觀文水庫工程壩體填筑現場碾壓試驗方案含力學性能試驗

1、觀文水庫工程瀝青混凝土心墻堆石壩壩體填筑現場碾壓試驗方案寧夏水利水電工程局觀文水庫工程項目部四川恒固建設工程檢測有限公司2014年6月19日批準:審核:編寫:1概述32方案編制依據33試驗目的34試驗材料技術要求35碾壓試驗參數及試驗層次組合46試驗場地選擇及布置47試驗用料48現場試驗方法及步驟88.1 試驗引用的規(guī)程規(guī)范88.2 試驗步驟88.2.1 試驗場地平整及壓實88.2.2 試驗場地的布置88.2.3 含水量調整88.2.4 材料的鋪筑88.2.5 碾壓88.2.6 壓實后的檢查試驗88.3 試驗方法99室內試驗99.1 物理性能試驗99.2 力學性能試驗99.3 室內試驗項目、組

2、數1010試驗設備及人員1011試驗報告1112試驗進度計劃1113質量保證措施121概述觀文水庫是以農業(yè)灌溉為主、兼顧鄉(xiāng)村供水等綜合利用的中型水利工程。工程由水庫樞紐和灌區(qū)渠系兩部分工程組成，該工程為田等工程，水庫樞紐主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，渠道為5級建筑物。水庫樞紐工程主要建筑物包括攔河大壩、岸邊溢洪道、取水(兼放空)隧洞等建筑物，攔河大壩為瀝青混凝土心墻堆石壩，最大壩高46.0m,正常蓄水位1090.00m,相應庫容1058萬m3,總庫容1348萬吊。壩體主要由瀝青混凝土心墻防滲體及壩殼填料組成，大壩填料主要有上游護坡下級配碎石墊層、上(下)游堆石料、瀝青混凝土心墻上(下)游

3、過渡層、弱風化灰?guī)r下游石渣料、強風化灰?guī)r下游石渣料、下游反濾料。壩殼料主要采用堆石料及石渣料分區(qū)填筑，堆石料主要采用陰陽山料場和壩址區(qū)開采的新鮮及微風化的灰?guī)r，石渣料主要采用陰陽山料場及壩址區(qū)開采的強風化和弱風化灰?guī)r。大壩上游壩殼采用以新鮮灰?guī)r為主的堆石料填筑，下游壩殼以1055.00m和1056.00m高程為界，1055.00m高程以下采用堆石料填筑，1056.00m高程以上采用以強、弱風化灰?guī)r為主的石渣料填筑,1055.001056.00m高程之間為1.0m厚的反濾料。2方案編制依據(1)碾壓式土石壩施工規(guī)范(DL/T5129-2001);(2)土工試驗規(guī)程(SL237-1999);(3)

4、相關設計文件。3試驗目的(1)核實壩料設計填筑標準的合理性；(2)確定達到設計填筑壓實標準的經濟合理的施工參數(包括碾壓設備類型、機械參數、施工參數)；(3)研究填筑施工工藝。(4)通過現場碾壓試驗，提出有關質量控制的技術要求和檢驗方法。4試驗材料技術要求依據設計文件，試驗材料技術要求見表4-1o序號分區(qū)名稱填筑材料因）P0.075（%）設計干密度（g/cm3）孔隙率（%）取大粒徑（mm）1上（下）游堆石料新鮮灰?guī)r<20<52.18<228002下游石渣料（弱風化灰?guī)r）弱風化灰?guī)r<25<52.18<215003下游石渣料（強風化灰?guī)r）強風化灰?guī)r<25&

5、lt;52.180194004下游反濾料新鮮灰?guī)r<35<52.20<20300表4-1堆石體分區(qū)主要填筑參數表5碾壓試驗參數及試驗層次組合（1）、碾壓機械類型本次試驗擬選用20噸振動平碾。（2）、試驗參數組合、現場取樣項目數量初步擬定碾壓試驗共計16場，具體組合見表5-1。瀝青混凝土心墻上（下）游過渡層碾壓試驗結合瀝青混凝土現場碾壓試驗實施，不在本次試驗方案規(guī)劃之中。6試驗場地選擇及布置試驗場地選擇在大壩上游左岸約100mft,下游反濾料試驗場地尺寸（18X19）米,堆石料、石渣料試驗場地尺寸（30X25）米，要求試驗場地地勢平坦，地基堅實。場地布置見圖1圖6。7試驗用料（1

6、）上（下）游堆石料：陰陽山料場新鮮的灰?guī)r（限制最大粒徑800mM（2）下游石渣料（弱風化灰?guī)r）：陰陽山料場弱風化灰?guī)r（限制最大粒徑500mm；（3）下游石渣料（強風化灰?guī)r）：陰陽山料場強風化灰?guī)r（限制最大粒徑400mm；（4）下游反濾料：陰陽山料場新鮮的灰?guī)r（限制最大粒徑300mm。表5-1現場碾壓試驗場次及試驗項目、數量場次試驗內容填料名稱碾壓機具碾壓遍數（n）每個組合取樣點數（個）鋪土厚度（cm）加水量（體積比）試驗項目、數量備注密度試驗級配試驗13碾壓試驗上（下）游堆石料振動平碾8、10、12380天然99一種料源。8、10、123100天然998、10、123120天然994復核試驗最

7、優(yōu)3最優(yōu)10%、15%6657碾壓試驗下游石渣料（弱風化灰?guī)r）振動平碾6、8、10360天然99一種料源。6、8、10380天然998、10、123100天然998復核試驗最優(yōu)3最優(yōu)10%、15%66911碾壓試驗下游石渣料（強風化灰?guī)r）振動平碾6、8、10360天然99一種料源。6、8、10380天然998、10、123100天然9912復核試驗最優(yōu)3最優(yōu)10%、15%661315碾壓試驗下游反濾料振動平碾6、8、10640天然1818一種料源。6、8、10660天然18186、8、10680天然181816復核試驗最優(yōu)6最優(yōu)10%、15%12123.5mx6m3.5m10m10mn=8n=

8、10n=1210m3.5m10m10m10m3.5m10m圖1堆石料輾壓試驗場地平面布置圖2x6m3.5mn、層厚最優(yōu)n加水量10%、層厚最優(yōu)加水量15%圖2堆石料復核輾壓試驗場地平面布置圖x6m3.5m10mn=6(8)n=8(10)n=10(12)10m圖3石渣料輾壓試驗場地平面布置圖3.5m2x6m3.5m10m10mn、層厚最優(yōu)n加水量10%、層厚最優(yōu)加水量15%10m3.5m5m8m5m3.5m5m8m5m圖4石渣料復核輾壓試驗場地平面布置圖x4m3.5mn=6n=8n=10圖5反濾料輾壓試驗場地平面布置圖x4m3.5mn、層厚最優(yōu)n加水量10%、層厚最優(yōu)加水量15%圖6反濾料復核輾

9、壓試驗場地平面布置圖8現場試驗方法及步驟8.1 試驗引用的規(guī)程規(guī)范(1) 土工試驗規(guī)程(SL237-1999)(2) 水電水利工程土工試驗規(guī)程(DL/T5355-2006)(3) 碾壓式土石壩施工規(guī)范(DL/T5129-2001)8.2 試驗步驟8.2.1 試驗場地平整及壓實試驗場地宜用與試驗相同的材料鋪筑40cm-50cm厚，平整碾壓密實，一般碾壓12遍15遍，對于反濾料要求試驗場地地表面不平整度不超過土5cm,對于堆石料、石渣料要求試驗場地地表面不平整度不超過土10cm=8.2.2 試驗場地的布置試驗場地劃分三個測試塊段，堆石料、石渣料每個測試塊段尺寸為6mx10m反濾料每個測試塊段尺寸為

10、4mx8m,取樣點均勻的分布在試驗場地內,并在試驗場地周圍布置固定的控制點，測量高程。另外堆石料、石渣料在每個測試塊段按1.5mx1.5m方格網、反濾料在每個測試塊段按1.0mx1.0m方格網布沉降測量點及預定取樣點，做好標記，測量高程。8.2.3 含水量調整堆石料、石渣料、反濾料均在攤鋪后按方量加水。8.2.4 材料的鋪筑堆石料、石渣料采用進占法填筑，反濾料采退鋪法填筑。推土機整平，鋪筑厚度誤差為鋪筑層厚度的土10%并測量高程，以確保填土松鋪厚度。8.2.5 碾壓采用進退錯距法碾壓，碾壓過程中振動平碾行車速度為2km/h3km/h,碾壓帶重疊部分符合要求。8.2.6 壓實后的檢查試驗8.2.

11、7 各種填料使用的運輸設備、卸料方式及鋪料方法。8.2.8 場次碾壓結束后，分別進行密度、含水率、顆粒分析試驗。8.2.9 后測量試驗場內均勻分布的取樣點及沉降點高程，計算壓實前后填土的厚度及沉降量；8.2.10 料、石渣料觀察記錄表面石料壓碎及堆石、石渣架空情況。8.3 試驗方法（1）密度試驗：堆石料、石渣料、反濾料試驗采用灌水法。灌水法試坑直徑反濾料按最大粒徑3倍控制，堆石料、石渣料以2倍3倍控制，試驗取樣應取至壓實層底部；（3）顆粒級配試驗：堆石料、石渣料、反濾料顆粒級配試驗采用篩析法。9室內試驗9.1 物理性能試驗堆石料、石渣料、反濾料進行如下室內物理性能試驗：（1）顆粒分析試驗：進行

12、土料全級級配試驗，并繪制級配曲線圖，計算不均勻系數和曲率系數；（2）含水率試驗：堆石料、石渣料、反濾料試驗采用烘干法或炒干法，計算全料含水率；（3）比重試驗：小于5mmt樣采用比重瓶法測定，大于5mmz組采用浮稱法測定，并根據級配計算全料比重。9.2 力學性能試驗（該項由業(yè)主委托檢測機構完成）堆石料、石渣料、反濾料進行三軸試驗、壓縮試驗及滲透變形試驗：（一）三軸試驗采用尺寸小300X600mm大型三軸儀；對代表級配（現場顆粒分析級配）超徑（>60mm勺顆粒）部分采用等量替代法處理；依據比重試驗結果，堆石料取孔隙率為22%石渣料（弱風化灰?guī)r）取孔隙率為21%石渣料（強風化灰?guī)r）取孔隙率為1

13、9%反濾料取孔隙率為20班參考現場密度試驗結果，確定試樣干密度；試驗周圍壓力為200800kPa（試驗最大周圍壓力由設計單位根據填筑料的高程以及上覆壓力確定）；試驗方法為飽和固結排水剪（CD,最終確定填筑材料的強度以及EU>EB模型相關參數。共4組。（二）壓縮試驗采用尺寸小500X250mm*：型壓縮儀，試驗壓力為0.053.2MPa（最后一級壓力大于土層實際壓力100200kPa）,壓力等級為0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、3.2MPa試樣制備方法同參照堆石料、石渣料、反濾料三軸試驗試樣制備方法；通過壓縮試驗，最終確定壓縮系數、壓縮模量。共4組。（三）滲透變形試驗采用

14、尺寸小300x600mm垂直滲透變形試驗儀進行試驗；試樣制備方法同參照堆石料、石渣料、反濾料三軸試驗試樣制備方法；通過滲透變形試驗，測定滲透系數和破壞坡降。共4組。9.3 室內試驗項目、組數室內試驗項目及組數見表9-1。表9-1室內試驗項目、組數料名顆粒分析含水率比重三軸壓縮滲透備注上（下）游堆石料33333111一種料源下游石渣料（弱風化灰?guī)r）33333111下游石渣料（強風化灰?guī)r）33333111下游反濾料6666311110試驗設備及人員（1）主要試驗設備、材料見表10-1。表10-1碾壓試驗主要設備、材料序號設備名稱型號單位數量備注1粗粒料土樣篩5mm100mmr套22土壤篩5mm0.

15、075mm套23烘箱r臺44磅秤500kg、100kg臺各15案不平10kg臺16電子磅秤150kg臺17電子天平臺48塑料膜4米X4米、6米X6米張各509灌水鋼環(huán)2.0m、1.4m、0.8mp臺各1加工10灌砂儀200mm臺111蒸儲水器臺112比重瓶(250/500/1000)ml個1413(10/20/50/100/250/500/1000/2000)ml個各214標準砂0.25-0.5mm:袋21520t自行式振動平碾臺116反鏟1.2m3臺117推土機234kw臺118裝載機ZL50臺119自卸車15t輛520自卸車20t輛521灑水車5t輛222雙排座汽車8t輛123大三軸儀30

16、0x600mm臺124大型壓縮儀500x250mm臺125垂直滲透儀300x600mm臺1(2)試驗人員計劃見表10-2表10-2碾壓試驗人員表序號姓名工種水利檢測注冊證書號檢測類別1先小束技術負責人JCY2012510281量測2鄧志華資料員JCY2012510039混凝土金屬3百試驗員JCY2012510236r巖土4白冰試驗員JCY2013510267量測備注僅允許有巖土檢測類人員從事本工程現場碾壓試驗并在原始記錄上簽字；試驗輔助工(由現場施工單位安排)。11試驗報告通過試驗獲得的試驗參數，整理匯總，提交以下成果：(1)壓實干密度(孔隙率)與碾壓遍數的關系；(2)壓實沉降量與碾壓遍數的關系曲線；(3)繪制最優(yōu)參數下干密度、孔隙率的頻率分配曲線與累計頻率曲線；(4)碾壓遍數與鋪土厚度的關系；(5)壓實干密度與加水量的關系；(6)各種填料室內試驗成果；(7)提出與各種填料相適應的碾壓設備及參數；(8)提出達到設計標準的施工參數：鋪土厚度、碾壓遍數、行車速度、錯車方式、加水量等；(9)施工工藝：上下土層結合面處理措施、鋪土、平土等。12試驗進度計劃本試驗計劃2014年6月底開始，歷時36天。根據目前料場情況和施工要求，碾壓試驗日程安排見表12-1。表121碾壓試驗日程安排廳P填料名稱場次密度試驗組數