观文水库工程坝体填筑现场碾压试验方案含力学性能试验

1、观文水库工程沥青混凝土心墙堆石坝坝体填筑现场碾压试验方案宁夏水利水电工程局观文水库工程项目部四川恒固建设工程检测有限公司2014年6月19日批准:审核:编写:1概述32方案编制依据33试验目的34试验材料技术要求35碾压试验参数及试验层次组合46试验场地选择及布置47试验用料48现场试验方法及步骤88.1 试验引用的规程规范88.2 试验步骤88.2.1 试验场地平整及压实88.2.2 试验场地的布置88.2.3 含水量调整88.2.4 材料的铺筑88.2.5 碾压88.2.6 压实后的检查试验88.3 试验方法99室内试验99.1 物理性能试验99.2 力学性能试验99.3 室内试验项目、组

2、数1010试验设备及人员1011试验报告1112试验进度计划1113质量保证措施121概述观文水库是以农业灌溉为主、兼顾乡村供水等综合利用的中型水利工程。工程由水库枢纽和灌区渠系两部分工程组成，该工程为田等工程，水库枢纽主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，渠道为5级建筑物。水库枢纽工程主要建筑物包括拦河大坝、岸边溢洪道、取水(兼放空)隧洞等建筑物，拦河大坝为沥青混凝土心墙堆石坝，最大坝高46.0m,正常蓄水位1090.00m,相应库容1058万m3,总库容1348万吊。坝体主要由沥青混凝土心墙防渗体及坝壳填料组成，大坝填料主要有上游护坡下级配碎石垫层、上(下)游堆石料、沥青混凝土心墙上(下)游

3、过渡层、弱风化灰岩下游石渣料、强风化灰岩下游石渣料、下游反滤料。坝壳料主要采用堆石料及石渣料分区填筑，堆石料主要采用阴阳山料场和坝址区开采的新鲜及微风化的灰岩，石渣料主要采用阴阳山料场及坝址区开采的强风化和弱风化灰岩。大坝上游坝壳采用以新鲜灰岩为主的堆石料填筑，下游坝壳以1055.00m和1056.00m高程为界，1055.00m高程以下采用堆石料填筑，1056.00m高程以上采用以强、弱风化灰岩为主的石渣料填筑,1055.001056.00m高程之间为1.0m厚的反滤料。2方案编制依据(1)碾压式土石坝施工规范(DL/T5129-2001);(2)土工试验规程(SL237-1999);(3)

4、相关设计文件。3试验目的(1)核实坝料设计填筑标准的合理性；(2)确定达到设计填筑压实标准的经济合理的施工参数(包括碾压设备类型、机械参数、施工参数)；(3)研究填筑施工工艺。(4)通过现场碾压试验，提出有关质量控制的技术要求和检验方法。4试验材料技术要求依据设计文件，试验材料技术要求见表4-1o序号分区名称填筑材料因）P0.075（%）设计干密度（g/cm3）孔隙率（%）取大粒径（mm）1上（下）游堆石料新鲜灰岩<20<52.18<228002下游石渣料（弱风化灰岩）弱风化灰岩<25<52.18<215003下游石渣料（强风化灰岩）强风化灰岩<25&

5、lt;52.180194004下游反滤料新鲜灰岩<35<52.20<20300表4-1堆石体分区主要填筑参数表5碾压试验参数及试验层次组合（1）、碾压机械类型本次试验拟选用20吨振动平碾。（2）、试验参数组合、现场取样项目数量初步拟定碾压试验共计16场，具体组合见表5-1。沥青混凝土心墙上（下）游过渡层碾压试验结合沥青混凝土现场碾压试验实施，不在本次试验方案规划之中。6试验场地选择及布置试验场地选择在大坝上游左岸约100mft,下游反滤料试验场地尺寸（18X19）米,堆石料、石渣料试验场地尺寸（30X25）米，要求试验场地地势平坦，地基坚实。场地布置见图1图6。7试验用料（1

6、）上（下）游堆石料：阴阳山料场新鲜的灰岩（限制最大粒径800mM（2）下游石渣料（弱风化灰岩）：阴阳山料场弱风化灰岩（限制最大粒径500mm；（3）下游石渣料（强风化灰岩）：阴阳山料场强风化灰岩（限制最大粒径400mm；（4）下游反滤料：阴阳山料场新鲜的灰岩（限制最大粒径300mm。表5-1现场碾压试验场次及试验项目、数量场次试验内容填料名称碾压机具碾压遍数（n）每个组合取样点数（个）铺土厚度（cm）加水量（体积比）试验项目、数量备注密度试验级配试验13碾压试验上（下）游堆石料振动平碾8、10、12380天然99一种料源。8、10、123100天然998、10、123120天然994复核试验最

7、优3最优10%、15%6657碾压试验下游石渣料（弱风化灰岩）振动平碾6、8、10360天然99一种料源。6、8、10380天然998、10、123100天然998复核试验最优3最优10%、15%66911碾压试验下游石渣料（强风化灰岩）振动平碾6、8、10360天然99一种料源。6、8、10380天然998、10、123100天然9912复核试验最优3最优10%、15%661315碾压试验下游反滤料振动平碾6、8、10640天然1818一种料源。6、8、10660天然18186、8、10680天然181816复核试验最优6最优10%、15%12123.5mx6m3.5m10m10mn=8n=

8、10n=1210m3.5m10m10m10m3.5m10m图1堆石料辗压试验场地平面布置图2x6m3.5mn、层厚最优n加水量10%、层厚最优加水量15%图2堆石料复核辗压试验场地平面布置图x6m3.5m10mn=6(8)n=8(10)n=10(12)10m图3石渣料辗压试验场地平面布置图3.5m2x6m3.5m10m10mn、层厚最优n加水量10%、层厚最优加水量15%10m3.5m5m8m5m3.5m5m8m5m图4石渣料复核辗压试验场地平面布置图x4m3.5mn=6n=8n=10图5反滤料辗压试验场地平面布置图x4m3.5mn、层厚最优n加水量10%、层厚最优加水量15%图6反滤料复核辗

9、压试验场地平面布置图8现场试验方法及步骤8.1 试验引用的规程规范(1) 土工试验规程(SL237-1999)(2) 水电水利工程土工试验规程(DL/T5355-2006)(3) 碾压式土石坝施工规范(DL/T5129-2001)8.2 试验步骤8.2.1 试验场地平整及压实试验场地宜用与试验相同的材料铺筑40cm-50cm厚，平整碾压密实，一般碾压12遍15遍，对于反滤料要求试验场地地表面不平整度不超过土5cm,对于堆石料、石渣料要求试验场地地表面不平整度不超过土10cm=8.2.2 试验场地的布置试验场地划分三个测试块段，堆石料、石渣料每个测试块段尺寸为6mx10m反滤料每个测试块段尺寸为

10、4mx8m,取样点均匀的分布在试验场地内,并在试验场地周围布置固定的控制点，测量高程。另外堆石料、石渣料在每个测试块段按1.5mx1.5m方格网、反滤料在每个测试块段按1.0mx1.0m方格网布沉降测量点及预定取样点，做好标记，测量高程。8.2.3 含水量调整堆石料、石渣料、反滤料均在摊铺后按方量加水。8.2.4 材料的铺筑堆石料、石渣料采用进占法填筑，反滤料采退铺法填筑。推土机整平，铺筑厚度误差为铺筑层厚度的土10%并测量高程，以确保填土松铺厚度。8.2.5 碾压采用进退错距法碾压，碾压过程中振动平碾行车速度为2km/h3km/h,碾压带重叠部分符合要求。8.2.6 压实后的检查试验8.2.

11、7 各种填料使用的运输设备、卸料方式及铺料方法。8.2.8 场次碾压结束后，分别进行密度、含水率、颗粒分析试验。8.2.9 后测量试验场内均匀分布的取样点及沉降点高程，计算压实前后填土的厚度及沉降量；8.2.10 料、石渣料观察记录表面石料压碎及堆石、石渣架空情况。8.3 试验方法（1）密度试验：堆石料、石渣料、反滤料试验采用灌水法。灌水法试坑直径反滤料按最大粒径3倍控制，堆石料、石渣料以2倍3倍控制，试验取样应取至压实层底部；（3）颗粒级配试验：堆石料、石渣料、反滤料颗粒级配试验采用筛析法。9室内试验9.1 物理性能试验堆石料、石渣料、反滤料进行如下室内物理性能试验：（1）颗粒分析试验：进行

12、土料全级级配试验，并绘制级配曲线图，计算不均匀系数和曲率系数；（2）含水率试验：堆石料、石渣料、反滤料试验采用烘干法或炒干法，计算全料含水率；（3）比重试验：小于5mmt样采用比重瓶法测定，大于5mmz组采用浮称法测定，并根据级配计算全料比重。9.2 力学性能试验（该项由业主委托检测机构完成）堆石料、石渣料、反滤料进行三轴试验、压缩试验及渗透变形试验：（一）三轴试验采用尺寸小300X600mm大型三轴仪；对代表级配（现场颗粒分析级配）超径（>60mm勺颗粒）部分采用等量替代法处理；依据比重试验结果，堆石料取孔隙率为22%石渣料（弱风化灰岩）取孔隙率为21%石渣料（强风化灰岩）取孔隙率为1

13、9%反滤料取孔隙率为20班参考现场密度试验结果，确定试样干密度；试验周围压力为200800kPa（试验最大周围压力由设计单位根据填筑料的高程以及上覆压力确定）；试验方法为饱和固结排水剪（CD,最终确定填筑材料的强度以及EU>EB模型相关参数。共4组。（二）压缩试验采用尺寸小500X250mm*：型压缩仪，试验压力为0.053.2MPa（最后一级压力大于土层实际压力100200kPa）,压力等级为0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、3.2MPa试样制备方法同参照堆石料、石渣料、反滤料三轴试验试样制备方法；通过压缩试验，最终确定压缩系数、压缩模量。共4组。（三）渗透变形试验采用

14、尺寸小300x600mm垂直渗透变形试验仪进行试验；试样制备方法同参照堆石料、石渣料、反滤料三轴试验试样制备方法；通过渗透变形试验，测定渗透系数和破坏坡降。共4组。9.3 室内试验项目、组数室内试验项目及组数见表9-1。表9-1室内试验项目、组数料名颗粒分析含水率比重三轴压缩渗透备注上（下）游堆石料33333111一种料源下游石渣料（弱风化灰岩）33333111下游石渣料（强风化灰岩）33333111下游反滤料6666311110试验设备及人员（1）主要试验设备、材料见表10-1。表10-1碾压试验主要设备、材料序号设备名称型号单位数量备注1粗粒料土样筛5mm100mmr套22土壤筛5mm0.

15、075mm套23烘箱r台44磅秤500kg、100kg台各15案不平10kg台16电子磅秤150kg台17电子天平台48塑料膜4米X4米、6米X6米张各509灌水钢环2.0m、1.4m、0.8mp台各1加工10灌砂仪200mm台111蒸储水器台112比重瓶(250/500/1000)ml个1413(10/20/50/100/250/500/1000/2000)ml个各214标准砂0.25-0.5mm:袋21520t自行式振动平碾台116反铲1.2m3台117推土机234kw台118装载机ZL50台119自卸车15t辆520自卸车20t辆521洒水车5t辆222双排座汽车8t辆123大三轴仪30

16、0x600mm台124大型压缩仪500x250mm台125垂直渗透仪300x600mm台1(2)试验人员计划见表10-2表10-2碾压试验人员表序号姓名工种水利检测注册证书号检测类别1先小束技术负责人JCY2012510281量测2邓志华资料员JCY2012510039混凝土金属3百试验员JCY2012510236r岩土4白冰试验员JCY2013510267量测备注仅允许有岩土检测类人员从事本工程现场碾压试验并在原始记录上签字；试验辅助工(由现场施工单位安排)。11试验报告通过试验获得的试验参数，整理汇总，提交以下成果：(1)压实干密度(孔隙率)与碾压遍数的关系；(2)压实沉降量与碾压遍数的关系曲线；(3)绘制最优参数下干密度、孔隙率的频率分配曲线与累计频率曲线；(4)碾压遍数与铺土厚度的关系；(5)压实干密度与加水量的关系；(6)各种填料室内试验成果；(7)提出与各种填料相适应的碾压设备及参数；(8)提出达到设计标准的施工参数：铺土厚度、碾压遍数、行车速度、错车方式、加水量等；(9)施工工艺：上下土层结合面处理措施、铺土、平土等。12试验进度计划本试验计划2014年6月底开始，历时36天。根据目前料场情况和施工要求，碾压试验日程安排见表12-1。表121碾压试验日程安排厅P填料名称场次密度试验组数