山西省泽城西安水电站（二期）工程大坝填筑过渡料碾压试验成果分析

石 海

（山西泽城西安水电有限公司 山西太原 030002）

1 工程概况

山西省泽城西安水电站（二期）工程是山西省35项应急水源工程之一，属省重点工程。工程位于晋中市左权县境内的清漳河干流上，是一座以发电、防洪为主的水利水电枢纽工程。枢纽大坝最大坝高为46.8 m，坝顶长267 m，坝顶宽8.0 m。大坝上游坝坡1∶1.5，下游坝坡 1∶1.3。 大坝填筑过渡料（ 3A）填筑量（包括大坝底部、坝体及两岸岸坡填筑料）总计14.72万m3。

2 试验目的

通过碾压试验，达到以下目的：

1）核实过渡料设计填筑标准的合理性。

2）研究过渡料填筑施工工艺。

3）确定过渡料满足设计填筑标准的碾压次数、铺料厚度及行车速度等施工参数。

3 过渡料设计压实指标及施工质控指标

1）过渡料填筑的料源及设计指标见表1。

表1 过渡料填筑的料源及设计指标

2）过渡料级配要求及现场试验结果见表2。

3）现场实测过渡料（3A）表观密度为2.70 g/cm3。

表2 过渡料级配要求及现场试验结果

4 试验参数组合

为保证过渡料与堆石料骑缝碾压，同时便于施工，过渡料压实厚度取堆石料压实厚度的1/2，厚度由松铺系数确定，碾压试验时松铺厚度为40 cm、50 cm两个参数进行试验。过渡料碾压试验参数组合见表3。

表3 过渡料碾压试验参数组合（碾型：20 t振动平碾）

5 碾压试验场地空间及平面规划

5.1 碾压试验场地规划

过渡料试验场地布置在大坝下游附近原河床河滩上。在试验前，首先用推土机进行平整、振动碾进行压实，然后在场地上铺一层试验料，用振动碾压实，达到设计标准，以此作为基础层，然后在基础层上进行碾压试验。

5.2 试验场分块面积

每一个试验组合为10 m×60 m，为避免碾压时发生侧向挤压，铺料时每一个试验区的左、右侧（垂直行车方向）均预留一个振动碾的宽度，顺着碾压方向的前后各端均留3m作为非试验区，以满足停车和错车净距要求。

5.3 过渡料准备

坝料在料场选择经监理工程师认可、具有代表性的过渡料，并在试验前一次性备足。

6 碾压试验流程、铺填、碾压方式

6.1 碾压试验流程

压实平整→基准面测量→铺料（进占法）→整平（控制铺填厚度）→碾压（6、8、10遍）→测量→干密度、含水率检测→下一场试验。

6.2 碾压方法

振动碾车速为2 km/h，碾压遍数采取前进、后退为二遍计，轮压堆叠15～30 cm。

6.3 松铺及压实厚度量测

试验组合均按1.0 m×1.0 m布置网格测点，用仪器测量基准面、铺料层面及不同压实次数后，在固定测点上测量高度来计算松铺厚度。

6.4 压实干密度的检测

根据《土工试验规程》（SL273-1999）的要求用灌水法进行，灌水法塑料布厚度为0.2 mm，（双层）体积校正系数参考相关资料采用校正系数为1.003。每一个试验组测干密度三个。

7 碾压试验的成果

碾压试验的成果见表4、表5。

表4 过渡料干密度检测成果

表5 压实后沉降量成果 单位：cm

在满足设计要求的前提下，以最大铺料厚度和最少碾压次数作为最优组合参数。由上表可以得：铺料厚度为50 cm，碾压次数为8次。

在最优参数组合的情况下（铺料厚度为50 cm，碾压次数为8次），沉降量的平均值经过计算为4.48 cm，实际铺料厚度平均值为49.1 cm，从而得出最优参数组合情况下的松铺系数为1.2。

8 碾压试验结果分析

8.1 料源级配的影响

过渡料的颗粒级配，选用最大粒径、小于某颗粒粒径的含量（这里用小于0.075 mm和小于5 mm颗粒含量）来衡量级配的优劣。一般最大粒径越大，压实干密度越高，上坝料不均匀系数越大，压实性能越好，也更容易获取最大的压实密度。但过渡料最大粒径与铺料厚度有关，最大粒径应小于铺料厚度的2/3，如最大粒径相近于铺料厚度则不能确保压实质量。

从碾压结果可以得出：过渡料最大粒径偏小，小于5 mm粒径含量偏大，尽管不均匀系数较大，但压实干密度偏低，主要因素是上坝坝料细料偏多，颗粒级配不合理造成的，因而严格控制好上坝料源的质量是非常关键的。

8.2 碾压次数的影响

压实干密度随碾压次数的增加而增高，碾压6～8次压实干密度增长值较大，碾压10次压实干密度增长值较小。从碾压试验成果分析，碾压10次干密度仍增加较大，可能是因料源中细颗粒含量较小，不均匀系数较低，需要增加碾压次数来提高压实密度而造成的。

过渡料压实后的沉降量与碾压次数有很大的关系，由资料显示：压实沉降量7～9 cm时能得到很好的压实效果，而从压实结果来看，一般碾压8次，压实沉降量、干密度值能达到控制及设计标准的要求，详见上表。

8.3 铺填厚度的影响

结合试验结果、根据数据统计分析可以看出，在碾压次数一样，松铺厚度不一样时，压实干密度随铺填厚度的减小而增大。按照干密度检测结果可以得出：压实次数都为8次，铺料厚40 cm时，压实干密度为2.25t/m3；铺料厚50cm时，压实干密度为2.23t/m3。

9 结论

综合上述试验结果及统计分析，就如何满足设计要求的碾压参数和施工工艺有下面几点经验：

1）参照已建工程堆石坝填筑施工经验，碾压试验加水和不加水的压实结果是一样的，所以不加水。

2）设计提出的过渡料压实密度控制指标是合理可行的，施工中必须给予保证，并尽最大努力提高压实密度。施工选定的碾压机械20 t振动碾，碾压行车速度2 km/h能够满足施工需要。

3）过渡料级配是否科学是有效增加压实干密度、降低沉降变形的重要因素，施工过程中应尽可能给予保证，同时确保上坝料级配的良好性和施工的规范性。过渡料松铺厚度50 cm，碾压次数8次，能达到设计填筑标准。

4）施工时，为减小颗粒分离宜采用进占法和退铺法相结合的填筑方法，并加强现场施工人员的目视检查和质量控制。

5）碾压试验过程中的取样及计算方法科学合理，确保了试验结果的可靠性，在施工过程中进行质量控制时，可以延用。