试论土坝坝壳砾石料碾压试验

试论土坝坝壳砾石料碾压试验

颜清冬

四川清和水利水电工程设计有限公司四川成都610000

【摘要】本次碾压试验选择某水库拦河坝作为试验背景，对土坝坝壳砾石料碾压试验进行分析。众所周知，施工填筑与土坝质量的优劣直接相关，为了保证施工填筑可以与设计要求相适应，展开土坝坝壳砾石料碾压试验很有必要。笔者从将土坝坝壳砾石料碾压试验分解为试验目的、需要的机具、试验步骤与方法以及测定干容重等不同方面，展开了详细的分析和探讨，希望本文可以为相关人士的研究提供一些借鉴与参考。

【关键词】土坝；坝壳；砾石料碾压试验

土坝质量的好坏与施工填筑之间存在着直接的关系，利用碾压试验可以使设计要求得到满足，从而得到设计要求中需要的填筑料，这样才能确定合理的施工参数，对施工措施与施工工艺进行合理的选择。下面笔者就通过试验的形式，结合自己多年来的施工工作经验，对土坝坝壳砾石料碾压的过程进行具体分析。

1课题由来

某水库蓝河坝是一座非常著名的土石混合坝，这座水库蓝河坝主要由粘土夹碎石、中粗砂反滤层、粘土心墙等部分组成。土坝的质量与施工填筑的过程直接相关，为了对施工填筑的质量、验收环节对设计要求的满足进行保证，应该在施工过程中对合适的施工参数进行选择，并在施工过程中在保证质量的前提下加快施工进度，在得到水库工程监理处、设计院等单位同意之后，与土坝下游坝体断面填筑相结合展开砾石料碾压试验。

2砾石料碾压试验的目的

进行砾石料碾压试验的目的可以从以下几方面进行分析：首先，通过碾压试验对坝料设计标准的合理性进行核实；其次，对合适的施工碾压参数进行选择；第三，针对填筑措施与填筑工艺进行进一步的分析和研究。

3选择碾压试验主要机具

表1碾压试验主要机具的选择

图1碾压试验场地布置示意图

4.2选择料场

应与坝料设计要求以及实际情况相结合，对溢洪道开挖的碴进行选择。

4.3确定各试验参数

在实际工作中，与以往的施工经验相结合，根据振动碾的压实特性，在实验过程中可以对各施工参数进行以下估定：1）铺料的厚度（h）共有3种类型，分别是1.0m、1.2m、1.4m。在试验过程中应将那些大于铺料厚度2/3粒径的块石剔除出去；2）碾压的遍数也有3种类型，分别是4遍、6遍和8遍。

4.4地基处理以及布置试点

在铺料之前应保证试验场地清基能够与设计要求相符合，工程验收之后，应对场地进行平整压实，并对场地的起始高程进行测量。在试验过程中需要将试验场地布置成为方格网的形状，并将网点作为实测点。方格网的尺寸是6.0m×6.0m，同时网点与边线之间的距离应该不小于3m，在试验过程中需要将这些网点由实验区域外的边桩对其进行控制。此外，还要将几个带有刻度的钢筋柱设置在铺料边线上，通过这种方式对铺土的厚度进行控制。

4.5铺料、碾压以及取样环节

4.5.1铺料

在开始铺料之前应对取样网点的实际地基高程进行测量，再将白灰撒在网点上，这样一来在碾压高程测量过程中就会更加方便。采用占进法进行铺料，同时使用自卸汽车对物料进行运输，并利用推土机完成平整工作，最后用钢筋柱对铺料的厚度进行控制。试验场地已经被分成了三块，三块场地的铺料厚度分别为1.0m、1.2m、1.4m。

4.5.2

在开始碾压之前应对已经平整好的砾石料进行一遍静压，然后对其取样试验点高程进行测量，进而对初始高度进行确定。

采用进退错距法进行振动碾压，搭接的宽度是0.5m，当完成4遍碾压之后可以停止碾压，并按照网点进行取样，取样结束以后将其填平，再进行两遍的持续碾压，当碾压遍数达到6遍之后可以停止碾压，并按照网点进行取样，取样结束以后将其填平，再进行两遍遍的持续碾压，碾压8遍以后可以停止碾压，并按照网点进行取样，整个铺土过程就这样完成了。以上描述主要是其中一种铺土厚度来说的，其他两种铺土厚度的做法与其相同。

4.5.3取样

当碾压遍数达到事先估定的值以后，可以进行挖土取样，采用灌水法对容量进行测定，并对孔隙率进行计算。在取样之前应该对取样网点压实以后的高程进行测量，与其对应点的高程差就是需要掌握的压缩变值。在取样的过程中，应严格按每个碾压遍数中的取样网点图展开取样。在开始挖试坑的时候应使用铁铣将地面仔细的铲平，然后利用水平尺对其坑面是佛平整进行检查，如果在检查过程中遇到困难，应增加套环继续进行检查。最佳的试坑大小为最大粒径的3~5倍，取样的数量应该在7个或者7个以上。以上描述主要是其中一种铺土厚度来说的，其他两种铺土厚度的做法与其相同。

5对干容重进行测定

测定干容重的过程中需要对灌水法进行使用，具体的做法是：在坑内铺上一层塑料薄膜，然后向坑中灌水，一直到将坑灌满即可，对灌水的体积进行测量。将砾石从坑中取出，并对这些取出的砾石进行称量，并对其进行颗分，最后测算砾石的含水量。如果在5mm以内需要使用烘干法，如果在5mm以上使用面干法。严格按照干容重的公式对干容重进行计算。

在铺料厚度、压实遍数以及干容重三者之间的关系中，与设计压实容重相结合，就可以对不同铺料厚度进行检查，并得到与之对应的压实遍数n1，n2，n3。然后与单位压实遍数的压实厚度展开对比分析，用h1/n1、h2/n2、h3/n3的方式进行比较，其中结果最大的就是最合理的，也是最经济的一种。但是，值得注意的是，在实际生产过程中对碾压方式的选择，需要同时综合压实遍数、铺土厚度等多种因素以及试验才能进行确定。

6碾压试验试坑结果

上文中的最优含水率与最大干密度都是通过三点击实得到的，结合上表可知选择的最大干密度是1.71g/cm3，最优含水率为19.8%，粘土碾压8遍的铺料厚度为40cm。

结语：

综上所述，通过本次土坝坝壳砾石料碾压试验证明，指定砾石料料场中的石料都是合格的，可以达到设计要求中的干容重值，同时也证明了设计标准的合理性。此外，通过本次碾压试验也可以对碾压施工参数进行确定，铺土厚度（h）最好可以取1.2m，同时碾压遍数（n）最好可以取为6。总之，这次碾压试验中得到的成果在实际水库土坝坝壳砾石料填筑施工过程中发挥了重要的控制性作用，同时对施工填筑过程起到了很到的指导性作用，达到了预期的目标，这种方法值得进行广泛的推广与应用。

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