八木墩水庫l料場(chǎng)復(fù)查及碾壓試驗(yàn)計(jì)劃書

工程概況新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電設(shè)計(jì)研究所受新疆兵團(tuán)水利水電工程集團(tuán)有限公司委托，對(duì)巴木墩水庫工程大壩筑壩材料進(jìn)行料場(chǎng)復(fù)查及碾壓試驗(yàn)工作，了解壩體填筑料（壩殼料及過渡料）的質(zhì)量及儲(chǔ)量，為大壩填筑提供施工技術(shù)參數(shù)。壩料設(shè)計(jì)要求根據(jù)施工要求，在大壩施工前需進(jìn)行料場(chǎng)復(fù)查及碾壓試驗(yàn)，以取得壩體填筑料的最優(yōu)施工工藝參數(shù)，保證大壩填筑的施工質(zhì)量。設(shè)計(jì)壩料類別主要有：壩殼料、過渡料，本次碾壓試驗(yàn)需要針對(duì)以上二種料進(jìn)行。料源代表性直接影響碾壓試驗(yàn)的成敗，需明確試驗(yàn)料場(chǎng)的開采位置、各料場(chǎng)的級(jí)配情況、各種壩料的質(zhì)量、儲(chǔ)量要求、填筑要求等，見表1。表1壩體填筑料主要設(shè)計(jì)指標(biāo)填筑料名稱壩料要求填筑要求開采位置填筑厚度設(shè)計(jì)干密度過渡料區(qū)相對(duì)密度不小于0.85壩體砂礫料區(qū)相對(duì)密度不小于0.85注：此表內(nèi)容料場(chǎng)復(fù)查結(jié)束后后填寫。根據(jù)建設(shè)方施工進(jìn)度計(jì)劃，進(jìn)行滿足壩殼料施工要求的碾壓試驗(yàn)，壩殼料、過渡料試驗(yàn)。料場(chǎng)復(fù)查及試驗(yàn)用料本次料場(chǎng)復(fù)查工作擬在設(shè)計(jì)人員前期勘察料場(chǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，在規(guī)劃料場(chǎng)區(qū)布設(shè)16個(gè)勘探點(diǎn)，采用挖掘機(jī)刻槽法進(jìn)行勘探，確定合理的開采深度，對(duì)所有勘探點(diǎn)料進(jìn)行級(jí)配試驗(yàn)，結(jié)合前期地勘試驗(yàn)資料對(duì)各組顆分曲線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)每組料最大粒徑Dmax、特征含量dlO、d20、d30、d60及參數(shù)Cu、Cc、含泥量等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到其均值與方差，分析料場(chǎng)級(jí)配的離散程度。采用平均線、上包線、下包線進(jìn)行相關(guān)物理力學(xué)性能試驗(yàn)。試驗(yàn)用料隨著其性質(zhì)的不同，影響到碾壓試驗(yàn)的組數(shù)和試驗(yàn)場(chǎng)次的多少。對(duì)于壩殼料，當(dāng)其上下級(jí)配包線在一個(gè)很窄小的范圍內(nèi)時(shí)，采用平均級(jí)配曲線近似的代表該料場(chǎng)的壩料性質(zhì)，可以它為代表進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。若上下包線分布范圍很大時(shí)，代表性壩料將是多組，則應(yīng)審慎選取不同級(jí)配的代表壩料進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。當(dāng)有多個(gè)料場(chǎng)時(shí)，若不同料場(chǎng)壩料的性質(zhì)相差較大時(shí)，也應(yīng)分別對(duì)每個(gè)料場(chǎng)的壩料進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。3碾壓試驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容試驗(yàn)?zāi)康模?）驗(yàn)證壩體填筑設(shè)計(jì)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的合理性，通過碾壓試驗(yàn)對(duì)原設(shè)計(jì)的壓實(shí)密度進(jìn)行驗(yàn)證；（2） 檢驗(yàn)25t自行式振動(dòng)碾（16t牽弓I式振動(dòng)碾）的適用性及其性能的可靠性；（3） 通過試驗(yàn)確保達(dá)到填筑標(biāo)準(zhǔn)的壓實(shí)方法（含鋪填卸料方法、振動(dòng)碾行車及振動(dòng)技術(shù)性能、免加水碾壓效果等）；（4） 通過試驗(yàn)確定大壩填筑時(shí)的施工碾壓參數(shù)；5）分析比較所選填筑料碾壓前后的級(jí)配變化。試驗(yàn)內(nèi)容（1）碾壓機(jī)具選定后，通過人工合成不同細(xì)料含量的級(jí)配料進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，繪制最大干密度、最小干密度與含礫率（P5）關(guān)系曲線，進(jìn)而也可換算出在不同控制標(biāo)準(zhǔn)下（0.80、0.85）的現(xiàn)場(chǎng)碾壓干密度與含礫率（P5）關(guān)系曲線，稱之為標(biāo)準(zhǔn)曲線，為將來壩體碾壓提供可靠的密度控制依據(jù)。2）對(duì)壩體砂礫石料進(jìn)行不同鋪土厚度（擬選擇60cm、80cm、100cm）不同碾壓遍數(shù)（6遍、8遍、10遍）的組合碾壓試驗(yàn),了解不同區(qū)域的鋪料方式、鋪料厚度、碾壓遍數(shù)、行車速度壓實(shí)效果。（3）試驗(yàn)過程中應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)項(xiàng)目，主要包括沉降量、干密度、滲透系數(shù)、碾壓后顆粒破碎情況等試驗(yàn)。4）對(duì)填筑試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與評(píng)價(jià),確定出最優(yōu)碾壓參數(shù)，編寫碾壓試驗(yàn)報(bào)告遞交監(jiān)理人，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)施工參數(shù)的選擇作出論證。最大、最小干密度標(biāo)準(zhǔn)曲線推求砂礫料填筑的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)以相對(duì)密度控制,施工前先通過試驗(yàn)確定填筑料的最大和最小干密度，對(duì)施工質(zhì)量控制具有重要意義。然而確定砂礫料的現(xiàn)場(chǎng)最大干密度還沒有一個(gè)完整、成熟的確定方法，致使質(zhì)檢結(jié)果難以評(píng)價(jià)，影響工程填筑質(zhì)量?！锻凉ぴ囼?yàn)規(guī)程》（SL237-1999）中規(guī)定了粒徑小于60mm粗粒土的相對(duì)密度試驗(yàn)方法。該方法雖然對(duì)大于60mm粒徑的土料試驗(yàn)提出了可采用剔除法、等量代替法、相似級(jí)配法、混合法等方法,但同時(shí)也指出這幾種方法各有一定局限性,要求在使用時(shí)要根據(jù)土料性質(zhì)和試驗(yàn)項(xiàng)目來決定。工程實(shí)踐證明,這些方法確有不足之處,經(jīng)常出現(xiàn)相對(duì)緊密度大于1或反復(fù)碾壓也達(dá)不到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，難以滿足工程實(shí)際的需要。本次碾壓試驗(yàn)采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)全級(jí)配砂礫石壩料的最大、最小干密度的方法開展研究工作。配料為得到較可靠的標(biāo)準(zhǔn)曲線，以壩料上、下包線細(xì)料含量作為邊界，初步選擇細(xì)料含量為10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%進(jìn)行人工配置，每組級(jí)配料用量30m3左右。試驗(yàn)場(chǎng)地要求平整堅(jiān)實(shí)，選擇在壩體以外，表面平整度小于10cm，按7組不同級(jí)配料考慮場(chǎng)地大小，共分7個(gè)條帶單元，每個(gè)單元尺寸5mX4m，周邊填2m寬約束料，場(chǎng)地布置如圖1所示。圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線碾壓場(chǎng)地布置圖二|?8ii0C-0000C百Q(mào)?站$10c0D°C守曲中+n、f.ROZ70ZhjZ成:.叩4r一一一5-_』1-.■■-1.一4r」iJ:干密度級(jí)配測(cè)點(diǎn) +:滲透沉降量觀測(cè)點(diǎn)碾壓機(jī)具振動(dòng)碾有一個(gè)最佳碾壓速度，在此速度下可以得到最佳生產(chǎn)率，本次碾壓試驗(yàn)釆用碾壓設(shè)備采用沃爾沃SD251DXS全液壓振動(dòng)壓路機(jī)，參數(shù)如表2。表2 碾壓設(shè)備機(jī)械參數(shù)設(shè)備名稱全液壓自行式振動(dòng)碾備注

設(shè)備型號(hào)SD251DX生產(chǎn)廠家沃爾沃工作質(zhì)量(T)25.218振動(dòng)頻率(HZ)30.8/23.3振動(dòng)頻率擬選用30.8激振力(KN)368/137現(xiàn)場(chǎng)確定振幅(mm)1.76/1.14振幅擬選用1.76額定功率(KW)152.9行駛速度(Km/h)1.7速度擬選用1.74.4碾壓按擬定厚度鋪設(shè)，選擇鋪設(shè)厚度80cm，砂礫料采用推土機(jī)平整后退法鋪料。根據(jù)振動(dòng)壓實(shí)理論，強(qiáng)振具有較強(qiáng)的穿透能力，影響深度大，有利于壓實(shí)層中間至底層的壓實(shí)；弱振具有較高的能量，有利于壓實(shí)層中間至表面的壓實(shí)。對(duì)人工級(jí)配料碾壓試驗(yàn)采用震動(dòng)碾先強(qiáng)振20遍，再弱振5-10遍，在振動(dòng)過程中應(yīng)防止顆粒離析現(xiàn)象，適當(dāng)調(diào)整振動(dòng)頻率，通過測(cè)定其沉降率至0時(shí)，認(rèn)為級(jí)配料達(dá)到最大密實(shí)度，可停止振動(dòng)。4.5密度測(cè)定工程中砂礫料干密度測(cè)定一般采用灌砂法或灌水法(加套環(huán))進(jìn)行，為保證試驗(yàn)精度，建議采用灌砂法測(cè)定干密度(注意：試坑體積可用泥膏封閉法進(jìn)行修正)，每個(gè)單元測(cè)定碾壓密度2次，取其平均值。對(duì)每個(gè)孔挖出料用固定體積法測(cè)定相應(yīng)最小干密度值(注意：樣桶直徑應(yīng)大于壩

料最大粒徑的3倍），樣桶初擬直徑100cm、高100cm鋼制圓桶，在每個(gè)單元中部布設(shè)兩個(gè)變形觀測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行碾壓后變形量觀測(cè)及滲透試驗(yàn)。4.6結(jié)果整理在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上繪制最大、最小干密度-P5關(guān)系曲線，用于施工時(shí)確定相對(duì)緊密度的分析計(jì)算。圖2為某土石壩壩殼料確定最大和最小干密度曲線圖。宴■■大干畫廈?實(shí)?嚴(yán)扌、rim宴■■大干畫廈?實(shí)?嚴(yán)扌、rim赳Dr=0.80、Dr圖3P■—:~~rn~r^iT厶卜專土石壩壩1■…廠_■赳Dr=0.80、Dr圖3P■—:~~rn~r^iT厶卜專土石壩壩1■…廠_■殼料相對(duì)密度——L 1 -L— F標(biāo)準(zhǔn)曲1線^壓的'；xld-TM：:D=D.4$ |L島屮屈i按不同碾壓標(biāo)準(zhǔn)換算出相應(yīng)的碾壓干密度，繪制系列碾壓干密度與含礫:度標(biāo)準(zhǔn)曲線（Dr=0.75、砂礫石壩料碾壓試驗(yàn)?zāi)雺涸囼?yàn)場(chǎng)地處理及規(guī)劃試驗(yàn)場(chǎng)地要求平整堅(jiān)實(shí)，可選在C1料場(chǎng)近旁處砂礫石地基上，平整后采用25t自行式振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓處理，當(dāng)?shù)鼗雺褐粱静怀两岛螅ㄓ盟疁?zhǔn)儀測(cè)量控制），在其上鋪填厚度為30cm的砂礫石（d<80mm的細(xì)料），并用機(jī)械配合人工找平，再用振動(dòng)碾碾壓20遍至水準(zhǔn)儀測(cè)不出沉降為止。平整度要求起伏差小于10cm，最大高低差小于30cm。按3種鋪土厚度、3種碾壓遍數(shù)進(jìn)行9種情況組合，共分9個(gè)碾壓?jiǎn)卧總€(gè)單元尺寸6mX10m,周邊填3m寬約束料，場(chǎng)地布置如圖4所示。圖4 碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地布置圖「<￡一￡一登「<￡一￡一登試驗(yàn)用主要設(shè)備裝載設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、牽引式振動(dòng)碾、自行式振動(dòng)碾、高精度水準(zhǔn)儀、遙測(cè)轉(zhuǎn)速表、稱量設(shè)備、50m測(cè)繩、標(biāo)準(zhǔn)體積稱量桶、大型鎖扣鋼環(huán)、磅秤等。碾壓設(shè)備是核心，必須認(rèn)真選擇。對(duì)于堆石壩料應(yīng)選取重型振動(dòng)碾進(jìn)行施工。振動(dòng)碾通?？煞譃樽孕惺胶蜖恳絻纱箢?。自行式振動(dòng)碾行走、振動(dòng)工作動(dòng)力和操作系統(tǒng)集于一機(jī)上，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，操作方便。牽引式振動(dòng)碾自身動(dòng)力僅用于提供振動(dòng)能量，由其它牽引機(jī)械拖動(dòng)行走其特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，用途廣。在施工時(shí)，要求自行式與牽引式的行走速度都是控制在5km/h以內(nèi)，因此二者的工作速度是一樣的。但自行式振動(dòng)碾的壓實(shí)有效凈重僅是其總重的50?60%，如15t自行式振動(dòng)碾，有效凈重僅101,最大離心力約為23t，對(duì)壩料施加的動(dòng)、靜力總和為33t。而15t牽引式振動(dòng)碾有效凈重為15t,最大離心力為381,對(duì)壩料施加的動(dòng)靜力總和為531,是自行式振動(dòng)碾的1.6倍?；谏鲜鲈?在混凝土面板堆石壩施工中,對(duì)主堆石區(qū)多釆用重型0151)牽引式振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓。這不但經(jīng)濟(jì)而且壓實(shí)質(zhì)量好。對(duì)于墊層區(qū)和過渡區(qū),因工作面狹窄,考慮施工的靈活性,多釆用10t自行式振動(dòng)碾。本次碾壓試驗(yàn)擬采用沃爾沃SD251DXS全液壓振動(dòng)壓路機(jī),投入的主要機(jī)械設(shè)備及試驗(yàn)設(shè)備見表2。表2 碾壓試驗(yàn)主要施工機(jī)械配置表序號(hào)機(jī)械名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量/yuITT—P11液壓反鏟挖掘機(jī)2.0m312裝載機(jī)ZL50B13推土機(jī)TY22014自卸汽車20T45灑水車8T16 自行振動(dòng)碾5.3試驗(yàn)場(chǎng)次及參數(shù)組合根據(jù)壩料的分區(qū),按不同鋪料厚度、碾壓遍數(shù)、是否加水等進(jìn)行試驗(yàn)其場(chǎng)次及參數(shù)組合見表3。表3 各種料試驗(yàn)場(chǎng)次及參數(shù)組合填筑分區(qū)碾壓場(chǎng)次料源鋪料厚度(cm)碾壓遍數(shù)(n)碾壓設(shè)備主堆石區(qū)C1料場(chǎng)60/80/1006/8/10自行式碾過渡料區(qū)C1料場(chǎng)60/80/1006/8/10自行式碾鋪料厚度的選擇應(yīng)考慮以下因素：1、 應(yīng)結(jié)合壩料的最大粒徑來選擇鋪料厚度，最大粒徑的確定直接影響到料場(chǎng)施工的難易、和料場(chǎng)利用率施工的效益，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)填筑允許的最大粒徑可以與填筑層等厚。2、鋪料厚度必須控制在碾壓機(jī)械有效影響深度范圍以內(nèi)，不能過厚與過薄。應(yīng)考慮碾壓設(shè)備的效益發(fā)揮。3、對(duì)于分區(qū)填筑壩，碾壓厚度的選擇應(yīng)結(jié)合各料區(qū)的填筑厚度合理的匹配，確保填筑壩面齊平均衡上升。通常墊層料、過渡料等厚，其厚度取主堆石之半。5.4碾壓試驗(yàn)工藝及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法第一步測(cè)量放線：在碾壓好的場(chǎng)地上，用白灰線按布置要求布設(shè)試驗(yàn)分區(qū)并在場(chǎng)外設(shè)置分區(qū)控制邊樁及技術(shù)要求標(biāo)牌。結(jié)合邊樁，在各測(cè)點(diǎn)上用石灰標(biāo)記，也可用全站儀實(shí)測(cè)各測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，并進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，獲得高程基準(zhǔn)。第二步鋪料整平：采用自卸汽車運(yùn)料至試驗(yàn)場(chǎng)地規(guī)定點(diǎn)卸料，對(duì)砂礫石壩料采用后退法鋪料（即汽車在碾壓完畢的作業(yè)面上行走），以避免砂礫石壩料分離。按計(jì)劃要求的鋪料厚度用推土機(jī)攤鋪整平，并用帶有刻度的尺桿控制鋪料厚度，厚度誤差控制在土5cm范圍以內(nèi)。第三步碾壓前測(cè)量：用全站儀對(duì)第一步記錄的各測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)放線，用白色石灰標(biāo)記各測(cè)點(diǎn)，然后實(shí)測(cè)并記錄各點(diǎn)初始高程，核對(duì)鋪料厚度。第四步碾壓前后級(jí)配檢驗(yàn)：在壩料鋪填面上選定測(cè)試點(diǎn)，并用石灰做好圓圈標(biāo)記，在圈內(nèi)挖坑取樣，坑深應(yīng)與鋪料層厚相同，對(duì)取出的壩料進(jìn)行顆分試驗(yàn)，紀(jì)錄碾壓前的級(jí)配。然后在試坑內(nèi)鋪設(shè)塑模，并將各粒組壩料均勻混摻后回填到試坑內(nèi)，待碾壓完成后，取出塑模范圍內(nèi)的壩料再次進(jìn)行級(jí)配檢測(cè)，以評(píng)價(jià)碾壓作業(yè)對(duì)壩料級(jí)配及其他工程性質(zhì)的影響。第五步碾壓：采用先靜碾后動(dòng)碾，按前進(jìn)、后退全振不錯(cuò)位法法進(jìn)行碾壓作業(yè)，即振動(dòng)碾滾筒寬度在同一條碾壓帶上進(jìn)退碾壓。兩條碾壓條帶之間的搭接寬度為10~20cm，往返一個(gè)來回為碾壓兩遍。吉林臺(tái)一級(jí)采用BOMAG自行式振動(dòng)碾進(jìn)行測(cè)定，達(dá)到較好生產(chǎn)效率時(shí)，振動(dòng)頻率為28/35Hz,行走速度為1?5~2?5km/h,這些可供初選時(shí)參考。第六步碾壓后測(cè)量：以此完成規(guī)定的碾壓遍數(shù)后，對(duì)各區(qū)的標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行碾壓后的高程測(cè)量，與碾壓前的高程對(duì)比，求出碾壓后各點(diǎn)的沉降值，并計(jì)算試驗(yàn)分區(qū)內(nèi)的沉降平均值，繪制沉降值?碾壓遍數(shù)關(guān)系曲線。第七步干密度及級(jí)配檢測(cè)：用灌砂法（標(biāo)準(zhǔn)砂粒徑：0?25~0?5