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土石坝工程施工专辑

观音岩水电站心墙堆石坝反滤料碾压试验与分析

于涛李高正瞿祖旭/(中国人民武装警察部队水电第一总队)

【摘要】为确保观音岩水电站心墙堆石坝反滤料的填筑质量，施工前通过碾压试验，复核设计压实标准，确定反滤料的最佳填筑参数，试验的过程、结果和设备配置、工艺方法等，可供堆石坝填筑施工采用和同类工程参考。

【关键词】反滤料碾压试验参数观音岩水电站

1工程概况2试验目的

观音岩水电站大坝由左岸、河中碾压混凝土重力坝和右岸黏土心墙堆石坝组成，为混合坝。右岸黏土心墙堆石坝，坝长319.965m,坝顶高程为1141m,心墙填筑最低高程为1066m,最大坝高75m,坝体由心墙区、上下游反滤料区(反滤料I、反滤料Ⅱ)、上下游堆石料区(I区、Ⅱ区)和上下游护坡块石等组成。上下游反滤料I、反滤料Ⅱ宽度均分别为3、5m。

设计填筑量：反滤料I为12.67万m3,反滤料Ⅱ为12.78万m3。

反滤料设计颗粒级配要求如下：

(1)反滤料I:级配连续，最大粒径20mm,Dso特征粒径0.7～3.4mm,D??特征粒径0.13～0.7mm,小于0.1mm的粒料含量不超过5%。

(2)反滤料Ⅱ:级配连续，最大粒径100mm,D?o特征粒径18～43mm,Dis特征粒径3.5～8.4mm,小于2mm的粒料含量不超过5%。反滤料填筑设计标准见表1。

表1反滤料填筑设计指标

分区

料物名称

相对密度

压实参考干密度(g/cm3)

渗透系数(cm/s)

F?

反滤料I

0.8

1.99

3.5×10-3

F?

反滤料Ⅱ

0.85

1.97

9.07×10-1

(1)依据施工规范、试验规程及工程设计要求，核实坝料设计填筑标准的合理性及可行性。

(2)研究达到设计填筑标准的压实方法，通过试验和比较确定合适的碾压施工参数(包括压实机械类型、机械参数、铺料厚度、碾压遍数等),指导大坝填筑施工，为工程质量监督、检测及质量评定提供依据。

3试验机械设备

(1)碾压设备。国产XS222液压驱动单钢轮型振动碾，主要性能指标为：工作质量22t,前轮分配质量15t,后轮分配质量7t;振动频率28/33Hz;振幅2.05/1.03mm;激振力390/270kN;振动轮宽度2.13m;行驶速度0～10km/h。

(2)推料设备。山推220推土机、ZL50C装载机。

4试验方案

4.1碾压试验内容

对照工程招标文件和设计提供的参考碾压施工参数，分别进行2种铺料厚度、3个碾压遍数碾压试验，压实后检测其压实干密度、压缩沉降量、颗粒级配、渗透系数、相对密度等指标。

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水利水电施工2013·第4期总第139期

4.2试验参数组合

反滤料碾压试验参数组合情况见表2。

表2反滤料碾压试验参数组合情况

填料名称

试验场次

铺料厚度(cm)

加水量(%)

碾压遍数

碾压机械

反滤料I

第1场

60

自然含水

静6

22t振动平碾

第2场

静4

第3场

静2

第4场

70

静6

第5场

静4

第6场

静2

反滤料Ⅱ

第1场

60

自然含水

静6

第2场

静4

第3场

静2

第4场

70

静6

第5场

静4

第6场

静2

4.3试验场地

碾压试验场地布置在大湾子渣场。基础面用22t振动平碾碾压8遍后，再静碾2遍。经检测，基础每两遍振动碾压沉降不大于2mm后为合格，基础表面平整度误差不大于铺料厚度的10%。

4.4试验料源

反滤料I、反滤料Ⅱ分别由塘坝河砂石骨料系统生产的砂石骨料按照质量比掺配而成。反滤料I按粒径5~20mm占21%、粒径5mm以下占79%的比例分层平铺，再用装载机立采装车。反滤料Ⅱ按砂：小石：中石：大石=6.4:42.3:20.6:30.7的比例混掺均匀后用推土机推平堆于料场。

反滤料I、反滤料Ⅱ在碾压试验前分别检测3次，其代表性颗分级配见图1、图2。

4.5碾压试验工艺

试验场地经碾压密实后测量放线，划分各种填料区域。每一场次的试验施工过程为：铺料→厚度测量→碾压→厚度测量→试验检测。

小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数(%)

小于某粒径的试样质量占试样总

质量的百分数(%)

图1反滤料I碾压试验前料源颗粒级配图

小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数(%)

小于某粒径的试样质量占试样总

质量的百分数(%)

粒径(mm)

图2反滤料Ⅱ碾压试验前料源颗粒级配图

(1)铺料：用装