振动凸块碾在灵宝卫家磨水库中的应用

□时玉华 □孟明霞（洛阳水利勘测设计院）

□秦 伟 □张 路（洛阳市水利工程局）

一、工程概况

灵宝市卫家磨水库复建工程大坝为碾压式均质土坝，坝底宽248m，坝顶宽6m，坝顶长275.6m，最大坝高43.8m，大坝填筑总工程量89.4万m3。坝体填筑分三期施工，第一期，填筑左坝段839m高程以下坝体；第二期，填筑右坝段839m高程以下坝体；第三期，填筑全坝段839m高程以上坝体，坝体填筑比原合同工期提前4个月。之所以坝体填筑进度比原计划有大幅度提前，源于合理的机械配置、源于使用了先进的均质坝体碾压设备——振动凸块碾。

二、R20MK型振动凸块碾S简介

山推SR20MK振动凸块碾具有效率高，碾压效果好的功效，非常适用于均质土坝碾压，卫家磨水库复建工程是第一次将这一新设备运用于均质坝体碾压的工程项目，大大提高了施工效率和压实效果。

三、碾压试验

2005年11月20日～23日，按照碾压式土石坝施工规范（DL/T5129-2001）的要求，对选用的右岸土区坝体填筑土料（素土物理、力学性能见下表），先进行了右坝体填筑碾压试验，意在通过碾压试验取得合理的碾压遍数、铺土厚度及土料含水率控制范围等碾压参数，为大方量坝体填筑提供参考数据，同时核实坝料设计填筑标准的合理性以及确定达到设计填筑标准的压实方法等。

（一）试验依据

施工图纸、土工试验报告、《土工试验规程》、《碾压式土石坝施工规范》。

（二）碾压试验采用机具

本次碾压试验采用大宇1.2m3挖掘机挖装、青岛重汽斯太尔自卸车（18t）运料上坝，山推SD160推土机推平，20t山推SR20MK凸块振动碾碾压。

（三）试验场地

碾压试验选在左岸已填筑839m高程坝上，面积1000m2，本次试验选用3种含水率区域（15%～17%、17%～19%、19%～21%）、2种铺土厚度（30cm、35cm）、3个碾压遍数（6、8、10遍）进行试验。

（四）铺土碾压

对以上不同含水率范围的土料分别进行填筑碾压试验。按不同含水率、不同碾压遍数的土料分别进行铺土厚度为30cm、35cm的碾压试验。错距宽度按下式进行控制：

式中：b为错距宽度，m；B为碾滚净宽，m；n为设计碾压遍数。

（五）数据分析

1.取样试验

选用200cm3的环刀取样，每一试验组取样数量为5个。现场称量，计算其碾压后土料的湿容重。然后取代表试样，采用酒精燃烧烘干法，燃烧3次，测量干土重量，最后整理数据，计算土料干容重。

2.数据整理

每一种铺土厚度，不同碾压遍数的试验组分别取5个，共取样90个。经采集数据整理统计计算测得土料的含水率及干容重。

分别对以下4种情况进行分析：铺土30cm，碾压8遍；铺土30cm，碾压10遍；铺土35cm，碾压8遍；铺土35cm，碾压10遍。

对上述4种情况进行干容重分布频率分析比较：得出铺土30cm厚，碾压遍数8遍为最优组合。

四、不同施工条件下振动凸块碾运用特点

为验证振动凸块碾的最佳压实效果，2006年4月18日～2006年4月22日，当素土含水率控制在不同土料最优含水率附近时，我们分别在坝体834.35m高程以下、在（0+110；坝下6m）及（0+140；坝上20.5m）两位置、在有意放宽铺土厚度的情况下进行填筑并挖坑检验，根据压实土层量测，其振动力可压实50cm厚松土层，可见振动凸块碾有很强的压实效果。

在现场碾压参数控制过程中发现，对褐色低液限粘土，上坝土料在最优含水率为18%附近时，能取得很好的压实效果，当土料含水率＞22%时，振动碾压会使土壤变弹簧，即使铺土很薄，也很难达到设计压实度；而对黄色粉质低液限粘土（富含粉砂），上坝土料含水率若在20%（最优含水率）附近时，能取得很好的压实效果，但这种土料含水率控制范围较窄（必须＞17%），当上坝土料含水率＜17%时，即使厚度很薄，也同样很难压实。

五、质量保证措施

（一）根据工程实际，不得已采取左右分区填筑，为保证结合部质量，分区高度以不超过5层土（压实后约1.1m高）为宜，每次分区交界位置左右相错≮20m，以保证分区横向结合部填筑质量。

（二）铺土结束后，用推土机进行整平，以防因坝面不平，振动碾被架起，低洼处碾压不到位。适时掌握推平时间，当气温很高时，推平基本与碾压同步，并稍早于碾压，同时起到一定的“保水"作用，使推平工作面水分散失不致过快，以达到设计压实效果。

（三）结合面处理。含砂质低液限粘土经振动碾压实后，表面本身为毛面，振动碾压实后，层间不再用羊角碾处理，但在铺土前，结合面必须洒水湿润，其含水率要高于允许含水率上限。

（四）严格验收程序。分区施工后，每区仍分上下游两工作面施工，每区填筑前层面要进行验收，主要检查压实土干容重是否达到设计要求，检查取样部位为上下2层土结合间。

（五）雨后复工处理。夏季施工，受阴雨影响，坝体填筑经常中断，天晴具备复工条件后，坝面存在表层土含水率偏低，下层土含水率偏高的问题。为保证工程质量，填筑前，首先通过现场取样，测算出碾压基面下20cm深处土壤含水率，当含水率较大时，主要采用薄层翻晒，以降低深层土含水率；当深层土含水率偏大（稍高于控制含水率上限），我们主要采取先将表层薄层干土推除，然后覆以薄层（不超过15cm）含水率较低的土，再用羊角碾压两遍，以使上下层干湿土充分混合，最后再用振动碾碾压，经取样检测压实度，均满足设计要求，实践证明，此法较好。

（六）调整作业时间。为减少水分散失，坝体填筑避开高温时段，尽量利用夜晚施工。