驗是依據設計的干密度進行的，在具體施工中如果出現級配和密度呈現顯著差別時，則應根據實際情況作進一步研究。