巴塘水电站大坝堆石料碾压试验成果研究

冯加栋

(中国安能集团第三工程局有限公司，四川 成都 610000)

1 工程概况

巴塘水电站为金沙江上游河段十三级开发的第九级电站，上游为拉哇电站，下游为苏洼龙电站。本工程以发电为主，为Ⅱ等大(2)型工程。正常蓄水位2545m，总库容1.41亿m3，电站装机750MW，多年平均发电量33.75亿kW·h，装机年利用小时数4500h。死水位2540m，相应库容1.07亿m3。设计洪水位2545m，下泄流量8700m3/s，相应下游水位2494.17m。校核洪水位2547.9m，总库容1.42亿m3，校核洪水下泄流量10500m3/s，相应下游水位2495.63m。有效库容(调节库容)0.21亿m3，为日调节水库，回水长度18.4km。

挡水建筑物采用沥青混凝土心墙堆石坝，坝轴线位于金沙江与巴楚河汇合口上游约660m处，拦河坝坝顶高程2549.00m，坝顶长约348m，坝顶宽度10m，最大坝高69m。上游坝坡坡比1 ∶2.2，与上游围堰部分结合，下游综合坝坡坡比1 ∶2.03，下游设60m压坡体，顶高程2500m。坝体采用碾压式沥青混凝土心墙防渗，河床覆盖层基础防渗采用封闭式混凝土防渗墙，防渗墙厚度为1.2m。坝基及两岸基岩防渗采用帷幕灌浆，帷幕灌浆深度按深入相对不透水层5Lu以下5m控制。坝体结构见图1。

图1 大坝坝体体型结构剖面

2 大坝填筑料设计标准

依据设计图纸《沥青混凝土心墙坝大坝填筑图》，大坝填筑料相关要求见表1。

表1 大坝填筑料要求

3 室内试验

碾压试验前，为了解填筑料岩性特征，对坝料进行了室内试验，得到了堆石料岩石密度，其平均值为2.81g/cm3。对堆石料进行了3组岩石抗压强度及软化

表2 堆石料岩石密度成果

系数试验，平均饱和抗压强度80.8MPa、软化系数0.86。堆石料岩石密度成果见表2，堆石料岩石抗压强度成果见表3。

表3 堆石料岩石抗压强度成果

4 现场碾压试验

4.1 碾压场次安排

碾压试验主要目的是按设计压实度要求，确定经济合理的压实机具、压实方式、压实遍数、层铺厚度。具体包括填铺方式、碾压方法、行车速度、洒水率、虚铺厚度等。参照已有的工程实践，结合规程规范要求，碾压试验场次安排见表4。

表4 现场碾压试验场次布置一览

参考已有工程经验，采用反铲装料、自卸车卸料，在各试验条带范围线内，推土机整平，铺筑层厚度控制误差±10%，并测量高程，以确保填料虚铺厚度；铺料采用“进占法”进行，推土机推平；根据规范要求，选择2.0～3.0km/h的碾压速度；洒水方法是在试验料摊铺推平之后，用白灰画出试验单元，用洒水车在试验单元内洒水，用流量表控制加水量，加水量按填料体积百分比计算。碾压试验方法：碾压采用进退错距法，前进、后退按两遍计，轮压重叠10～20cm。基本流程：碾压场开辟→碾压场压实→布设控制点、平整度测量→进料推平→洒水→静碾→虚铺高程测量→碾压→沉降测量，压实密度、含水量、级配检测→回填试坑→碾压→基面测量→下一场。碾压试验场地布置见图2。

图2 碾压试验场地布置

4.2 试验方法与测量

4.2.1 湿密度试验

现场湿密度试验采取灌水法进行，测点布置遵循随机性原则，并保证每个轮迹上均有测点。密度试验采用灌水法，试坑直径按最大粒径的2～3倍且不大于200cm控制，试验深度按层厚取至压实层底部。测试时，先用水和塑料薄膜测出套环的体积，测完后挖坑，测出从坑中挖出的土的质量，再灌水测出试坑加套环的体积，减去先前测出的套环体积即为试坑的体积，根据挖土质量及试坑体积可以得到该试坑取样的湿密度。

4.2.2 颗粒级配试验

颗粒级配试验采用筛析法进行，采用筛孔尺寸0.075mm、0.1mm、0.25mm、0.5mm、2mm、5mm、10mm、20mm、40mm、60mm、80mm、100mm的土工筛，对于大于5mm颗粒部分在现场进行试验，对于小于5mm颗粒部分，由于现场试验难以进行，可采用四分法将小于5mm颗粒部分充分拌和均匀后，取部分土料在室内烘干后进行试验，同时计算全料颗粒级配并绘制颗粒级配曲线。

总之，在新形势下，高校毕业生就业是一项内容十分广泛的系统工程。需要来自个人、学校、家庭、社会的共同努力。高校辅导员作为高校就业体系的中坚力量，更要充分认识到自身在高职院校毕业生中的重要作用，根据学生的特点，高度关注就业工作，不断探索就业工作的规律和科学方法，给毕业生提供有效的就业指导。

4.2.3 含水率试验

含水率试验与密度试验检测配套进行，试验方法为烘干法，用取样盒在现场取土样，在室内用烘箱烘干，温度控制在105～110℃，烘干时间不少于6h。

4.2.4 干密度试验

用烘干法确定试样含水率后，根据现场测定的湿密度，用湿密度与含水率的关系计算出干密度。

4.2.5 原位渗透系数测试

对于填筑料取3点进行现场试坑注水试验。按《水利水电工程注水试验规程》(SL 345—2007)采用单环注水法测定，计算近似渗透系数。

4.3 现场碾压试验成果分析

4.3.1 选定最优洒水量

借鉴其他工程经验选定堆石料填筑料层厚80cm，碾压8遍，按0、5%、10%三种不同洒水量布置试验场地。根据同一层厚、同一碾压遍数、不同含水参数组合下干密度与含水的关系曲线，确定填筑料的最优洒水量。对于无黏性填筑料碾压洒水的目的主要是湿润材料表面，减小碾压时材料间的摩擦阻力，软化材料棱角，以免在振动碾压时产生破碎。适量洒水对提高碾压密实度有积极意义。试验结果见表5，压实密度与洒水量关系曲线见图3。

表5 堆石料压实密度与洒水量关系

图3 压实密度与洒水量关系曲线

4.3.2 不同碾压遍数与铺填厚度的压实关系

试验操作按照《土石筑坝材料碾压试验规程》(NB/T 35016—2013)的规定进行，确定最优洒水量为5%，碾压遍数8遍、10遍、12遍，铺填厚度60cm、80cm、100cm，设置试验区，进行最优洒水量下不同碾压遍数、不同铺填厚度的填筑碾压试验。试验结果见表6,不同碾压遍数与沉降率关系曲线见图4，不同碾压遍数与干密度关系曲线见图5。

表6 堆石料现场碾压试验成果统计

从图4沉降数据看,沉降率总体上随着碾压遍数的增加逐渐增大,当碾压遍数达到一定量后，沉降率总体趋于稳定或增加幅度有所减缓。

从图5可以看出，在同一铺料厚度和加水量条件下，干密度随碾压遍数的增加而增大，反映出堆石料在振动碾激振力的作用下，颗粒间得到挤压咬合，颗粒间孔隙缩小，密度增加； 随着碾压遍数持续增加，颗粒间接触面积增大，内摩擦力加大，则密度增加很小，碾压遍数对干密度的影响逐渐减小，说明现有碾压机具在层厚达到一定限度后，碾压遍数的增加对干密度的影响逐渐减小。在同一碾压遍数和加水量条件下，干密度随铺料厚度的增加而减小，符合填筑料特性和填筑规律。

图4 不同碾压遍数与沉降率关系曲线

图5 不同碾压遍数与干密度关系曲线

4.3.3 原位渗透系数

原位渗透系数检测成果统计见表7。

表7 堆石料现场原位渗透检测成果统计

5 结 语

a.通过堆石料的室内及现场碾压试验，对结果进行了分析，结果表明堆石料满足大坝填筑设计要求。

b.根据试验结果并考虑现场施工，确定了巴塘水电站大坝堆石料的施工工艺参数，即堆石料Ⅰ、Ⅲ区铺填厚度80cm，采用26t碾压机具，行车速度1.5～2.0km/h，振碾8遍，加水量5%；堆石料Ⅱ区铺填厚度80cm，采用26t碾压机具，行车速度1.5～2.0km/h，振碾10遍，加水量5%。

c.为确保现场施工质量，应注意坝料的开采、运输、下料与铺料各个环节，确保坝料均匀性，防止颗粒分离。

d.为满足堆石料加水量的要求，施工过程中应采用坝外加水与坝面补水相结合的方式。注意雨季施工中含水的变化，及时调整加水量。