大坝填筑碾压试验方案讲解

1、目 录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 工程概况1 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 碾压试验技术依据1 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 试验目的与内容3 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 试验场地规划与资源配置44.1试验场地规划44.2试验资源配置5 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 坝体填筑碾压试验技术参数7 H

2、YPERLINK l bookmark21 o Current Document 碾压试验工艺和步骤7 HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 6.1试验工艺7 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 6.2试验步骤7碾压单元分项试验107.1碾压试验单元划分10 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 7.2试验测点和取样部位10 HYPERLINK l bookmark95 o Current Document 7.3分项试验11 HYPERLINK l bo

3、okmark98 o Current Document 7.4试验检测方法11 HYPERLINK l bookmark108 o Current Document 7.5碾压试验质量控制12 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document 7.6碾压试验安全保证措施13 HYPERLINK l bookmark121 o Current Document 7.7碾压试验环境保护措施13试验成果及资料提交138.1现场描述13 HYPERLINK l bookmark133 o Current Document 8.2碾压试验成果整理及分析报审13工程概况

4、胜土水库坝址以上流域集水面积17.33km2 (其中：明流区集雨面积1.79km2, 闭流区15.54km2)，坝址以上主河道河长8.83km，平均坡降36.2%。水库校核洪 水位1145.32m，总库容515万m3；正常蓄水位1143.00m，相应库容为442万 m3；死水位1113.00m，相应库容为19.3万m3,兴利库容422.7万m3。根据防洪标准(GB 50201-2014)、水利水电工程等级划分及洪水标准 (SL 252-2000)及水工混凝土结构设计规范(SL/T191-2008)的有关规定， 本工程挡水建筑物、泄水建筑物为4级建筑物，次要建筑物为5级建筑物，临时建 筑物为5级

5、。枢纽布置为：混凝土面板堆石坝+右岸开敞式溢洪道+左岸取水兼放空洞+供水 管线。坝顶高程1145.50m，坝基最低高程1110.00m，最大坝高45.5m，坝顶宽度 6m，坝顶长214m。取水钢管直径1.0m，取水口进口底板高程为1111.00m。溢洪 1道净宽15m，堰顶高程1143.00m，进口底板高程为1141.00m。碾压试验技术依据胜土水库设计岩石物理力学性质胜土水库填筑料主要是石料场开采毛料，岩性中厚层至厚层以灰岩为主，根据 瓮安县胜土水库工程初步设计报告，本工程中厚层至厚层以灰岩，吸水率、干 密度均较大，表明这类岩石受风化影响明显，抗压强度高，岩体完整性好，局部岩 体破碎，裂隙发

6、育。设计指标填筑料坝料颗粒级配要求(坝料颗粒级配见表1)。表1坝料颗粒级配表材料分区材料颗粒级配(粒径：mm)0.0750.10.250.51251020406080垫层料上包线81119263342506884100下包线5612172024304255708392过渡区上包线510141923304152647380下包线47914203039495762主堆石上包线2381014202837465255下包线41221313740材料分区材料颗粒级配（粒径：mm）100150200300350400500600800垫层料上包线下包线过渡区上包线7993100下包线68778495主堆石

7、上包线56707887919295下包线45536172778087921002）坝料颗粒级配包络线图填筑指标填筑指标见表2表2坝体填筑料指标表项目填筑材料设计孔隙率设计干 密度g/cm3碾压层厚cm最大粒径mm碾压遍数碾压加 水量盖重区开挖石渣料30振动碾碾压8遍数铺盖区粘土30振动碾碾压4遍数垫层料加工后新鲜 石料W19N2.224080振动碾碾压8遍数010特殊垫 层料加工后新鲜 石料W19N2.222040振动碾碾压8遍数010过渡料新鲜开挖石 料W21N2.1640300振动碾碾压8遍数010主堆石 料新鲜开挖石 料W22N2.1480800振动碾碾压6遍数1020下游堆 石料新鲜开

8、挖石 料W22N2.1480800振动碾碾压8遍数10204)填筑质量要求主堆石区采用料场新鲜开挖石料，最大块石粒径应小于80cm，压实后层厚 80cm，用20t振动碾碾压密实，设计干容重2.15(g/m)3,孔隙率W22%。下游堆石区采用料场新鲜开挖石料，最大块径应小于80cm，压实后层厚80cm，用20t振动碾碾压密实，设计干容重2.1(g/m)3，孔隙率W25%。过渡料采用人工破碎后新鲜石料，最大粒径30cm，压实后层厚40cm，按前 进法卸料、平料，用20t振动碾碾压密实，设计干容重2.2(g/m)3,孔隙率W20%。垫层料采用人工破碎及筛分后新鲜石料，最大粒径8cm，压实后层厚40c

9、m， 按前进法卸料、平料，只允许小粒径石料占据大粒径石料的位置，不允许大粒径石 料占住小粒径石料的位置，用20t振动碾碾压密实，设计干容重2.26(g/m)3,孔隙率 W18%。特殊垫层料采用人工破碎及筛分后新鲜石料，最大粒径4cm，应逐层铺筑， 压实后层厚20cm，采用20t振动碾碾压密实，特殊垫层料的设计干容重2.26(g/m)33， 孔隙率W18%。试验目的与内容通过试验，根据筑坝料的岩性，试验各填筑料的压实参数，力求得到最佳 压实效果，以满足最大干容重，最小空隙率、渗透系数等设计要求。（2）通过碾压试验对原设计的压实密度进行验证，核实坝体填筑设计压实标准 的合理性，分析比较各种填筑碾压

10、前后的级配变化。（3）研究填筑工艺，检验所选用的填筑压实机械的适用性及性能的可靠性。（4）确定适宜、经济的施工压实参数，如铺层厚度，进料方式，平料方式，加 水量，碾压遍数等。（5）确定压实质量控制方法，包括压实机械类型械参数、施工参数等，完善填 筑施工工艺，制定坝料填筑施工方法。试验场地规划与资源配置4.1试验场地规划为确保胜土水库坝体填筑施工进度，计划在2016年4月10日4月15日进 行主堆石、下游堆石、特殊垫层料、垫层料和过渡料填筑碾压试验。（1）试验场地选择碾压试验场地拟选择在大坝左岸侧填筑区0+0.000m0+73.000m范围，碾压 试验规划面积约为2000m2。（2）试验场地规划

11、1）主堆石（滤水坝址区、排水区）及下游堆石碾压试验区规划原则试验场地场地中按不同加水量布置试验单元面积。每个试验单元面积的长度， 以能获得2个试样检查压实度为宜；其宽度以振动碾轮宽的3倍为宜，即长x宽需 10 x6m。按不同加水量和不同碾压遍数布置试验组数，每组试验分3个单元。每个 单元内布置2x2m的方格网，以测量压实沉降度和相关检测指标的试验。布置方法详见附图：大坝碾压试验规划布置图。2）垫层料、特殊垫层料和过渡料碾压试验区规划原则试验场地中分不同石料、不同加水量布置试验单元面积。每个试验单元面积的 长度，以能获得2个试样检查压实度为宜；单元宽度取4m，即试验单元长x宽需 6x4m。按不同

12、加水量和不同碾压遍数设置试验组数，每组试验分3个单元，每个单 元内布置1.5x1.5m的方格网，以测量压实沉降度和相关检测指标的试验。垫层料与 特殊垫层料铺料层厚不同，可设置1m宽的过渡带。布置方法详见附图：大坝碾压试验规划布置图。4.2试验资源配置（1）试验场地的准备工作1）试验用水：碾压试验用水采取从导流洞出口处河道抽取。2）试验道路：料源从备料场或石料场运至大坝下游填筑区，装满料源的自卸汽 车从导流洞出口至大坝下游侧碾压混凝土硬化道路进入填筑区，卸料后从左岸基坑 道路至料场，形成循环道路。（2）试验人员配置根据试验规模及时间要求，将成立坝料碾压试验小组，由有面板堆石坝施工经 验的人员组成

13、，并由项目部总工程师担任组长。试验小组的人员配备初拟如下： TOC o 1-5 h z 专业工程师：1人；试验人员：2人；测量技术人员：2人；质检员：1人；机械操作工：4人；其他辅助人员：14人；共计24人。（3）碾压试验机械设备20t自行式振动碾（德国宝马） 两台推土机（SD22）一台装载机（3m3）一台自卸汽车25T八台挖掘机四台全站仪一套GPS测量仪器一套水准仪一套（4）碾压试验仪器设备表1铁锹方、尖把4方、尖各2把2电子天平称量2.0kg台13计算器科学型个14烘箱台15磁盘40*25cm只106磅秤100型台1称量100KG7磅秤500型台1称量500KG8磁碗大号只109钢纤根21

14、米、2米各一根10塑料水桶只211新标准土壤筛圆孔套112容量桶10升只113塑料薄膜宽3m卷114羊角锄把215钢卷尺把116标准砂袋217电子台秤台1约 20kg18水平尺把219皮尺50m把220钢卷尺5m把221线坠100克个222铁锤把1中号锤23长把勺把124曲子把2尖口、平口25铝盒个1026毛刷2寸、4寸把10各5把27温度计只528秒表只129双环内环直径22.6cm、高 15cm套1渗透试验外环直径45.2cm、高 15cm30钢圈200cm*20cm个1密度试验31钢圈120cm*20cm个1密度试验32钢圈50cm*20cm个1密度试验33酒精纯度95%桶125kg34

15、调土刀把135水表只436石灰粉代4200kg(5)碾压试验材料准备垫层料(2A)130m3 (DmaxW80mm)过渡料(3A)140m3 (DmaxW300mm)主堆石料(3B)620m3 (DmaxW800mm)特殊垫层料(2B)65m3 (DmaxW40mm)下游堆石料(3C)620m3 (DmaxW800mm)坝体填筑碾压试验技术参数参数组合时，采用逐步淘汰法，即固定其它参数，变动一个参数，通过试验得 出此参数与压实效果（干密度）的关系曲线；然后固定此参数，变动另一个参数， 通过试验求得第二个参数与压实效果的关系曲线；依此类推，使每一个参数通过试 验求得最优值。最后用全部参数，再进行

16、一次复核试验。若碾压结果满足设计、施 工要求，此碾压参数组合可作为施工时的碾压参数。参数组合松铺厚度 （cm）压实厚度 （cm）振碾遍数 （遍）加（含）水量 （%）总组数（组）主堆石料85804、6、815、 18、 209下游堆石料88804、6、812、 15、 189过渡料43404、6、88、 10、 129垫层料43404、6、88、 10、 129特殊垫层料22204、6、88、 10、 129备注：主堆石、过渡料、垫层料、特殊垫层料等填筑料松铺厚度按沉降率经验值取为68%。 下游堆石沉降率取810%。本次填筑碾压试验的参数选择如下:6.碾压试验工艺和步骤6.1试验工艺场地平整碾压

17、f基面测量f进料（后退法）堆平（控制铺料厚度）f静碾f 沉降测量f洒水f振碾4遍f沉降测量f密度f级配渗透检测f回填试验坑碾压f 补碾（总振碾6遍、总振碾8遍，分别重复上述试验检测）一下一层试验。6.2试验步骤（1）设备工作特性记录和工器具检查检查设备的使用年限，设备特别是碾压设备的振动频率、振幅和碾重等是否满 足本次试验规定的设备要求。（2）场地平整碾压碾压试验场地选择在大坝下游侧填筑区，在已碾压平整的找平层面上进行碾压 试验，平整度不超过10cm。（3）填筑材料备制及运输1）碾压试验用填筑料主堆石料、下游堆石料及过渡料从石料场进行开采或采用备料场料源。垫层料、特殊垫层料为加工系统生产而成掺

18、配的骨料。经掺配的各种成品料颗 粒级配满足设计要求。所有填筑用料在上料过程中加强质量控制，保证试验用的填筑料符合设计要求 并具有代表性。试验填筑料备制不得低于下表所示:填筑料名称单位制备量备注主堆石料m3620爆破料或备料场料下游堆石料m3620爆破料或备料场料过渡料m3140爆破料或备料场料垫层料m3130机械轧制和掺配特殊垫层料m365机械轧制和掺配2）运输设备坝料上坝全部采用自卸汽车运输。运输垫层料、过渡料和堆石料使用的车辆相 对固定，并经常保持车厢、轮胎的清洁，防止残留在车厢和轮胎上的泥土带入清洁 的料源及填筑区。3）运输措施料源装料、运输和仓面卸料、铺料等工序持续和连贯进行，以免周转

19、过多而 导致含水量的过大变化。垫层料运输及卸料过程中，采取控制措施防止颗粒分离。运输过程中垫层料 保持湿润并控制卸料高度。对不合格的垫层料、过渡料或堆石料，一律不得上仓面。（4）填筑铺料按试验方案中拟定的松铺厚、并根据不同填料确定铺料方式，具体的铺料方式 如下：1）主堆石、下游堆石：采用进占法或后退法铺料，推土机整平。2）过渡料：采用后退法铺料，推土机或挖机整平。3）垫层料、特殊垫层料：采用后退法铺料，挖机和人工配合布料。所谓“进占法”卸料，即自卸汽车行走平台及卸料平台是该填筑层已经初步推 平但尚未碾压的填筑面，卸料及平料时大石块自然滚落至本层底部，小石块及细料 大部分填充于大石块见，部分留在

20、本层表面，这样有利于工作面的推平整理，提高 碾压质量，同时，细颗粒与大颗粒石料间的嵌填作用，有利于提高干密度，确保填 筑质量。所谓“后退法”卸料，即在已压实的层面上后退卸料形成密集料堆，再用推土 机或挖机平料。这种卸料方式可减少填筑料的分离，对防渗、减少渗流量有利。（5）布置方格网测点在主堆石和下游堆石碾压I试验区各试验单元区布置2mX2m的网格，在垫层 料、特殊垫层料和过渡料碾压II试验区各试验单元区布置1.5mX 1.5m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。布置方法详见附图：大坝碾压试验规划布置图

21、。（6）填筑料加水1）对主堆石、下游堆石，在铺筑平整完成后即在其表面均匀洒清水，洒水量用 水表计量。2）特殊垫层料、垫层料和过渡料，因其含细粒多，渗透性弱，一般情况下不宜 在坝面洒水。要求垫层料生产存料时或上坝前按拟定含水量均匀加水，保证其在上 坝前具有合适的含水量，这样可避免粗细骨料分离，对确保施工质量、加快施工进 度很有好处。（7）碾压本次碾压试验采用20t自行式振动碾进行碾压试验，碾压方向沿试验区的轴线 方向进行，试验段摊铺好整平后由20t振动碾先静压2遍然后进行振压，行驶速度 为低档中油门（按经验控制在1.52.0Km/h），前进后退法碾压，前进时错1/2轮 宽（或搭接宽度控制在102

22、0cm），再原位退回，往复至全段，即为2遍，再循环 1次即为4遍，停止碾压。由专人负责记录振动碾的碾压遍数及振动碾行驶速度。 本层碾压完成后，试验人员采用灌水法取样测定回填土密度。碾压6遍、8遍后再 次取样测密度，直到同样满足以下几个条件时停止碾压：1）密度不再上升或有所下降。2）标高不再下降。3）取样时发现坑壁稳定，土粒嵌挤紧密。第一层铺料厚度的碾压全部完成后，采用撒水车进行层间撒水，使层面湿润， 进行第二层铺土厚度的摊铺、碾压、测量、取样试验，依次进行。（8）测量和取样试验1）测量：碾压完成后，对各网格测点测量碾压后的高程值，通过碾压前后的高 程变化值，计算沉降量和沉降率。2）取样试验：在

23、试验标定的取样点，采用挖坑法进行密度、孔隙率等试验检测。（9）复核试验通过上述分区分组试验，采用逐步收敛法，选定能满足设计指标的各项压实参 数，用选定的参数进行复核试验。在复核试验区进行密度、孔隙率和透水率试验， 进一步对选定的参数验证。碾压单元分项试验7.1碾压试验单元划分以不同的碾压遍数，取得至少2个试坑的原则，划分试验单元，相邻单元撒白 灰控制分区线，详见大坝碾压试验规划布置图。7.2试验测点和取样部位（1）主堆石、下游堆石料试验以每个试验单元面积获得2个试样（试坑尺寸为：2X2m）检查压实度和 4个沉降量为准，可根据需要加密测验。每个试验单元（6X10m）试验测点与取样 部位如下图所示

24、：（2）垫层料、特殊垫层料、过渡料试验以每个试验单元面积获得2个试样（试坑尺寸为：1.5 X 1.5m）检查压实度 和3个沉降量为准，可根据需要加密检测，试验测点与取样部位如下图所示：7.3分项试验填料碾压分项试验见下表:填料类别检查项目取样(检测)次数垫层料、特殊垫层料干密度2组/每个碾压单元颗粒级配2组/每个碾压单元孔隙率2组/每个碾压单元渗透试验2次/整个试验过渡料、主堆石料、下游堆石 料干密度2组/每个碾压单元孔隙率2组/每个碾压单元颗粒级配2组/每个碾压单元注：沉降检测根据每单元沉降检测点确定。7.4试验检测方法考虑到现场试验设备，摊铺方式及料源不均匀性的影响，在每层填料松铺前， 在

25、进行密度试验的同时辅以沉降观测。沉降观测在主堆石和下游堆石碾压I试验区各试验单元区布置2mX2m的网格，在垫层 料、特殊垫层料和过渡料碾压II试验区各试验单元区布置1.5mX 1.5m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。最后根据高程之差统计各个试验 单元的沉降量和沉降率。密度试验堆石料、垫层料、特殊垫层料、过渡料密度试验参照碾压式土石坝施工规范 (DL/T5129-2013)进行，具体要求如下：垫层料试坑直径不小于最大粒径的4倍，本工程试验取1.5mX 1.5m的网格， 试坑深度为碾压层厚。过渡料试坑

26、直径不小于最大粒径的34倍，本工程试验取1.5mX1.5m的 网格，试坑深度为碾压层厚。堆石料试坑直径不小于最大粒径的23倍，最大不超过2m,本工程试验 取2mX2m的网格，试坑深度为碾压层厚。根据不同填筑料最大粒径，堆石料套环直径为200cm，过渡料套环直径为120cm，特殊垫层料、垫层料套环直径为50cm，上述填筑料均采用灌水法。筛分试验颗粒分析从料源地或从试坑中取出的试样，200mm以上的颗粒用钢尺量记其代 表粒径，小于200mm的用大筛现场筛分至20mm，小于20mm的细颗粒经四分法 取样进行室内筛分，最终计算全试样级配组成。现场渗透试验垫层料、特殊垫层料现场渗透试样参照SL237-1999土工试验规程的原位渗 透试验方法进行。渗透环为双环，内环直径22.6cm，高15cm，外环直径45.2cm， 高15cm。试验时将内外环嵌入试体1520cm，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56次， 计算平均渗透系数。用原位渗透法在垫层料复核