大坝土方填筑相关技术参数试验研究

　　1、 有关研究的一些基本概况

　　1.1 项目地点： 乌兰察布市察右后旗六道沟水库

　　1.2 项目作用

　　察右后旗六道沟水库当时正进行除险加固，其中有一项内容为大坝加高培厚。 本项研究就是为了解决一些生产时用到的关键施工技术参数，用以指导大坝填筑时的碾压施工。

　　1.3 研究时间

　　本项目于 2012 年 5 月 1 日开始做准备工作，2012 年 5 月 10 日开始现场试验， 历时 2 天。

　　整理试验结果，于 2012 年 5 月 15 日写出报告。

　　1.4 研究目的

    1.4.1 核 查土料压实后是否能够达到设计压实干密度值。

　　1.4.2 验 证所选压实机具的性能是否满足生产要求。

　　1.4.3 选定合理的施工技术参数 :铺 土厚度 、碾压遍数、压实方法。

　　1.4.4 确定适宜的土料含水率范围。

　　1.4.5 检验所确定的施工工艺的合理性。

　　2、 研究前的一些准备工作

　　2.1 确定工艺流程

　　根据经验以及一些参考资料，确定碾压试验的工艺流程，如图 1:

　　

　　2.2 选择机械

　　选定主要施工机械，见表 1.

　　2.3 击实试验

　　我们去设计指定料场（哈拉沟口）进行了土料取样（一组），送到内蒙古农业大学水利与土木工程试验测试中心进行了土壤击实试验。 核验依据为 GB/T50123-1999,采用标准击实仪，筒容积947.4cm3,机 械击实 ,每层 25 击 次 . 试验结果表明， 该粉质粘土土样最大干密度为 1.79g/cm3,最佳含水率 18.5%. 这就是本次研究的基础控制指标。

　　

　　2.4 场地规划

　　场地基本分为试验区、过渡区、机械启动区（错车区）、预防侧向挤压区。 试验区分为 9 块，其间夹杂过渡区。 之所以设立过渡区，是因为顺碾压方向存在不同高度的试验块，其结合部位的碾压数据存在一定程度的失真现象，不能用作取样区。 出于同样的原因，顺碾压方向的实验块两侧留出 2m 宽（一个碾宽）的预防侧向挤压区。 顺碾压方向的两端设立机械启动区（错车区），用以启动机械、调整方向、错车。 具体尺寸如下图 2.

　　3、 试验过程

　　3.1 确定铺土厚度

　　根据选定的碾压机械性能，参考类似的工程施 工 经 验 , 确 定 铺 土 厚 度 分 别 为 30cm,40cm,50cm.

　　3.2 平整场地

　　试验场地选择在大坝下游 0+200m-0+300m范围内。 基础为原土，壤土细致密实，满足碾压基础的要求。 为了保证试验场地的平整、结实，在规划场地进行了清基，去除表面土层 50cm,然后反复碾压，直到检测不在沉降为止，然后在其上铺土（料土为指定料场土料）20-30cm,找平，又经反复的碾压，不再沉降为止。 以此作为实验的基础场地。

　　3.3 定桩、放线

　　平整场地后，按照场地规划要求，进行测量放线，用木桩、白灰线标出实验场地和分组区块，并放出引线，以便碾压后快速确定取样范围。

　　

　　3.4 试验

　　试验工艺按照确定的工艺流程进行，根据现场土料以及季节情况进行洒水， 手攥后松开，没有握成团状，也无成粉状，凭经验分析，认为土的含水率比较适中。 再加是初夏季节，开挖运输过程中也不会产生蒸发现象，可以压实，故没有洒水。 由于试验场地是分块组合，比较狭小，为了提高工作效率以及试验的准确性，在机械摊铺的过程中，配合人工平土。 检测人员用侧钎以及水准仪检测铺土厚度。 碾压时，按确定的工艺要求，先静压 2 遍，后按照不同的区块或振压 4 遍，或振压 6 遍、8 遍， 振压时碾压机挂一档， 中油门行驶，振动频率为 27 赫兹。 用前进一后退法碾压，前进一趟算一遍，退回原处算 2 遍。 错车搭接以20cm 为宜，严禁漏压和过压。

　　3.5 质量检查

　　碾压结束后， 首先进行压实情况的观察检查。 经现场检查，土料压实后没有剪切破坏、裂缝等现象，表层也未发现松土。 总而言之，无异常现象。 其次，检查层间结合情况也无分层现象，说明土料的各项指标符合大坝填筑要求。

　　3.6 化验检测

　　测量高程后， 对不同组合区块进行机械取样。 取样竖向位置在碾压平面下 10cm 处，平面位置方圆间隔 2m. 取样数量为每一区块取 12 组，顺碾压方向取 3 个点，垂直碾压方向取4 个点，合计取样 108 组，进行干密度、含水率、压实度测量。

　　4、 试验成果及分析

　　4.1 试验成果

　　4.1.1 碾 压试验测量记录表记录了碾压遍数4 遍 、6 遍 、8 遍 , 不 同 铺 土 厚 度 （30cm,40cm,50cm）取样点的铺料高程 、铺料后高程，碾压后高程，铺料厚度、压实厚度、沉降量等数据。 由于篇幅关系，本表从略。 碾压试验测量成果汇总表（表3,见附件），限于篇幅，本文中的汇总表只列出了部分实测值数据以及平均值；碾压试验压实度检查成果汇总表（表 4,见附件），由于数据量太大，本表也只列出部分数据。

　　4.1.2、 根 据原始数据 , 绘制出干密度与含水率关系曲线（铺土厚度 40cm 时），见图 3;碾压遍数与沉降量的关系曲线， 见图 4; 碾压遍数与干密度的关系曲线， 见图 5; 碾压遍数与压实度的关系曲线，见图 6.

　　

　　4.2 试验成果分析

　　4.2.1 从 图 4 可 以看出 ,铺料厚度相同时 ,碾压遍数与沉降量呈正相关， 在碾压遍数 4-6 遍内，沉降量随碾压遍数的增加而变化明显；在碾压遍数 6-8 遍内，沉降量变化明显减小，说明土体已被基本压实。

　　4.2.2 从图 5、图 6 可以看出，压实干密度 （压实度）与碾压遍数在一定区间内成正相关，随碾压遍数的增加而增大，与铺土厚度在一定区间内成负相关，随铺土厚度的增加而减小，符合一般填筑材料的工程特性。

　　4.2.3 从 表 4、 图 3 可 以看出 , 机械松铺厚度为 40cm 时，静压 2 遍，振压 6 遍，压实干密度最小值为 1.76g/cm3, 最大值为 1.79 g/cm3, 平均值1.767 g/cm3,对应土料含水率最小值为 16.0%,最大值为 20.81%, 平均值 19.3%（该土料的击实试验结果为： 最优含水率 18.5%, 最大干密度 1.79g/cm3） 平 均压实度为 0.96, 满足设计填筑标准 ;当机械松铺厚度为 50cm 时，静压 2 遍，振压 6 遍后， 压实干密度最小值为 1.74 g/cm3, 最大值为1.78 g/cm3, 平 均值为 1.75 g/cm3, 对 应土料含水率 最 小 值 为 16.1% , 最 大 值 20.5% , 平 均 值18.28%,平均压实度为 0.95,不满足压实度要求；当机械松铺厚度为 30cm 时， 静压 2 遍， 振压 6遍，压实度很高，能达到要求，但干密度偏大。 3个不同铺土厚度试验的区块静压 2 遍，振压 4 遍后，压实度合格率很低，3 个不同铺土厚度试验区块，静压 2 遍，振压 8 遍后压实度合格率很高，但是施工工艺复杂。

　　

　　5、 结论

　　5.1 当时料场土料的含水率在最 优含水率18.5%附近，可以满足大坝碾压后的湿度要求。 在实际填筑时，其适宜含水率范围应控制在最优含水率±2%以内， 含水率小于此范围应进行洒水，超出此范围，应将土料翻晒。

　　5.2 施工机械 、 碾压工艺 、 碾压方法 、 土料特性能够满足生产要求，土料经压实后能够达到设计压实干密度。

　　5.3 碾压遍数应为 静 压 2 遍 , 振 压 6 遍 ,LG520A 行驶速度为一档中油门 ,振 动频率为 27赫兹，铺土厚度应保持在 40cm. 考虑到机械化大面积施工时， 不可能像碾压试验控制的那样严格，铺料厚度只要控制在小于等于 40cm,压实度就能满足设计要求。

　　5.4 在回填下一层土料之前 , 如 局部因含水率过大出现弹簧土或产生剪切破坏深度在 5cm以上现象时，应对局部进行处理后，再进行回填。碾压试验测量成果汇总。

　　参考文献：

　　[1]SL260-98,堤防工程施工规范[S].

　　[2]土壤击实试验报告[R].呼和浩特：内蒙古农业大学水利与土木工程试验测试中心。