碾压实验方案.docx
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碾压实验方案
碾压实验方案
一标段（枢纽项目）
沥青混凝土心墙堆石坝
碾压试验方案
试验：
编写：
审核：
碾压实验方案
朝门水库工程施工一标段（枢纽项目）项目部
二零一五年十一月
古蔺县朝门水库大坝
沥青混凝土心墙堆石坝碾压试验方案
一、工程概况
古蔺县朝门水库工程位于泸州市古蔺县赤水河二级支流断头河倒流河上，坝址区位于古蔺县鱼化乡、金星乡交界处的宋家坪～河沟头河段上，坝址区河段大地坐标：
东经106°00′57″～106°01′14″；北纬27°54′42″～27°54′52″。
朝门水库坝址控制流域面积10.4km2。
坝址区距金星乡及古蔺县城的距离分别为8km、65km，目前仅坝址右侧有乡村公路通至坝肩，交通不甚方便。
朝门水库工程是一座以灌溉及人畜饮水为主的烟区水源工程。
工程主要由大坝枢纽及渠系组成，水库总库容543万m3。
其中水库枢纽工程包括拦河大坝、溢洪道、取水洞、放空洞等建筑物。
拦河大坝为碾压式沥青砼心墙石渣坝，最大坝高37.5m，坝顶长156m，坝顶宽8.00m，坝顶高程1076m。
溢洪道工程为岸边正槽式，采用底流消能，全长157.5m，进口高程1073.83m。
放空隧洞位于大坝左岸，进口高程1048.0m，出口高程1043.2m，全长123.15m。
泄洪放空洞由引渠段、闸室段、有压隧洞洞身段组成，与溢洪道共用消力池。
取水隧洞位于右岸，进口底板高程1051.6m，出口高程1051.0m，全长131.5m。
由引渠段、岸塔式取水口、洞内消能段、无压隧洞洞身段组成。
二、坝区工程地质概况
工程区大地构造上位于扬子准地台滇黔褶皱区之娄山关坳陷褶皱南部段，构造位置在四川沉降带及泸州隆起以南，黔中隆起以北，黔江隆起以西，平行展布为一向南突起的弧形构造，由若干个不同方向的褶皱群所组成。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）及其国家标准第Ⅰ号修改单（2008），场地地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度。
工程区构造稳定性好。
库区以侵蚀构造地貌为主，局部为岩溶地貌。
库盆主要由志留系下统石牛栏组泥质灰岩、灰岩夹泥岩及钙质粉砂岩组成，库岸基岩裸露，呈陡坡。
库区内风化带以下的灰岩类岩体裂隙稀少，岩溶不发育，岩体透水性微弱，库岸主要以岩质库岸为主，其次以土质库岸。
水库蓄水后，库岸整体稳定性较好，但在库水反复作用下，存在小方量垮塌的可能，但其对水库正常运行影响较小。
工程区内无矿藏、文物淹没问题。
坝址区属低山峡谷地貌，沟谷形态属略不对称“V”形谷，岩性简单，主要是志留系中下统韩家店群的泥岩夹泥灰岩、结核状灰岩；两岸基岩多裸露，沟谷分布较薄的冲洪积之含碎砾的粉质粘土、粘土等。
属单斜构造，岩层产状缓，倾下游偏右岸；地下水以孔隙潜水及基岩风化裂隙水为主，河床段岩体内局部存在承压水。
三、碾压试验依据、目的与任务
1.依据
1.1合同文件。
1.2施工进度安排
1.3料场岩性实际情况
1.4国家及部门现行的施工规范、技术规范。
1.4.1《土工合成材料应用技术规范》GB50290—98；
1.4.2《土工合成材料测试规程》SL/T235—1999；
1.4.3《水利水电土工合成材料应用技术规范》SL/T225—98；
1.4.4《碾压式土石坝施工规范》DL/T5129—2001；
1.4.5《土工试验规程》SL237-1999。
1.4.6《水利水电工程施工组织设计规范》。
1.4.7《水利水电工程岩石试验规程》SL264-2001。
2.碾压试验的目的和要求
现场碾压试验目的在于根据所使用的碾压堆石料、碾压石碴料、过渡料的岩性，确定铺层厚度，进料方式，平料方式，加水量，碾压遍数，力求得到最佳压实效果。
以满足设计要求的最大干容重，最小空隙率及渗透系数等。
通过试验，得出最佳组合结果，作为大坝正式填筑施工的依据，也是作为质量控制的有力手段之一。
2.1核实坝料设计填筑标准的合理性
2.2确定坝料压实方法
2.2.1压实机械的选型
2.2.2机械设备参数的选定
2.2.3坝料施工参数的确定
2.2.4分析坝料施工工艺，优选合理的坝料填筑程序和坝料、机械设备最佳组合。
3.碾压试验任务
碾压试验的主要内容如下：
3.1碾压堆石料
坝体堆石料碾压试验应进行铺料方式、铺料厚度、振动碾的类型及重量、碾压遍数、行车速度、铺料过程中的加水量等碾压施工参数的试验，在复核试验中应测定压实层的空隙率、干密度和渗透系数以及碾压后堆石料的颗粒级配。
3.2过渡料
过渡层料现场碾压试验应进行铺料方式、铺料厚度、振动碾的类型及重量、碾压遍数、行车速度、铺料过程中的加水量等碾压施工参数的试验，在试验中应测定压实料的孔隙率、干密度和渗透系数以及碾压后过渡层的渗透系数。
3.3碾压石碴料
坝体石碴料碾压试验应进行铺料方式、铺料厚度、振动碾的类型及重量、碾压遍数、行车速度、铺料过程中的加水量等碾压施工参数的试验，在复核试验中应测定压实层的空隙率、干密度和渗透系数以及碾压后堆石料的颗粒级配。
各坝料施工参数优选后，进行心墙土料与反滤层、反滤层与过渡层、过渡层与坝壳堆石料之间的填筑程序、压实方法等施工方法试验。
四、坝体主要填筑料源开采料场和设计指标
1、填筑料源
根据现场实际地形、征地以及施工情况，开采料场为：
1.1坝址左岸料场及下游新增料场。
1.3开采料场地质状况
由于特殊地质条件影响，倒流水左岸料场不能满足填坝的要求，故此次碾压试验中，只复核新增料场。
2、堆石料参数和设计技术指标及要求
坝体填筑除满足规范要求外，还需满足以下要求：
坝体上、下游堆石区的堆石料：
坝址下游左岸料场开采新鲜灰岩筛选加工，最大粒径不超过600mm，小于5mm颗粒数量低于20﹪，小于0.075mm颗粒含量不大于5﹪，填筑后干密度2.20g/cm3，孔隙率25﹪。
设计渗透系数大于1.0×10-3cm/s。
坝体下游石渣的碾压石渣料：
大坝、溢洪道及隧洞开挖的泥岩石渣筛选加工，最大粒径不应超过500mm。
填筑后干密度2,18g/cm3，孔隙率25﹪。
沥青心墙两侧过渡料：
砂砾石筛选加工，要求连续级配，最大粒径不应超过80mm，粒径小于5mm含量控制在25﹪左右，小于0.075mm的含量不大于5﹪，设计干密度2,18g/cm3，孔隙率21﹪。
坝体石渣堆石分区过渡料：
坝址下游左岸料场开采弱~微风化灰岩筛选加工，连续级配，最大粒径不应超过50mm，粒径小于5mm含量控制在20﹪左右，小于0.075mm的含量不大于5﹪，设计干密度2,18g/cm3，孔隙率21﹪。
2.4设计控制参数
分区
控制级配
铺筑厚度（cm）
控制干密度（g/cm3）
备注
最大粒径（mm）
小于5mm粒径含量（%）
碾压堆石料（A1、D）
800
10-15
80
2.20
碾压石渣料（A2）
600
20-30
60
2.18
过渡料（B）
80
25-35
20
2.18
说明：
过渡料B区含B1、B2、B3区。
五、试验场地选择及试验时间
1、试验场地选择
根据目前施工进度、现场实际地形条件等情况，试验场地拟设置在2#弃渣场，面积600m2以上。
根据施工布置，各试验场地交通、面积均能满足试验和规范要求。
2、现场试验时间：
堆石料碾压试验2015年11月10日～2015年11月30日。
六、碾压设备选用
根据设计要求、填筑料的特性，碾压试验选用柳工压路机（型号：
620A），其机械性能参数见下表：
自 重（kg）
功率（kW）
振动频率（Hz）
振 幅（mm）
激振力（kN）
碾筒直径（mm）
碾筒宽度（mm）
20000
128
30/32
2.0/1.0
420/210
1555
2130
其适用过渡料、堆石料和石渣料的碾压，能满足大坝填筑及碾压试验要求。
七、碾压试验
7.1压实参数和试验组合
坝体填筑施工前，对堆石料、过渡料和石渣料分别进行碾压试验。
对坝体不同堆石区域的铺料方式、厚度、碾压机具或振动碾型号及重量、碾压遍数、铺料过程中的加水量、泥岩含量、碾压前后的级配、孔隙率和干容重等提出试验成果。
施工参数一经确定，不得擅自更改，所涉及的机械设备性能也不宜更改。
确需更换设备时，则其性能规格应一致。
7.2试验场地布置
堆石料、过渡料碾压试验场地选择在溢洪道右侧堆料场；接缝碾压试验过渡/堆石料选择在坝体填筑区进行。
7.2.1各坝料碾压试验需要场地条件
按照试验要求，确定各种坝料试验区场地面积见下：
过渡料：
30m×8m
碾压堆石料：
30m×10m
碾压石碴料：
30m×10m
7.2.2各坝料碾压试验需要场地面积和场地布置试验见《碾压试验场地布置示意图》
7.3试验方式
为了简化试验过程，在铺料方式、振动碾型号、振动碾速度固定（2km/h）的情况下，对铺料厚度、碾压遍数、铺料过程中的加水量等参数进行试验，取得相应的压实层孔隙率、干容重、沉降量和碾压前后的级配、泥岩含量、小于5mm的细粒含量、土料含水量等试验数据，从而确定最优施工参数。
7.3.1过渡料
铺料方式、铺料厚度、碾压机械类型、行走速度、碾压遍数、洒水与不洒水等施工参数试验。
各参数试验初拟参数如下：
铺料方式：
后退法
铺料厚度（数据为压实后厚度，需另考虑10%～15%的松铺系数）：
20cm、30cm、40cm
碾压机械类型：
柳工620A
行走速度：
2km/h
碾压遍数：
静2、振2、振4、振6、振8、振10
洒水量：
0%、5%、10%
7.3.2碾压堆石料
铺料方式、铺料厚度、碾压机械类型、行走速度、碾压遍数、洒水与不洒水等施工参数试验。
各参数试验初拟参数如下：
铺料方式：
进占法
铺料厚度：
60cm、80cm、100cm
碾压机械类型：
柳工620A
行走速度：
2km/h
碾压遍数：
静2、振2、振4、振6、振8、振10
洒水量：
0%、5%、10%
7.3.3碾压石碴料
铺料方式、铺料厚度、碾压机械类型、行走速度、碾压遍数、洒水与不洒水等施工参数试验。
各参数试验初拟参数如下：
铺料方式：
进占法
铺料厚度（数据为压实后厚度，需另考虑10%～15%的松铺系数）：
60cm、80cm、100cm
碾压机械类型：
柳工620A
行走速度：
2km/h
碾压遍数：
静2、振2、振4、振6、振8、振10
洒水量：
0%、5%、10%
7.3.4坝料间组合模式
7.3.4.1根据拟定铺料厚度进行碾压试验，坝料填筑参数组合模式见下表：
大坝填筑坝料组合最佳模数选择试验
编号
过渡料（cm）
堆石料（cm）
说明
1
20
80
4过-1堆
2
30
90
3过-1堆
3
40
80
2过-1堆
根据上述拟定组合模数，进行接缝碾压试验。
7.3.4.2坝料接缝碾压试验
接缝碾压试验的目的在于确定不同坝料接缝部位压实机具与方法，保证接缝部位的碾压施工质量。
主要方法见下表：
坝料运输设备选型表
接缝部位
施工设备及其方法
验证标准要求
过渡料/堆石料
柳工620A自行振动碾骑缝碾压
接缝部位两种坝料质量均满足要求
7.4碾压试验步骤
7.4.1场地平整
在进行碾压试验之前应进行场地平整和压实。
场地的平整度不得超过±15cm，基层的密实度应和坝体填筑的密实度基本一致，以减少基层对碾压试验的影响。
7.4.2现场试验
测量控制：
在铺料之前应在填筑面上布置测量控制网点，网点间排距为2×2m，并在铺料之前测量网点的起始高程；铺料后立即在网点上放置10×10cm厚度为10mm的钢垫板，按拟定的加水量洒水后碾压；测量不同碾压遍数时的高程，作为计算沉降量的依据。
碾压：
按拟定的碾压速度碾压，振动碾前进和后退时均碾压。
碾压时采用错距法碾压，错碾宽度根据拟定的碾压遍数确定。
取样检查：
用注水法在碾压面的测量网点附近挖坑取样，测定坝料的压实密度和压实后的级配。
7.4.3资料整理
根据测量结果和试验数据来整理碾压试验成果，并根据碾压试验成果的数据绘制如下关系曲线：
以铺料厚度H1为参数，绘制压实沉降值h与碾压遍数Ni的关系曲线；
以铺料厚度H1为参数，绘制干容重γd与碾压遍数Ni的关系曲线；
经过计算，绘制空隙率n与碾压遍数Ni的关系曲线；
绘制不同坝料各场试验的坝料级配曲线；
绘制在最优参数组合下，压实密度与加水量的关系曲线。
碾压参数的选定：
根据整理出的碾压试验结果来复核设计要求的压实干容重和空隙率，选择各种坝料的施工控制铺料厚度和碾压参数。
7.5碾压试验工程量
各种坝料分项碾压试验工程量见下表。
碾压各分项试验工程量
试 验 坝 料 名 称
参数优选试验（m³）
堆石料
720
石碴料
720
过渡料
270
接缝碾压试验
过渡料与堆石料接缝
/
八碾压试验资源投入
8.1、碾压试验施工机械设备
序号
机械名称
型号/规格
数量
备注
1
挖掘机
小松240
2台
2
装载机
柳工50C
1台
3
自卸汽车
20t
2辆
4
自卸汽车
2t
1辆
5
推土机
TY220
1台
6
压路机
JY20CJ
1台
7
洒水车
10m3
1辆
8.2、现场取样及试验设备
8.2.1水准仪1套
8.2.2取样及试验室内设备：
磅秤100Kg1台、电子称1台、烘箱1台、试验筛1套、塑料薄膜1卷、铁铲4把、水桶3个、大锤等。
8.2.3取水设备1套、试验用水采用龙潭溪河水。
九、碾压试验成果整理
试验完成后，按现场原始记录进行试验成果的整编，并将整编的试验结果上报监理、设计单位，同时结合工程的具体施工环境，条件提出以下结论：
9.1设计指标的合理性。
9.2各种坝料填筑的干密度控制范围。
9.3各种坝料的施工参数：
铺料厚度，碾压遍数，孔隙率等。
9.4各种坝料的试验参数：
最大干密度、湿密度、岩石饱和抗压强度等。
9.5其他的施工措施与施工方法。
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