沙龙水库坝壳料碾压试验中相关问题的探讨

刘军

（云南省水利水电科学研究院 昆明 650228）

沙龙水库坝壳料碾压试验中相关问题的探讨

刘军

（云南省水利水电科学研究院 昆明 650228）

碾压试验旨在复核设计确定的有关技术指标及施工工艺和各种参数，提出有关质量控制的技术要求和检验方法，制定有关的施工技术措施。本文简要介绍了沙龙水库坝壳料的碾压试验过程，对碾压试验中施工控制指标及密度检测方法等方面出现的问题进行了初步探讨，以期对类似工程在碾压试验中有所借鉴。

碾压试验 控制指标 施工参数

1 工程概况

沙龙水库位于云南省楚雄彝族自治州禄丰县勤丰镇沙龙村上游2.5km处的沙龙河上，是一座以灌溉为主，兼顾工业供水、防洪和养殖的中型水库，水库总库容1258万m3，设计灌溉面积1520hm2。

水库枢纽由高64.3m的粘土心墙板岩石渣坝、溢洪道、输水隧洞和导流放空洞等建筑物组成。坝顶高程1937.30m，截水槽底板高程1866.00m，坝顶长175m，坝顶宽6m，上游坝坡坡比自上而下分别为1∶2.0、1∶2.2、1∶2.75、1∶3.2，下游坝坡坡比自上而下分别为1∶1.8、1∶2.0、1∶2.2、1∶2.0。

沙龙水库为3等工程，工程枢纽区地震烈度为7度，建筑物抗震设防烈度为8度。水库设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为1000年一遇。

2 坝壳料碾压试验

2.1 坝壳料物理力学指标

坝壳料为昆阳群党组（Pt2m）青灰色（风化面呈褐黄色）板岩，硅质板岩，岩性变化不大，岩体为强—弱风化，最大干密度ρd=2.01~2.08g/cm3（均值2.04g/cm3），最小干密度ρd=1.37~1.40g/cm3（均值1.39g/cm3）。

2.2 坝壳料施工控制指标

根据《禄丰县沙龙水库工程大坝技施设计说明及施工技术要求》，坝壳料场施工控制指标见表1。

2.3 坝壳料碾压试验过程

2.3.1 施工参数的初步确定

根据施工单位碾压机械设备，参考已建工程资料，初步确定碾压试验的坝壳料铺土厚度分别为50cm、60cm和70cm，碾压遍数为6遍、8遍和10遍，行车速度2.6km/h。

表1 坝壳料场施工控制指标

2.3.2 坝壳料密度及含水率测定方法

该工程施工单位用灌水法测定坝壳料密度，而灌水法使用普通塑料薄膜时薄膜不能紧贴凹凸不平的坑壁，并有折叠、皱纹等现象，使测得的密度偏大，为校核灌水法与灌沙法之间的差值，此次试验采用灌水法与灌沙法同时进行，每场各检测5个点，数据单独统计。灌沙法坑直径15～20cm，灌水法坑直径25～40cm。压后含水率试验均采用烘干法取试样进行试验。

2.3.3 坝壳料密度及含水率试验结果

铺土厚度50cm、60cm、70cm，碾压6遍、8遍、10遍的干密度、含水率取样总数共88个（其中，灌水法45个，灌沙法43个），每层各遍数求平均值，统计数据见表2。

2.3.4 坝壳料含水率与干密度的关系

通过对坝壳料60个测点的干密度、含水率统计做散点分布图，坝壳料干密度与含水率无明显的相关关系，见下图。

表2 坝壳料干密度、含水率统计

坝壳料含水率—干密度散点分布图

3 坝壳料碾压试验中出现的问题及分析

3.1 密度测定方法对测定结果的影响

坝壳料现场密度检测，一般可用灌沙法和灌水法。从现场试验情况看，灌水法受试坑边壁的影响，塑料薄膜不完全贴壁造成试坑体积偏小，密度检测值偏大；由于碾压面不水平，灌水体积误差较大，直接影响了密度检测值精度。通过对表2中的统计数据进行分析，灌水法较灌沙法数值偏大2%~10%。此次碾压试验最终以灌沙法测定的数据作为基础数据。

3.2 施工控制指标与碾压试验得到的试验值差异分析

从表2可以看出，经过不同铺土厚度、不同碾压遍数的组合试验，灌沙法得到的最大干密度ρd=1.86g/cm3，远小于ρd≥2.06g/cm3的施工控制指标，通过坝壳料物理力学指标分析，坝壳料最大干密度平均值仅为2.04g/cm3，施工控制指标取值偏大。根据坝壳料物理、力学试验指标统计表，最大干密度均值2.04g/cm3，最小干密度均值1.39g/cm3，相对密度Dr＝0.75时，坝壳料设计干密度ρd可按下式计算：

根据此次碾压试验成果，设计单位现场取样补做了3组大型三轴试验后，重新调整了施工控制指标：干密度ρd≥1.84g/cm3。

4 经验及建议

a.碾压试验是大坝填筑前的生产性试验，碾压试验的工艺、方法及成果既要真实反映实际施工情况，充分验证设计单位施工控制指标的合理性，又要对下一步施工具有指导作用，试验成果具有较高的参考价值。建设、施工、设计、监理及质检等参建单位应高度重视碾压试验的全过程，及时分析处理试验过程中出现的各种问题，以免在施工中出现与碾压试验结论不相符的矛盾，影响施工质量控制和施工进度。

b.干密度是坝壳料施工质量控制的主要指标，施工方在施工过程中如采用灌水法进行密度测定，应尽可能通过灌沙法和灌水法的比对试验进行修正，使检测结果可靠性较高，并尽量要求现场密度检测采用灌沙法（堆石坝或堆石棱体除外）。

c.设计单位下达坝壳料施工控制指标时，应认真分析坝壳料的物理力学指标，确定合理的施工控制指标，空隙率及相对密度均为换算指标，应与直接测定指标应相对应。

d.铺土厚度的选择主要考虑两个因素：一是充分发挥碾压机械的最大击实功；二是坝壳料铺土厚度尽量为粘土心墙铺土厚度的2倍，保证坝壳料、反滤料及心墙料作业面平整，均衡上升，便于反滤料骑缝碾压。

e.从上图可以看出，坝壳料（堆石料除外）与含水率之间无相关性，在施工控制时不应通过调整含水率来增大干密度。