面板堆石坝碾压试验大纲

面板堆石坝碾压试验大纲

杂木河神树电站首部枢纽工程

合同编号：ZSSPJ-CI

批准：

审核：

校核：

编写：

中国水利水电第三工程局有限公司神树项目部

2013年8月

1. 概述

神树蓄能电站枢纽挡水大坝为砼面板堆石坝，钢筋砼面板堆石坝防浪墙顶高程为EL2666.0m，坝顶高程为EL2664.8m，高趾墙建基面高程为EL2576.0m，最大坝高为88.8m，坝顶宽度8.0m，坝顶长217.39m，上游坝坡1：1.45，防浪墙断面为“L”型重力式挡墙型式，墙顶高程为EL2666.0m，高出坝顶1.2m。上游河床段趾板采用砼高趾墙结构形式，高趾墙为重力式，最大高度为11.5m，在其底部进行帷幕灌浆，同左右岸趾板防渗帷幕连接，形成封闭的垂直防渗体系。下游坝坡采用1：1.45。在坝后坡设置“之”字型上坝道路，路宽5.0m。后坝坡“之”字路以上采用浆砌块石护坡，其余后坝坡采用砼格栅网格浆砌石护坡代替一般的干砌石护坡。坝体上游侧设水平宽度为3.0m的垫层料（2A）和水平宽度为3.0m过渡料（3A）。其后为主堆石区（3B）和次堆石区（3D）。坝前砼面板采用C30砼（F），面板底部最大厚度为55cm，顶部最大厚度为30cm；在面板上游侧2617.0m高程以下设置上游铺盖。后坝坡采用干砌块石护坡（3D）。坝体底部最大宽度为243.26.m。

表1 坝体填筑工程量

2. 试验依据

2.1 、神树电站首部枢纽工程面板堆石料填筑标准参数，依据砼面板堆石坝坝体填

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2.2、 神树水电站面板堆石坝坝料填筑级配特性，见表3；

2.3、《混凝土面板堆石坝施工规范》DL/T5128-2009；

2.4、依据《甘肃省武威市杂木河神树蓄能电站大坝枢纽工程砼面板堆石坝坝体填筑施工技术要求》。

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表2 面板堆石料填筑标准参数表

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表3 面板堆石坝坝料填筑级配特性表

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3.1试验目的：

（1） 通过碾压试验，提供合理的碾压参数，以达到设计压实密度和孔隙率的目的。

（2） 研究选择合适的填筑压实机械。 （3） 研究不同铺料厚度的碾压效果，优选出最佳铺料厚度。研究不同碾压遍数的碾压

效果，优选出合理的碾压遍数。

（4） 研究不同加水量的碾压效果，优选出合理的洒水量。

（5） 检验碾压后渗透系数是否满足设计要求。

（6） 研究填料在不加水时，直接筑坝的碾压参数，为冬季坝体填筑提供施工参数。

3.2试验内容：

石料现场碾压试验应根据坝体分区技术指标和选用的机械，分别进行坝体主堆石区、次堆石区、过渡区和垫层区碾压试验。分别对不同区域的铺料方式、铺料厚度、振动碾型号及重量、碾压遍数、行车速度、压实厚度、铺料过程中的加水量、碾压前后级配分析、渗透系数、压实后的孔隙率、干密度等提出试验成果。

现场试验结束后，将全部成果整理编写成正式报告递交监理工程师，报告中根据设计要求对施工参数的选择作出论证。在得到监理工程师批准后方可进行正式填筑施工。

3.3碾压试验的准备工作

（1） 成立碾压试验领导小组，指定专人负责碾压试验联系工作及准备等相关事务。

（2） 试验前对堆石料源进行充分调查，应掌握各种料物的物理力学性质，选择有代表

性料物进行碾压试验。 （3） 深入了解所选施工机械的性能和技术参数，并认真检测其实际工作状况，满足大

坝碾压施工的各项技术指标要求。

（4） 试验场地根据施工现场情况布置，试验前进行临时便道修整，试验场地平整和压

实、排水等工作，以保证试验正常进行。

（5） 试验前备齐试验所用的工具、设备、器材，并逐件详细检查。对量测器材，核实

其规格，量测范围和精度，使所有的仪器设备和器材满足碾压试验的要求。

3.4坝体碾压试验的方法及步骤

（1）根据以往我公司类似工程实践经验，碾压前先拟定若干个碾压参数，碾压参数组合时，采用逐步收敛法，固定其它参数，变动一个参数，通过试验得出此参数的最

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碾压试验各堆石料料源选取：主堆石料选择上游料场，次堆石区砂砾石料选择为上游砂砾石料场，垫层料料源地为现有的垫层料生产系统生产的成品料。

（2）碾压试验参数初拟定为：

铺层厚度：主堆石区取80cm、100cm。

过渡区取40cm、50cm。

垫层区取30cm、40cm。 碾压遍数：取6、8、10遍。

振动碾配置：主堆石、次堆石、砂砾石料采用26t自行式振动碾；过渡料及垫层料区选择22t自行式振动碾。

加水量：用水泵抽水或洒水车在填筑块内洒水，加水量在堆石体积的10～15%范围内选取。另外需要增加一次不加水的碾压试验情况进行分析。

（3）试验场地布置

根据现场情况确定，本工程碾压试验在坝体外进行，具体位置选择为大坝下游左岸河滩地附近一合适位置，碾压试验范围面积约为28×30m。在该场地中按不同铺层厚度和碾压遍数布置试验单元面积。每个试验单元面积为10×6m。每一铺层厚度布置试验三种碾压遍数试验单元。碾压试验过程中，每个单元内布置2×1.5m的方格网，以测量压实沉降量。

（4）试验场地处理

试验场地进行平整处理，其表面平整度不超过±10cm。对试验场的基面进行振动压实处理，以减少基层对碾压试验的影响，测量场地高程，并设置测量高程控制点。

（5）填筑铺料

按拟定的铺层厚度，采用进占法及倒退法铺料，推土机平整，并用振动碾静压一遍。

（6）布置方格网测点

在各试验单元区布置1.5×2m的网格，并在填筑区外设置控制基桩。在各单元的网格测点上以颜色标记和编号，安放水准尺垫，用水准仪测量并记录其初始厚度与相对高程。 中国水利水电第三工程局有限公司神树项目部

检测振动碾工作特性参数，如振动频率，振幅等参数，并作好详细记录。按拟定的碾压行车速度，碾压遍数和加水量进行试验。碾压时，以不错距碾压为宜，振动碾在振动滚筒宽度的同一碾压带上进退碾压，进、退时均应起振各算振压一遍。两条相邻的碾压带连接处，应存在5～10%的振动滚筒宽度压痕，不应重叠。

（8）测量压实沉降值

碾压完毕后，按前述方法分别测量各网格测点在碾压前后的相对高程变化，从而计算出每一次试验单元的平均沉降值。

（hi??hi）?in平均沉降量 ▽h = n；

平均沉降率μ=（▽h/H）×100%

hi＇碾压前各网格测点的相对高程；

hi碾压后各网格测点的相对高程；

n试验单元内测点数；

H试验单元的平均铺层厚度；

（9）试验检测

在各试区振动碾压6遍、8遍、10遍后分别取样测定压实干密度，含水量、渗透系数及颗粒级配，各试验单元压实密度均以2个试样的平均值为试验值。

现场干密度检测，采用挖坑灌水法。垫层料试坑直径不小于最大粒径的4倍，过渡料试坑直径为最大粒径的3~4倍，堆石料试坑直径为坝料最大粒径的2~3倍，最大不超过2.0m，试坑深度为碾压层厚。试验参照《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）和《土工试验规程》（SL237-1999）进行。在选定的层面上放水平尺，对拟选用试验位置进行找平，确定试坑位置及尺寸，开始挖取试坑，分别称量湿试料质量m1。试坑挖好后将塑料膜铺于试坑内，灌入清水，记录灌水总质量m2，换算出试坑体积v,则试坑湿密度ρ=m1/v。在利用含水率换算出干密度。

含水量检测，采用烘干法称取规定数量进行。

颗粒级配从料源地和试坑中分别取出碾压前后的试样，60mm以上的颗粒用钢尺量记其代表粒径，小于60mm的用细颗粒经四分法取样进行室内筛分，最终计算全试样级配组成。

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现场渗透试样参照《土工试验规程》（SL237-1999）的原位渗透试验方法进行。渗透环为套环法，套环内径29.4cm，高30cm。试验时将套环嵌入试体15~20cm，用湿粘土将环下口外侧密封，防止水流向环外。加水后测记渗透速度，当渗透稳定后，在1小时内测记渗入量5~6次，计算平均渗透系数。

坝料填料碾压工艺试验检查频次见下表

试验资料设专人整理，专家研究分析，及时确定碾压试验所得到的各个参数。 根据上述各观测和取样试验值，经整理绘制如下各条关系曲线：

以各铺层厚度为参量，绘制压实沉降值与碾压遍数关系曲线； 以各铺层厚度为参量，绘制干密度与碾压遍数的关系曲线； 经过计算、绘制孔隙率与碾压遍数的关系曲线； 绘制各试验单元的填筑石料碾压前后的级配曲线； 绘制在最优参数组合条件下，压实度与加水量的关系曲线。

（11）碾压参数选定：

根据碾压试验结果，结合工程的具体条件，确定填筑碾压参数及压实方法，并编制试验报告。

3.5碾压试验资源配置

（1）投入的主要机械设备见表4

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（2）投入的土工试验设备见表5

工程技术人员：3人；试验室人员：5人；机械工：20人；普工：10人。 3.6试验时间

试验于2013年8月3日~2013年8月16日期间进行。

4试验小组

为确保试验顺利进行，特组建试验小组，具体组成如下： 组 长：李鸣豪（高级工程师） 崔佰奎（工程师） 副组长： 赵琦（工程师） 朱晓宏（高级技师）

成 员：祝俊杰 兰春龙 张多智 张宏伟（实验） 岳林（实验）

5试验成果

试验完成后，10天内提供《神树电站首部枢纽工程碾压验成果报告》

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（4）填料

堆石区填料采用上游老虎沟料场开挖料、及左右坝肩开挖料，砂砾石区填料采用杂木河河床去除50cm保护层的河卵石，过渡区填料采用上游老虎沟料场开挖料、及左右坝肩开挖料剔除大于300mm以上颗粒作为过渡区填料，垫层料采用左右坝肩开挖料经鄂破系统破碎成粒径小于100mm级配连续的的破碎料作为垫层料填料。填料检测结果如下：

土工试验数据统计（破碎垫层料） 表四

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1、施工准备 （1）基底处理

由于该试验段为原河床段，地基为砂卵石地基，依据坝址填筑基础面处理设计要求对原地面进行碾压密实。 （2）测量放线