通过西藏旁多水库碾压试验选择最优施工参数

通过西藏旁多水库碾压试验选择最优施工参数摘要：西藏旁多水库坝体填筑，在不同高程部位采用砂砾石与堆石两种材料，通过对填筑材料、试验方法等各项试验，来确定施工工艺和检测手段，并根据施工进度选择运输车辆和碾压设备，使大坝碾压填筑质量满足试验参数指标。关键词：大坝填筑碾压试验施工参数选择1、工程概况西藏旁多水利枢纽工程地处拉萨河流域中游，坝址位于林周县旁多乡下游1.5公里处，坝址以上控制流域面积16370km2。工程以灌溉、发电为主，兼顾防洪和供水，是拉萨河流域的骨干性工程，也是拉萨河干流水电梯级开发的龙头水库，迄今为止是西藏自治区最大的水利枢纽工程。旁多水库工程规模为大（1）型ⅰ等工程，水库总库容12.3亿立方米，电站装机容量16万千瓦，多年发电量5.99亿度，灌溉面积65.38万亩。工程控制范围覆盖拉萨市四县一区，总投资45.69亿元，建设工期六年。坝顶高程4100m，坝高72.30m，坝顶长1052m，顶宽12m，坝体上、下游坡均采用三级坡，上游坝坡1：2.6、1∶2.8、1∶2.5，在高程4076m和4061.27m处各设有2m宽马道；下游坝坡为1∶1.9、1∶2.1、1∶2.1，在高程4076m、4052m处各设有2m宽的马道。坝体高程4076m以上采用堆石填筑，上游坝体高程4065～4076m坝坡表面水平宽度30m范围采用堆石填筑，其他部位坝壳料采用砂砾石。上游坝脚处设有35m宽弃渣压重，压重顶高程4050.00m，坡度为1∶3.5。坝顶防浪墙高2.3m，防浪墙顶高程4101m，防浪墙底座与沥青砼心墙相连接。沥青砼心墙中心线位于坝轴线上游3m处，心墙顶高程4098.7m。沥青砼心墙与基础砼防渗墙采用砼基座连接。坝体高程4076m以上坝壳料采用堆石，高程4065m～4076m上游水平宽度30m范围坝壳料采用堆石，其他部位坝壳料采用砂砾石，堆石料与砂砾石料之间设堆石过渡层。大坝坝体填筑采用分期导流分期分区填筑，一期导流为束窄河床导流，利用左岸滩地地势较高、地形开阔平坦的特点，进行左岸滩地坝段的施工，河水由右岸主河槽过流；二期导流为隧洞导流，截流后，利用右岸导流隧洞过流。一期导流期间主要施工左岸漫滩和阶地处坝体（桩号：0+000～0+755）填筑，二期导流期间主要施工右岸预留210m宽河床部位坝体（桩号：0+755～1+052）填筑。左岸坝体填筑分四区组织施工。ⅰ—1区为上游4066.16m高程以下，临时填筑下游坡度为1：1.54，距心墙中线9m的位置起坡填筑范围，ⅰ—2区为坝体下游4052m高程以下，上游临时坝坡坡度为1：2，填筑范围距心墙中心线16m位置起坡，ⅰ—3区坝体为4032～4066.16m高程除去ⅰ—1区、ⅱ—2区的范围，ⅰ—4区为4066.16～4098.7m高程坝体范围。右岸坝体填筑分成四区组织施工，ⅱ—1区为上游围堰结构部分，顶部高程为4061.27m，临时填筑下游坡度为1：2，距心墙中线30m的位置起坡填筑范围，ⅱ—2区为坝体下游4052m高程以下，上游临时坝坡坡度为1：1.5，距心墙中心线57m位置起坡的填筑范围，ⅱ—3区为坝体4066.16m高程以下除去ⅱ—1区、ⅱ—2区余下的范围，ⅱ—4区为4066.16m高程以上到4098.7m高程坝体填筑范围。2试验项目及试验目的2.1试验项目坝体碾压填筑试验项目主要为：⑴砂砾石坝壳料；⑵砂砾石过渡料；⑶碎石过渡料；⑷堆石坝壳料，下游贴坡排水体填筑料采用弱风化以下新鲜洞挖料，粒径2～50cm块石，其填筑标准与大坝堆石坝壳料相同，按设计要求进行碾压试验。2.2试验目的碾压试验目的在相同施工条件下，对所采用的筑坝材料进行现场填筑和压实试验。确定符合施工实际需要的碾压参数，以最小的压实功能，取得最优的压实效果。⑴核实各种坝料设计填筑压实标准的合理性；⑵检验所选用的填筑压实机械的适用性及其性能可靠性，选择合适的碾压机械；⑶确定达到设计填筑标准的施工参数：如铺层厚度、碾压遍数、加水量等；⑷研究和完善填筑的施工工艺和措施；⑸制定填筑施工的实施细则；⑹提出有关填筑质量控制的技术要求和检验方法。3填筑碾压试验方法3.1施工材料设计砂砾石坝壳料用于坝体4076m高程以下部位，料场位于坝址上游约1.5km处的热振藏布河右岸ⅱ级阶地和河漫滩上。砂砾石坝壳料设计要求如下：⑴级配连续，粒径小于0.1mm颗粒含量不大于3%，含水量≯5%，不均匀系数cu≥15；⑵填筑压实标准：水上砂砾石的相对密度dr≥0.8，干密度γd≥2.19g/cm3；水下砂砾石的相对密度dr≥0.85，干密度γd≥2.22g/cm3。3.2填筑碾压试验资源配置砂砾石坝壳料在设计指定试验合格的料场，采用挖掘机取料装车，自卸车运输到现场，推土机摊铺，单钢轮双振幅压平碾。主要试验仪器设备有土工筛、容量桶、电子台秤、全站仪、薄膜、套环、烘箱、电子天平等试验装置3.3砂砾石坝壳料的铺筑砂砾石坝壳料取料在设计指定的料场，为确保填料级配的相对稳定，取料在同一地方进行，试验采用后退法卸料，推土机平料，局部辅以反铲，对骨料分离部位用反铲挖掘机将料散开，铺料厚度按照60cm→80cm→100cm的填筑顺序进行填筑，一个铺层厚度填筑、碾压和试验完成后进行下一个铺层厚度的填筑和试验。3.4碾压试验方法砂砾石坝壳料现场碾压试验项目主要包括碾压后的颗粒级配、压实密度试验、含水率、室内相对密度试验和干密度试验。具体试验方法如下：⑴在碾压前用全站仪记录每个单元观测点的坐标以及高程，碾压完成后再次观测每个单元观测点的高程，两次高程之差即为碾压前后的沉降量。⑵砂砾石坝壳料平整后，分别对铺料厚度进行了碾压试验；采用搭接长度20cm，先对整个条带进行静压2遍，再振动碾压6遍；在碾压过程中，振动碾的行车速度控制为ⅰ档。⑶密度试验湿密度试验采取灌水法进行，测点布置遵循随机性的原则，试坑直径按最大粒径3倍控制，试验深度按层厚取至压实层底部。测试时，先用水和塑料薄膜测出套环的体积，测完后挖坑，测出从坑中挖出的土的重量，再灌水测出试坑加套环的体积，减去先前测出的套环体积即为试坑的体积，根据挖土质量及试坑体积可以得到该试坑取样的湿密度。⑷颗粒级配试验颗粒级配试验采用筛析法，筛孔尺寸分别为0.075mm、0.1mm、0.25mm、0.5mm、2mm、5mm、10mm、20mm、40mm、60mm、80mm、100mm的土工筛，对于5mm颗粒在现场进行；对于5mm颗粒，采用四分法在室内烘干后，计算全料颗粒级配并绘制颗粒级配曲线。⑸含水率试验含水率试验与密度试验检测配套进行，试验方法采用烘干法，用取样盒在现场取土样，在室内用烘箱烘干，温度在105～110℃，烘干时间≮6小时。⑷密度试验通过用烘干法把试样含水率确定后，根据现场测定的湿密度，用湿密度与含水率加上1的和的比值即为干密度。对于粒径60mm的采用振动台法，对于大于60mm粒径的土采用替代法，根据现场选定特征级配或级配模型确定最大干密度及最小干密度。①最大干密度通过现场试验得到。在完成每个铺料单元干密度试验后，用灌水法得到砂砾石坝壳料的填筑碾压的最大干密度。②最小干密度采用固定体积法，最大干密度完成后，用试坑中挖出的砂砾石料和容量桶进行最小干密度试验。4试验结果4.1沉降分析从测量结果看，同一种铺料厚度，随着碾压遍数的增加沉降量也随着增加，当碾压遍数达到一定数量后，沉降量的增加幅度减缓。4.2室内试验⑴室内试验是根据设计提供的上包线、下包线级配，其级配曲线，在室内试验配置出相应的试样，室内烘干，备料采用等量替代法，试验方法采用振动台法，所用仪器包括振动台、试样筒、盖重及5mm～60mm土工试验筛，室内试验成果如下：上包线：最小干密度1.95g/cm3，最大干密度2.28g/cm3；下包线：最小干密度1.86g/cm3，最大干密度2.20g/cm3。从试验结果分析，设计上包线配料用试验所得的干密度较大，设计下包线配料所得的干密度较小，而在现场压实干密度试验中级配曲线接近下包线的取样点较小，从而对级配曲线接近上包线的取样点将较多。⑵干密度试验结果分析综合3种铺料厚度及不同碾压遍数压实干密度的试验结果，同一铺料厚度的压实干密度随着碾压遍数的增加，压实干密度也随着上升，当碾压遍数达到一定次数时，再增加碾压遍数，压实效果并不明显。参照其他工程施工经验，碾压遍数相同情况下，砂砾石坝壳料铺料厚度越厚，压实干密度越小。⑶颗粒级配试验分析从试验结果看，在同一料源所取砂砾石料碾压后坝壳料的级配曲线与碾压前的基本相同，表明碾压后只是表明一层被压碎，对整个砂砾石坝壳料的级配影响不大。⑶最大干密度与最小干密度砂砾石坝壳料填筑是在做完碾压试验后，用灌水法测试并取其干密度算术平均值为最大干密度；最小干密度用固定体积法进行，用最大干密度试验试坑中挖出的砂砾石料进行最小干密度试验，对其测得的干密度算术平均值为最小干密度。⑷沉降分析在远离碾压条带外用钢筋，在细绳上固定2个点，碾压前测出铺料厚度，及铺料表面和细绳布点处距离，碾压后再测一次碾压表面和细绳布点处距离，两次的距离差为沉降量。从检测结果看，同一种铺料厚度，随着碾压遍数的增加沉降量也随着增加，当碾压遍数达到一定数量后，沉降量的增加幅度减缓。5试验结论5.1大坝碾压参数的确定⑴设计参数复核通过在旁多砂砾石料场取料进行的两次大坝砂砾石坝壳料填筑碾压试验，进行的松铺60cm、80cm、100cm碾压6遍、8遍、10遍，实测干密度和相对密度均能达到设计指标。⑵填筑碾压干密度宜控制的范围根据对砂砾石坝壳料的填筑碾压试验数据分析，填筑干密度宜控制在2.23～2.26g/cm3之间，相对密度控制在0.8～0.9之间。⑶大坝砂砾石坝壳料填筑的施工参数选择根据设计给定参数和工地两次碾压复核试验结果，气温在零上时建议选用松铺厚度100cm，碾压10遍作为砂砾石坝壳料填筑碾压的施工参数，同时将松铺厚度80cm，碾压8遍作为砂砾石坝壳填筑碾压试验的备选参数；气温在零下时，建议选用松铺厚度80cm，碾压8遍作为砂砾石坝壳料填筑碾压的施工参数，同时将松铺厚度60cm，碾压6遍作为砂砾石坝壳填筑碾压试验的备选参数。5.2施工工艺及设备⑴坝料开采根据对旁多砂砾石料场复勘情况，料场局部存在上下层土料性质分部不均匀的情况，砂砾石坝壳料建议采用斜面与立面相结合的混合开采法，以避免料场上下层分部不均而引起的砂砾石坝壳料级配不稳定问题。⑵坝料运输、铺料及碾压坝料运输采用自卸车运输，在填筑碾压现场采用后退法和进占法相结合的卸料方法，平料采用推土机按照设计层厚进行平料。碾压采用振动平碾，用进退错距碾压法施工，振动碾行车速度不大于2km/h。5.3碾压试验参数的调整①若料场填筑料级配、碾压机具、施工工艺等发生变化，碾压施工参数应根据相关试验做相应的调整。②质量检测采用灌水法对干密度测试，建议试验人员选用无套环的方法测试。③为了更好的进行现场质量控制，对砂砾石坝壳料每30万方填料进行控制标准复核试验。当料场填筑料级配发生变化或在施工检测过程中出现较高频率异常情况时，随时复核控制标准，以便准确、真实的反应填料的实际压实效果。总之，在旁多水库坝体填筑施工过程中，根据试验确定出的压实干密度控制指标，严格按照施工技术规范和碾压施工参数执行，很好地解决了对不均匀砂砾料筑坝碾压的质量控制标准，工程施工质量优良。参考文献：[1]西藏旁多水利枢纽工程初步设计报告中水东北勘测设计研究院.2009.11.[2]《科学之友》2012第09期浅谈水库大坝施工技术应用（作者：陈良）[3]《城市建设理论研究》2011第21期水库大坝施工技术分析与探讨（作者：王力、吴秀梅）[4]《水科学与工程技术》2007年第s1期面板堆石坝填筑施工参数的选择（作者：杜志军）作者简介：朱田胜姓别：男（1964年6月出生）行政职务：总工职称：高工研究方向：从事水利水电工程施工与管理