湖北白蓮河抽水蓄能電站上水庫主壩工程填筑料的碾壓試驗_百度文

1、湖北白蓮河抽水蓄能電站上水庫主壩工程填筑料的碾壓試驗文章摘要： 無標(biāo)題文檔 白蓮河抽水蓄能電站位于湖北省黃岡市羅田縣白蓮河鄉(xiāng)境內(nèi)，白蓮河水庫右壩頭上游側(cè)。本工程為I等大（I）型工程，電站總裝機1200MW，裝有4臺單機容量為300MW的可逆式電動發(fā)電機組。其上庫擋水建筑物由1座主壩、3座副壩組成。主壩為混凝土面板堆石壩，座落在弱風(fēng)化巖體上中上部，最大壩高59.40m?；炷粱炷撩姘宥咽瘔芜^渡料全部利用引水發(fā)電系統(tǒng)開挖可利用料，勘探儲量完全可滿足大壩填筑要求，且?guī)r石室內(nèi)試驗成果表明，巖石主要物理力學(xué)指標(biāo)滿足筑壩要求。按照主壩土建工程I標(biāo)施工招標(biāo)文件要求，我部承.白蓮河抽水蓄能電站位于湖北省黃岡

2、市羅田縣白蓮河鄉(xiāng)境內(nèi)，白蓮河水庫右壩頭上游側(cè)。本工程為I等大（I）型工程，電站總裝機1200MW，裝有4臺單機容量為300MW的可逆式電動發(fā)電機組。其上庫擋水建筑物由1座主壩、3座副壩組成。主壩為混凝土面板堆石壩，座落在弱風(fēng)化巖體上中上部，最大壩高59.40m?；炷粱炷撩姘宥咽瘔芜^渡料全部利用引水發(fā)電系統(tǒng)開挖可利用料，勘探儲量完全可滿足大壩填筑要求，且?guī)r石室內(nèi)試驗成果表明，巖石主要物理力學(xué)指標(biāo)滿足筑壩要求。按照主壩土建工程I標(biāo)施工招標(biāo)文件要求，我部承擔(dān)填筑料的碾壓試驗工作，為施工提供經(jīng)濟、合理的施工參數(shù)。1.試驗依據(jù) 1.1主壩土建工程I標(biāo)施工招標(biāo)文件1.2大壩填筑施工技術(shù)說明書1.3主壩

3、生產(chǎn)性填筑碾壓試驗大綱2.試驗?zāi)康?核實3A料設(shè)計填筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的合理性；確定達(dá)到設(shè)計填筑標(biāo)準(zhǔn)的壓實參數(shù)與填筑工藝。3.壓實機械 根據(jù)過渡料的施工填筑要求，結(jié)合我部現(xiàn)有設(shè)備情況，試驗采用20噸自行式光面振動碾碾壓，其主要性能參數(shù)如下：碾重：20t碾壓寬度：2.13m激振力：220350KN振幅：1.9mm振動頻率：3033Hz工作速度：1.52.0 Km/h4.碾壓試驗規(guī)劃 4.1 壓實參數(shù)和試驗組合按照過渡料的設(shè)計壓實參數(shù)，擬定3A料碾壓試驗組合如下：鋪料厚度： 40cm60cm 80cm碾壓遍數(shù)： 6遍、8遍、10遍加水量： 5% 、10%、15%試驗采用淘汰法，預(yù)計分3輪（次）進(jìn)行27個組

4、合參數(shù)的試驗，并在其中選定最優(yōu)參數(shù)進(jìn)行復(fù)核試驗。4.2 試驗場地試驗場地布置在下游堆石區(qū)樁號0+120180、高程273m的填筑面上。先用3A料在填筑面上鋪壓一層，壓實合格（符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)）后將該層作為基層，然后在其上進(jìn)行碾壓試驗。試驗區(qū)面積按照試驗大綱中的圖示進(jìn)行布置。試驗組合界線用全站儀測量定點，劃定各試驗組合的區(qū)域。4.3 試驗壩料取自上庫堆存轉(zhuǎn)運料場，試驗前在料場進(jìn)行顆粒級配試驗。5.試驗概述 5.1 加（灑）水：分壩前加水和現(xiàn)場灑水，根據(jù)每車的裝載方量在壩前加水站加水，約為試驗加水量的2030%，用水表控制加水量。5.2 鋪料采用進(jìn)占法，推土機平鋪入倉，現(xiàn)場由質(zhì)檢員隨時用鋼卷尺測量控制

5、厚度。5.3 碾壓采用20噸光面振動碾進(jìn)退錯距法碾壓，工作速度控制在2 Km/h，錯距帶寬度大于0.4 m，碾壓遍數(shù)由現(xiàn)場試驗人員數(shù)記。5.4 試驗填筑、碾壓工作完成后，試驗員在預(yù)定位置挖坑取樣，檢測干密度、孔隙率等指標(biāo)；試驗采用挖坑灌水法。6.試驗成果整理與分析 6.1 過渡料碾壓試驗檢測結(jié)果統(tǒng)計表：見附表1。6.2 按照過渡料碾壓試驗檢測結(jié)果，對各參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，繪制參數(shù)間關(guān)系圖。圖1（按加水量10%）：A、B、C分別代表鋪料厚度40、60、80 cm。圖1中，在相同的加水量條件下，3種鋪料厚度的沉降量都在隨著碾壓遍數(shù)的增加在增大，沉降趨勢變化明顯，其中曲線B的沉降變化比較顯著。3A

6、料的最大粒徑為30 cm，在施工過程中，由于重型機械和車輛進(jìn)占法施工對填筑料形成先期碾壓，其初始沉降并不大。當(dāng)鋪料厚度為40 cm時，其最大粒徑超過層厚的%，沉降量變化不大；當(dāng)鋪料厚度為60 cm時，有效的振動碾壓使得沉降量隨遍數(shù)的增加變化明顯；而當(dāng)鋪料厚度為80 cm時，其沉降量雖然較大，但是此時多為顆粒之間填充空隙的沉降，其最終的壓實效果不如厚度40 cm和60 cm。圖2（按加水量10%）：A、B、C分別代表鋪料厚度40、60 、80 cm。圖2是選用加水量為10%的數(shù)據(jù)，繪制不同鋪料厚度時的壓實干密度與碾壓遍數(shù)的關(guān)系曲線。在圖中，干密度曲線呈上升趨，隨著碾壓遍數(shù)的增加，干密度在不斷的增

7、大。當(dāng)鋪料厚度為40 cm和60 cm時，經(jīng)過6遍碾壓后的干密度全部達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并且隨著進(jìn)一步的增加碾壓遍數(shù)，干密度仍在增大，說明過渡料具有良好的壓實效果；而鋪料厚度為80 cm時，碾壓6遍后的干密度比設(shè)計值低，雖然在碾壓10遍時干密度也達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，但是此時需要較多的碾壓遍數(shù)。圖3中（按加水量10%）：A、B、C分別代表鋪料厚度40 、60 、80 cm。圖3中，在碾壓遍數(shù)逐漸增加的情況下，孔隙率總體呈下降趨勢，曲線A、B變化比較明顯，孔隙率隨著碾壓遍數(shù)的增加在不斷的減小，在碾壓6遍時即可接近、達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。曲線C的變化趨勢不明顯，主要原因在于厚度增加，相同的碾壓遍數(shù)時孔隙率減小較少，這與

8、干密度的情況一致。6.3 過渡料碾壓試驗顆粒級配試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表：見附表2；過渡料碾壓試驗（統(tǒng)計）顆粒級配曲線圖：見附圖1；過渡料碾壓試驗前（料場）顆粒級配曲線圖：見附圖2；過渡料碾壓試驗后（最優(yōu)參數(shù)）顆粒級配曲線圖：見附圖3。6.4 由于碾壓試驗采用淘汰法，一邊做試驗一邊出結(jié)果，有效的提高了試驗進(jìn)度和效率，同時也對部分試驗組合進(jìn)行了淘汰，故干密度、孔隙率與含水率的關(guān)系曲線因試驗樣本不足，不能繪制。過渡料是新鮮的花崗巖石料，其吸水率不大、持水性不好，在壩前加水站加水僅對石料起到濕潤作用，向車廂內(nèi)石料加水過多，大部分水會流失，因此在壩前加水站加水約為20%30%比較合理。從試驗施工情況和現(xiàn)有試驗數(shù)

9、據(jù)來看，過渡料在加（灑）水后，特別是現(xiàn)場大量的灑水70%80%，可以將表層的細(xì)料沖散，使其較好的填充粗料間的孔隙，有效的改善級配，在振動碾壓下獲得較大的密度，加速施工沉降，從而使得干密度相應(yīng)的增大。7.復(fù)核試驗7.1 復(fù)核試驗組合參數(shù)經(jīng)過對碾壓試驗檢測結(jié)果的統(tǒng)計分析，結(jié)合各試驗參數(shù)之間的變化關(guān)系，對干密度和孔隙率兩項均達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的試驗組合進(jìn)行篩選，選定以下3個組合進(jìn)行復(fù)核試驗：鋪料厚度（cm）406060碾壓遍數(shù)（遍）6810加水量（%）101057.2 復(fù)核試驗復(fù)核試驗仍在試驗場地上進(jìn)行，其施工、試驗等均按以前方法實施。各復(fù)核試驗組合在碾壓完成后進(jìn)行挖坑取樣。復(fù)核試驗完成3個組合，取樣9個

10、。7.3 復(fù)核試驗參數(shù)及試驗檢測結(jié)果：見附表3。復(fù)核試驗結(jié)果顯示，按照干密度和孔隙率兩項壓實控制指標(biāo)篩選的3個試驗組合全部達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，則最終的施工參數(shù)需要從施工工序流程和施工便利性等方面加以選擇。7.4 最優(yōu)參數(shù)時干密度、孔隙率數(shù)據(jù)的頻率統(tǒng)計分析圖4：最優(yōu)參數(shù)時干密度（18個，含復(fù)核試驗）的頻率分配。圖5：最優(yōu)參數(shù)時孔隙率（18個，含復(fù)核試驗）的頻率分配。圖4和5是對所有最優(yōu)參數(shù)時干密度、孔隙率數(shù)據(jù)的頻率統(tǒng)計。圖中表明，現(xiàn)存于上庫堆存轉(zhuǎn)運料場的過渡料，選用合適的施工參數(shù)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶钪雺菏┕?，完全可以達(dá)到甚至高于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。需要指出的是，由于試驗中是按照是干密度和孔隙率雙重指標(biāo)控制、選擇，即

11、使有干密度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（2.10g/cm3）的試驗參數(shù)，但是其孔隙率卻不能達(dá)到（20.0%）。通過對試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，在干密度至少要達(dá)到2.15g/cm3的情況下，其相應(yīng)的孔隙率才能合格；即在干密度合格時（2.10g/cm3），仍需要通過增加碾壓遍數(shù)來使孔隙率達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。圖6：最優(yōu)參數(shù)時（18個，含復(fù)核試驗）不同含砂量的干密度頻率分配。圖6是對所有最優(yōu)參數(shù)時不同含砂量的干密度分布統(tǒng)計?，F(xiàn)存于上庫堆存轉(zhuǎn)運料場的過渡料中含砂量不足（約在3.0%6.0%）、存在超徑石（約10%）；但是對碾壓試驗數(shù)據(jù)分析，在含砂量達(dá)到4.0%左右時，其干密度較易達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。由于含砂量較低，從而導(dǎo)致了如圖4、

12、圖5的情況，在干密度合格的情況下，其孔隙率不合格，需要增加碾壓遍數(shù)使石料顆粒更為密實以降低孔隙率，同時部分石料破碎后的細(xì)小顆粒對孔隙有一定的填補作用。8.碾壓試驗結(jié)論 8.1 過渡料碾壓試驗，是嚴(yán)格按照設(shè)計填筑壓實指標(biāo)，依據(jù)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程和碾壓試驗大綱，周密安排、科學(xué)組織實施的。對設(shè)計壓實參數(shù)進(jìn)行了循環(huán)淘汰試驗，選擇出最優(yōu)參數(shù)組合進(jìn)行復(fù)核試驗，以做進(jìn)一步的驗證。在試驗中，通過大量的現(xiàn)場試驗，對試驗過程中發(fā)生的現(xiàn)象、存在的問題，深入地進(jìn)行觀察和分析，改進(jìn)和完善施工作業(yè)工藝，最終完成了碾壓試驗工作。8.2 經(jīng)過對比分析，結(jié)合料源狀況、施工設(shè)備、施工工藝等具體情況，按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行過渡料的填筑施工和

13、質(zhì)量控制，基本可以達(dá)到施工規(guī)范和質(zhì)量要求，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)具有一定的合理性。但是從碾壓試驗中反映出的問題和堆存料場過渡料顆粒級配的情況分析，目前堆存料場的過渡料級配不良，特別是存在超徑石和含砂量不足的問題。按照設(shè)計提出的過渡料顆粒級配進(jìn)行填筑，碾壓干密度達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，孔隙率應(yīng)同時達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；但是堆存料場現(xiàn)有過渡料顆粒級配與設(shè)計級配范圍不一致，導(dǎo)致施工中在干密度達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，需要繼續(xù)增加碾壓遍數(shù)來補償因超徑石和含砂量不足引起的孔隙率過大問題，并且即使干密度和孔隙率達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，也不能完全與施工圖紙級配要求一致。根據(jù)此情況，是否可以適當(dāng)?shù)膶^渡料干密度、孔隙率控制標(biāo)準(zhǔn)予以調(diào)整，并根據(jù)實際情況對過渡料級

14、配范圍適當(dāng)調(diào)整，或者在過渡料中適量摻配細(xì)顆粒料以達(dá)到設(shè)計的顆粒級配要求，請監(jiān)理協(xié)調(diào)考慮。8.3 按照復(fù)核試驗結(jié)果，通過施工工序流程和經(jīng)濟效益等方面的對比分析，確定在目前的料源情況下，同時滿足干密度和孔隙率的施工填筑壓實參數(shù)為：鋪料厚度60cm、加水量10%、碾壓8遍，振動碾工作速度2Km/h，進(jìn)退錯距大于0.4m?？紤]到現(xiàn)場施工填筑鋪料60cm時，其壓實厚度與堆石區(qū)、墊層區(qū)不能很好的搭接，容易造成過多的高差臺階（約1020cm）和接縫。根據(jù)鋪料厚度60cm時的沉降計算，在現(xiàn)場鋪料控制時可以適當(dāng)?shù)膶伭虾穸冉档偷?0cm，其他參數(shù)仍按照選定的壓實參數(shù)控制施工，在鋪料厚度減少，壓實參數(shù)不變情況下，

15、更能保證填筑壓實后的干密度和孔隙率滿足要求。8.4 過渡料施工作業(yè)工藝（1）加（灑）水。加水站采用高位壓力花管淋噴、水表計量。單車按車載方量計算加水量后，在加水站淋灑20%30%，剩余加水量在填筑現(xiàn)場碾壓前灑水?？紤]到高峰填筑強度的要求，設(shè)計單車加水時間控制在1分鐘內(nèi)。（2）過渡料的填鋪。填鋪施工采用進(jìn)占法，邊鋪邊平。攤鋪時要減少推平次數(shù)，避免反復(fù)；必要時對集中的卵塊石進(jìn)行分散；對于裝運到壩面的超徑石應(yīng)清除填筑區(qū)外。鋪料應(yīng)按照試驗確定的厚度嚴(yán)格控制，現(xiàn)場隨時用鋼卷尺監(jiān)測量控。（4）碾壓。過渡料的施工作業(yè)中，碾壓是最重要的環(huán)節(jié)。在鋪平后要均勻的灑一遍水（灑水量約為70%80%），使細(xì)料進(jìn)入粗料間的孔隙，在振動碾壓時容易沉降和密實。灑水完成后按照試驗確定的遍數(shù)進(jìn)行碾壓，碾壓采用進(jìn)退錯距法，速度控制在2 Km/h以內(nèi)，錯距寬度大于0.4 m；當(dāng)振動碾壓前進(jìn)和后退的碾轍基本重合時，記碾壓遍數(shù)N=2遍，不重合或錯向則只能記為N=1遍；根據(jù)現(xiàn)場施工情況，碾壓遍數(shù)需要施工人員數(shù)記控制。（5）3B、3A填筑區(qū)間結(jié)合部位處理。按照設(shè)計要求，各填筑區(qū)要平起施工，均衡上升，但是3B、3A填筑區(qū)的石料技術(shù)指標(biāo)要求不同，因此對于3B、3A填筑區(qū)間結(jié)合部位需要進(jìn)行施工處理。主要采用細(xì)料向粗料侵占施工，即3A料向3B料侵占填筑的施工方法，以確保結(jié)合部位的壓實質(zhì)量，侵占填筑寬度應(yīng)控制在允許的公差范圍