料场复查与碾压试验

料场复查与碾压试验第一页，共58页。第四讲：料场复查及碾压试验第二页，共58页。粗粒土的仪器设备大型直剪仪第三页，共58页。大型压缩仪第四页，共58页。粗粒土三轴仪第五页，共58页。粗粒土相对密度仪第六页，共58页。现有灌砂筒（Dmax=200mm）自制灌砂筒（Dmax=500mm）第七页，共58页。典型的混凝土面板堆石坝结构示意图坝体材料分区第八页，共58页。垫层区

垫层料应具有高抗剪强度、低压缩性、半透水

性和良好的施工性能。

垫层料的级配要求：

最大粒径：80mm~100mm；

小于5mm的颗粒含量：30%~50%；

小于0.075mm的颗粒含量宜少于8%；

渗透系数要求为1×10-2cm/s~1×10-4cm/s。过渡区

过渡区一般采用最大粒径不超过300mm的堆石料。第九页，共58页。垫层区与过渡区碾压第十页，共58页。垫层区与过渡区碾压第十一页，共58页。特殊垫层区（小区）1—趾板2—面板3—周边缝4—垫层区（2A）5—特殊垫层区（2B）第十二页，共58页。主堆石区

填筑主堆石体的硬岩坝料应具有自由排水的性能，其渗透系数应大于10-3cm/s，保证不产生孔隙水压力；

最大粒径：可与填筑铺层等厚；

小于5mm颗粒含量不大于20%；

小于0.075mm颗粒含量不大于5%；对其级配不必规定必须具备优良级配的要求。

第十三页，共58页。利用料区

次堆石区的范围选择，基本上是由经济性和施工方便性来确定的，其铺土厚度可采用1.5～2.0

m。第十四页，共58页。沥青混凝土心墙坝的剖面设规划第十五页，共58页。心墙两侧过渡层碾压式沥青混凝土心墙过渡层过渡层宽度:1.5~3.0m，强震区应加厚；过渡料最大粒径：不大于80mm；小于5mm颗粒含量：25%~40%；小于0.075颗粒含量：不超过5%浇筑式沥青混凝土心墙过渡层过渡层宽度:1.5~3.0m，强震区应加厚；过渡料最大粒径：不大于60mm；小于5mm颗粒含量：25%~35%；小于0.075颗粒含量：不超过5%第十六页，共58页。对过渡料的要求:1、过渡料应选用连续级配料，其最大粒径不得大于沥青混凝土最大骨料粒径的6～8倍，用于沥青混凝土心墙上游侧的过渡料，应含有一定的细粒，以便心墙开裂时渗流将细颗粒带入裂缝中，淤填封堵；2、过渡料的渗透系数不应小于10-3cm/s，以便尽快排出过渡层中的水份；3、过渡料的填筑相对紧密度应大于0.85；第十七页，共58页。新疆某水库混凝土面板坝料场复查及坝料现场碾压试验简介18第十八页，共58页。1坝料设计要求及料场复查根据施工要求，在大坝施工前需进行碾压试验，以取得坝体填筑料的最优施工工艺参数，保证大坝填筑的施工质量。设计坝料类别主要有：坝壳料、垫层料、过渡料，本次碾压试验需要针对以上三种料进行。料源代表性直接影响碾压试验的成败，需对料场进行复查，明确试验料场的开采位置、各料场的储量、级配、质量要求、填筑要求等。19第十九页，共58页。§7.5粗粒土的击实性20第二十页，共58页。§7.5粗粒土的击实性21第二十一页，共58页。（1）验证坝体填筑设计压实标准的合理性，通过碾压试验对原设计的压实密度进行验证；（2）检验振动碾的适用性及其性能的可靠性；（3）通过试验确保达到填筑标准的压实方法（含铺填卸料方法、振动碾行车及振动技术性能、免加水碾压效果等）；（4）通过试验确定大坝填筑时的施工碾压参数；（5）分析比较所选填筑料碾压前后的级配变化、颗粒破碎情况。2碾压试验目的与内容2.1试验目的22第二十二页，共58页。（1）室内标准曲线的绘制，通过试内相对密度试验，按规范方法剔除60mm以上粒径后，人工合成不同含砾率的级配料进行最大干密度、最小干密度试验，绘制干密度与含砾率（P5）关系曲线，进而也可换算出在不同控制标准下（0.85、0.90）的干密度与含砾率（P5）关系曲线，称之为标准曲线。（2）现场标准曲线的修正，采用碾压法进行，利用现场振动碾（25t自行式振动碾或16t牵引式振动碾）对全级配砂砾石料进行碾压，碾压密实后进行干密度、颗粒分析试验，对室内标准曲线进行复核修正，为坝体填筑质量提供控制标准。2.2试验内容23第二十三页，共58页。（3）对坝体砂砾石料进行不同铺土厚度（拟选择60cm、80cm、100cm）不同碾压遍数(6遍、8遍、10遍)的组合碾压试验,了解不同区域的铺料方式、铺料厚度、碾压遍数、行车速度及压实效果。（4）试验过程中应进行相应的检测项目，主要包括沉降量、干密度、渗透系数、碾压后颗粒破碎情况等试验。（5）填筑试验结果分析与评价,确定出最优碾压参数，将全部成果整理编写成正式报告递交监理人，根据设计要求对施工参数的选择作出论证。2.2试验内容24第二十四页，共58页。根据设计要求，确定采用C1料场砂砾石为试验用料。根据料场勘察的各组颗分曲线进行统计分析，对每组料最大粒径Dmax、特征含量d10、d30、d60及参数Cu、Cc等进行统计，得到其均值与方差，分析料场级配的离散程度。试验用料随着其性质的不同，影响到碾压试验的组数和试验场次的多少。对于坝壳料，当其上下级配包线在一个很窄小的范围内时，采用平均级配曲线近似的代表该料场的坝料性质，可以它为代表进行碾压试验。若上下包线分布范围很大时，代表性坝料将是多组，则应审慎选取不同级配的代表坝料进行碾压试验。当有多个料场时，若不同料场坝料的性质相差较大时，也应分别对每个料场的坝料进行碾压试验。3试验用料的确定

25第二十五页，共58页。26第二十六页，共58页。砂砾料填筑的压实标准以相对密度控制,施工前先通过试验确定填筑料的最大和最小干密度，对施工质量控制具有重要意义。然而确定砂砾料的现场最大干密度还没有一个完整、成熟的确定方法，致使质检结果难以评价，影响工程填筑质量。《土工试验规程》(SL237-1999)中规定了粒径小于60mm粗粒土的相对密度试验方法。该方法虽然对大于60mm粒径的土料试验提出了可采用剔除法、等量代替法、相似级配法、混合法等方法,但同时也指出这几种方法各有一定局限性,要求在使用时要根据土料性质和试验项目来决定。工程实践证明,这些方法确有不足之处,经常出现相对紧密度大于1或反复碾压也达不到压实标准，难以满足工程实际的需要。本次碾压试验采用现场实测全级配砂砾石坝料的最大、最小干密度的方法开展研究工作。4最大、最小干密度标准曲线推求27第二十七页，共58页。

试验室为得到较可靠的标准曲线，以坝料上、下包线含砾率作为边界，初步选择砾石含量为50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、进行人工配料，每组级配料用量100kg，做最大、最小干密度试验，为保证试验成果的可靠性，均做平行试验。4.1实验室配料28第二十八页，共58页。4.2标准曲线修正

采用现场碾压法进行，场地要求平整坚实，选择在坝体以外，表面平整度小于10cm，碾压单元为10m×30m，周边填2m宽约束料。

按拟定厚度铺设，选择铺设厚度80cm，砂砾料采用推土机平整后退法铺料。根据振动压实理论，强振具有较强的穿透能力，影响深度大，有利于压实层中间至底层的压实；弱振具有较高的能量，有利于压实层中间至表面的压实。对全级配坝料碾压试验采用震动碾先强振16遍，再弱振4遍，在振动过程中应防止颗粒离析现象，适当调整振动频率，通过测定其沉降率至0时，认为级配料达到最大密实度，可停止振动。29第二十九页，共58页。

工程中砂砾料干密度测定一般采用灌砂法或灌水法（加套环）进行，为保证试验精度，建议采用灌砂法测定现场碾压最大干密度（注意：试坑体积可用泥膏封闭法进行修正），计划取点9组。对每个孔挖出料用固定体积法测定相应最小干密度值（注意：样桶直径应大于坝料最大粒径的3倍），样桶初拟直径60cm、高60cm钢制圆桶，在每个单元中部布设两个变形观测点，进行碾压后变形量观测及渗透试验。

将试料过60mm及5mm筛，测定超径含量及5-60mm砾石含量值，对试验室干密度-P5关系曲线进行超粒径修正，最终得到坝壳料最大和最小干密度曲线，以此作为今后坝料碾压的控制标准。30第三十页，共58页。

现行两种常用试验方法的比较采用灌水法虽快，但测出的密度偏大，根据柯柯亚二库做的试验比较统计，同一个试坑灌水法测得的密度为灌砂法的1.03-1.05倍，对于砂砾料碾压密度建议采用灌砂法较可靠。第三十一页，共58页。试验方法的改进解决方法1：若土中有大于60mm颗粒，把这些颗粒称重，用质量除以该颗粒的比重可以换算出其体积，在总体积中减去该部分的体积，在总质量重减去该部分质量后，再算得修正密度。问题：密度控制标准是实验室通过相对密度试验得到的，现有仪器只能满足土粒最大粒径为60mm，而现场进行密度试验时，经常遇到粒径大于60mm颗粒，如何处置呢？第三十二页，共58页。

试验方法的改进解决方法2：若土中有大于60mm颗粒，把这些颗粒再放回到试坑中，直接采用灌砂法测定密度，无需修正，以上两种解决方法在工程中都得到了应用。第三十三页，共58页。§7.5粗粒土的击实性34第三十四页，共58页。§7.5粗粒土的击实性35第三十五页，共58页。§7.5粗粒土的击实性36第三十六页，共58页。§7.5粗粒土的击实性37第三十七页，共58页。§7.5粗粒土的击实性38第三十八页，共58页。§7.5粗粒土的击实性39第三十九页，共58页。5砂砾石坝料碾压试验5.1试验场地

试验场地要求平整坚实，可选在C1料场近旁处砂砾石地基上，平整后采用25t自行式振动碾进行碾压处理，当地基碾压至基本不沉降后（用水准仪测量控制），在其上铺填厚度为30cm的砂砾石（d<80mm的细料），并用机械配合人工找平，再用振动碾碾压20遍至水准仪测不出沉降为止。平整度要求起伏差小于10cm，最大高低差小于30cm。

每种料按3种铺土厚度、3种碾压遍数进行9种情况组合，共分9个碾压单元，每个单元尺寸6m×10m，周边填3m宽约束料，场地布置如图4所示。40第四十页，共58页。41第四十一页，共58页。§7.5粗粒土的击实性42第四十二页，共58页。§7.5粗粒土的击实性43第四十三页，共58页。§7.5粗粒土的击实性44第四十四页，共58页。§7.5粗粒土的击实性45第四十五页，共58页。§7.5粗粒土的击实性46第四十六页，共58页。§7.5粗粒土的击实性47第四十七页，共58页。§7.5粗粒土的击实性48第四十八页，共58页。§7.5粗粒土的击实性49第四十九页，共58页。§7.5粗粒土的击实性50第五十页，共58页。§7.5粗粒土的击实性51第五十一页，共58页。5.2碾压机具

碾压设备是核心，必须认真选择。对于堆石坝料应选取重型振动碾进行施工。振动碾通常可分为自行式和牵引式两大类。

在施工时，要求自行式与牵引式的行走速度都是控制在5km/h以内，因此二者的工作速度是一样的。但自行式振动碾的压实有效净重仅是其总重的50～60%，如15t自行式振动碾，有效净重仅10t，最大离心力约为23t，对坝料施加的动、静力总和为33t。而15t牵引式振动碾有效净重为15t，最大离心力为38t，对坝料施加的动静力总和为53t，是自行式振动碾的1.6倍。基于上述原因，在混凝土面板堆石坝施工中，对主堆石区多采用重型（＞15t）牵引式振动碾进行碾压。这不但经济而且压实质量好。52第五十二页，共58页。碾压试验主要施工机械配置表序号机械名称规格型号单位数量1液压反铲挖掘机2.0m3台12装载机ZL50B台13推土机TY220台14自卸汽车20T辆25自行振动碾25t台153第五十三页，共58页。根据坝料的分区，按不同铺料厚度、碾压遍数进行试验，其场次及参数组合见表。5.3试验场次及参数组合填筑分区碾压场次料源铺料厚度（cm）碾压遍数（n）碾压设备垫层区9垫层料加工场30/40/506/8/10自行式碾过渡料区960/80/1006/8/10自行式碾主堆石区9C1料场60