红花尔基水利枢纽工程壤土心墙坝碾压试验分析

车金丽+娄广明

摘 要：本文介绍了壤土心墙坝碾压试验目的、施工机械、工艺参数组合以及试验检测、成果分析，心墙填筑是土石坝施工质量控制的关键，直接关系到碾压式土石坝的防渗效果，填筑前必须重视心墙的碾压试验工作。

关键词：壤土；心墙坝；碾压试验

中图分类号：TV544 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）15-0101-02

1 工程概况

红花尔基水利枢纽工程是伊敏河上唯一的控制性枢纽工程，是一座具有供水、防洪、防凌、发电、灌溉效益的综合利用工程。枢纽工程总体布置：拦河大坝位于主河床，溢洪道、发电引水洞、电站位于大坝左岸岸坡（或坡脚），泄洪导流洞、工业供水洞位于大坝右岸[1]。大坝为壤土心墙砂砾石坝，最大坝高32.2m，坝顶长1008.35m。

2 壤土心墙料碾压实验

2.1 现场碾压试验

2.1.1 试验场地

壤土碾压试验选在已验收合格的填筑面上，试验块面积120×8m2，场地平整，基面坚实，每个实验组合10×4m（长×宽），测量人员测平放线。由于碾压时产生侧向挤压，因此试验区的两侧各留出一碾宽，顺碾压方向的两端预留出4m的距离。

2.1.2 试验用料

壤土碾压试验采用2#壤土料场土料，试验壤土料用量850m3，土料含水量在11.0～17.0%范围内。

2.1.3 试验方法

（1）碾压试验于2008年7月16日开始。首先根据室内最大击实成果制备和选择含水率符合试验要求的土料进行碾压试验；

（2）坝料开采和运输：采用1.6m3反铲挖掘机装20t自卸汽车运输壤土料，进占法卸料，汽车在填筑土料面上行驶，有效选择上坝行驶速度，行驶路线；

（3）铺料碾压：采用160型推土机摊铺土料，控制推土机在填筑面的行走速度，减少对已摊铺土料的扰动，并控制铺料厚度偏差不大于铺料厚度的10%。将不同铺料厚度的料区进行相同遍数的碾压，采用自行式振动碾进退错距法碾压。碾压行走速度<2.0km/h，控制垂直碾压方向搭接宽度不小于0.3m～0.5m。根据试验结果论证该压实机械对该种土的压实密度、层间结合情况等[2]。

2.1.4 现场检验

（1）现场检测壤土的压实密度；

（2）抗渗；

（3）抗剪。

取样试验采用环刀法，分三层取样，即压实土的下10cm、下20cm和底部，取样时环刀要垂直进入土体，环刀内壁与土体紧密接合，严禁松动，缺土。采用烘干法检测含水量，称量设备为电子天平，精度为0.001g。

2.1.5 现场描述

填筑壤土料采用自卸汽车沿指定运输线路进入填筑面，后退进占梅花卸料，T160推土机摊铺平仓，试验人员随时检查控制铺料厚度；振动凸块碾进退错距压实，每个试验层面静压2遍，振压4遍、6遍、8遍。振动凸块碾碾压行走速度<2.0km/h，振动过程中，振动碾碾轮前、两侧土体无异常变化，侧向挤压变形小，土料跳高度1.5～3.0cm。各试验仓面均无黏碾、弹簧土、表面龟裂；碾压后的填筑面表面风干厚度3.0cm左右，人工与机械配合刨毛，洒水侵透后再铺下一层土料。碾压8遍后，不同的铺土厚度均出现不同程度的柱形剪切面，平均直径4cm左右。车道部位有剪切破坏现象，反铲把这个部位的土料重新翻开铺平，洒水后碾压观察层间结合良好。

2.2 试验成果分析

2.2.1 壤土的物理力学性能

在料场取壤土试样进行物理力学指标检验，成果列于附表。壤土物理力学性能指标符合设计要求。

2.2.2 填筑碾壓施工

采用160推土机摊平，对铺土有一定预压作用，凸块振动碾压施工。

2.2.3 铺土厚度40cm，填土碾压前含水率在11%～17%范围内时

（1）以YZ18F振动碾静压2遍后LTK220型凸块振动碾以<2.0km/h的速度动压4遍，压实后实测厚度32～36cm，在碾压层10cm、20cm、25cm深度取样三个，共取样23组，压实密度1.75～1.89g/cm3；

（2）以YZ18F振动碾静压2遍后LTK220型凸块振动碾以<2.0km/h的速度动压6遍，压实后实测厚度32～35cm，在碾压层10cm、20cm、25cm深度取样三个，共取样33组，压实密度1.76～1.85g/cm3；（3）以YZ18F振动碾静压2遍后LTK220型凸块振动碾以<2.0km/h的速度动压8遍，压实后实测厚度32～35cm，在碾压层10cm、20cm、25cm深度取样三个，共取样6组，压实密度1.69～1.84g/cm3；

根据取样成果，同一取样深度，同一碾压遍数压实密度波动小，层间结合良好，碾压8遍的压实土局部有剪切破坏现象。根据以上成果认为铺土厚度40cm能满足该种土料设计压实度不小于0.98的要求，但不是最优的施工参数。

2.2.4 铺土厚度45cm，填土碾压前含水率在11%～17%范围内时

（1）以YZ18F振动碾静压2遍后LTK220型凸块振动碾以<2.0km/h的速度动压4遍，压实后实测厚度37～41cm，在碾压层10cm、20cm、30cm深度取样三个，共取样12组，压实密度1.75～1.89g/cm3；

（2）以YZ18F振动碾静压2遍后LTK220型凸块振动碾以<2.0km/h的速度动压6遍，压实后实测厚度37～40cm，在碾压层10cm、20cm、30cm深度取样三个，共取样25组，压实密度1.76～1.90g/cm3；

（3）以YZ18F振动碾静压2遍后LTK220型凸块振动碾以<2.0km/h的速度动压8遍，压实后实测厚度37～40cm，在碾压层10cm、20cm、30cm深度取样三个，共取样4组，压实密度1.81～1.82g/cm3；endprint

根据取样成果，同一取样深度，同一碾压遍数压实密度波动小，层间结合良好，压实土无剪切破坏现象。根据以上成果认为铺土厚度45cm能满足该种土料设计压实度不小于0.98的要求。

2.2.5 铺土厚度50cm，填土碾压前含水率在11%～17%范围内时

（1）以YZ18F振动碾静压2遍后LTK220型凸块振动碾以<2.0km/h的速度动压4遍，压实后实测厚度42～45cm，在碾压层10cm、20cm、35cm深度取样三个，共取样21组，压实密度1.67～1.87g/cm3；

（2）以YZ18F振动碾静压2遍后LTK220型凸块振动碾以<2.0km/h的速度动压6遍，压实后实测厚度42～45cm，在碾压层10cm、20cm、35cm深度取样三个，共取样34组，压实密度1.66～1.90g/cm3；

（3）以YZ18F振动碾静压2遍后LTK220型凸块振动碾以<2.0km/h的速度动压8遍，压实后实测厚度42～45cm，在碾压层10cm、20cm、35cm深度取样三个，共取样6组，压实密度1.65～1.87g/cm3；层间结合处压实密度不能满足设计干密度要求：

根据以上成果认为铺土厚度50cm同一取样深度，同一碾压遍数压实密度波动大不能满足该种土料设计压实度不小于0.98的要求[3]。

2.3 压实壤土抗剪、抗渗性能

本体抗剪强度试验结果内摩擦角25度，粘聚力21.8KPa范围，符合设计要求；层间结合部位的抗剪強度试验结果内摩擦角25度，粘聚力25.8KPa，符合设计要求；本体抗渗试验结果在1.32×10-6，符合设计要求；层间结合部位的抗渗试验结果在3.49×10-6范围，符合设计要求。

3 结语

综上述，现场碾压试验证明：该枢纽工程坝体使用的壤土符合设计要求，碾压层质量满足规范要求，可以用于该坝体填筑，能够保证该工程的坝体部位的顺利施工。

参考文献

[1]周立辉.某水库沥青混凝土心墙堆石坝工程坝料填筑质量控制与经验总结[J].河南水利与南水北调，2011（08）：63-65.

[2]赵向波，王建.碾压式沥青混凝土防渗心墙施工模拟试验[J].水利水电技术，2011（06）：37-40.

[3]李志鑫，张保胜，于秀明.柏叶口水库混凝土面板堆石坝坝料填筑碾压试验[J].山西水利科技，2011（03）：21-23.endprint