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混凝土面板堆石壩填筑材料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)方法
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摘要:本文針對(duì)某混凝土面板堆石壩填筑材料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)的方法、機(jī)具組織、試驗(yàn)過程及成果整理等方面作出了具體的敘述。 關(guān)鍵詞:堆石壩 填筑材料 碾壓試驗(yàn)方法 一、項(xiàng)目概況 本文所述的混凝土面板堆石壩樞紐工程由鋼筋砼面板堆石壩、右岸岸坡開敞式溢洪道,右岸泄洪洞以及右岸取水口等建筑物組成。 鋼筋混凝土面板堆石壩壩高69.8m,壩長(zhǎng)192.136m,壩頂寬8.8m,上游壩坡為1:1.4,下游壩坡為1:1.6,大壩總填筑工程量為71萬(wàn)m3,其中分區(qū)料填筑工程量分別為:墊層料(含特殊墊層料填筑27605m3,過渡料填筑26460m3,主堆體料填筑462654m3,次堆體料填筑178094m3,大壩石料填筑8442m3)。大壩所用主堆石體填筑料均料場(chǎng)及大壩基礎(chǔ)開挖硅質(zhì)板巖組成。 填筑碾壓試驗(yàn)主要由設(shè)計(jì)單位牽頭,施工單位配合現(xiàn)場(chǎng)組織及實(shí)施,監(jiān)理人員全過程旁站監(jiān)理,業(yè)主派員參加。碾壓試驗(yàn)小組主要由設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人、施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人、勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院科研試驗(yàn)中心、工地試驗(yàn)室全體人員及參建各方派員參加組成。 本次試驗(yàn)經(jīng)建設(shè),監(jiān)理,施工單位的同意,在場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行;試驗(yàn)場(chǎng)地的平整,試驗(yàn)料的爆破開采、挖、運(yùn)、鋪、沉降方格網(wǎng)觀測(cè)、碾壓均由施工單位完成。本中心負(fù)責(zé)試驗(yàn)指標(biāo)及編寫試驗(yàn)報(bào)告。 二、試驗(yàn)?zāi)康募胺椒?/span> (一)試驗(yàn)?zāi)康模?/span> 1、核實(shí)壩體材料設(shè)計(jì)填筑標(biāo)準(zhǔn)的合理性及適宜性 2、檢驗(yàn)上壩材料顆粒級(jí)配及合理性評(píng)價(jià) 3、確定上壩材料施工最佳碾壓參數(shù) (二)試驗(yàn)方法: 碾壓試驗(yàn)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碾壓式土石壩施工規(guī)范》DL/T5129-2001《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50123—1999及水利部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)規(guī)程》SL237—1999執(zhí)行。密度檢測(cè)均采用有套環(huán)注水法方式進(jìn)行。 基層檢測(cè)采用2.0m直徑套環(huán),主堆石體材料采用2.0m直徑套環(huán),墊層料采用0.5m直徑套環(huán)。 三、碾壓試驗(yàn)試驗(yàn)機(jī)具介紹 (一)挖:用CAT320C型挖掘機(jī),其技術(shù)參數(shù)如下: 挖掘鏟斗容量:1.0m3 動(dòng)臂斗桿承載材料最大密度:2100kg/ m3 標(biāo)準(zhǔn)型行走裝置工作重量:19700kg 最大行駛速度:5.5km/h 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào):CAT®3066T型柴油發(fā)動(dòng)機(jī) 飛倫功率:103kw 138馬力 (二)運(yùn):用重慶產(chǎn)17T紅巖車,其技術(shù)參數(shù)如下: 型 號(hào):CQ3300T5F2 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率:206kw 驅(qū)動(dòng)形式:6×4 整車總質(zhì)量:30000kg 裝載質(zhì)量:17000kg 最高車速:78km/h 最大爬坡度:38% 最小轉(zhuǎn)彎半徑:20m 外形尺寸:7696×2500×3164 產(chǎn) 地:中國(guó).重慶 (三)鋪:宣化165型推土機(jī)推平,其技術(shù)參數(shù)如下: 型號(hào):T165 型式:液壓操縱履帶式 功率:121kw 最大牽引力:137.5KN 接地壓力:65.0kpa 最小轉(zhuǎn)彎半徑:3.9m 爬坡能力:縱向30° 鏟刀切削角:9° 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào):C6121ZG05a 推土機(jī)使用重量:17T 結(jié)構(gòu)重量:16.4T (四)水準(zhǔn)測(cè)量:用ZH AL-28X型水準(zhǔn)儀測(cè)量 (五)碾壓,用陜西水利機(jī)械廠生產(chǎn)的拖式振動(dòng)壓路機(jī):其技術(shù)參數(shù)如下: 型號(hào):YZT20 靜態(tài)振動(dòng)輪線壓力:980N/cm 動(dòng)態(tài)振動(dòng)輪線壓力:2250N/cm 外形:5592×2852×2165 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào):F6F913Z 產(chǎn)地:中國(guó)陜西 額定功率:95kw 重量:20T 速度:2~5km/h 激振力:450KN 振動(dòng)頻率:27.5HZ 最小轉(zhuǎn)彎半徑:5600mm 名義振幅:1.8mm 壓實(shí)寬度:2000mm 額定轉(zhuǎn)速:2500r/mim 四、試驗(yàn)材料介紹 試驗(yàn)材料均為T1m地層上灰?guī)r,其比重均為2.72。 (一)主堆石體料,在T1m地層上人工爆破,其位于溢洪道進(jìn)口段附近左側(cè)山巖體中,為中厚層灰?guī)r。爆破后顆粒級(jí)配經(jīng)篩分,dmax≤80cm,在設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)。 (二)次堆石體料,同上:dmax≤100cm,在設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)。 (三)主堆石排水體料,同次堆石體料。 (四)主堆石特殊碾壓料,主要從右岸上下層灌漿平硐洞挖石方而得,部分從溢洪道槽中厚層灰?guī)r一次性爆破開采而得。d max≤40cm,級(jí)配經(jīng)篩分,在設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)。 (五)過渡料,同上:d max≤30cm。級(jí)配經(jīng)篩分,在設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)。 (六)墊層料,從右岸坡石料場(chǎng)爆破開采而得,采用砂料機(jī),碎石機(jī)機(jī)制加工砂石料,根據(jù)試驗(yàn)砂石料配比,用裝載機(jī)拌和而得,d max在80~100mm,拌和后經(jīng)篩分,其級(jí)配在設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)。 (七)特殊墊層料,同上:d max≤40mm,拌和后經(jīng)篩分,其級(jí)配在設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)。 五、試驗(yàn)場(chǎng)地布置,基層處理及沉降方格網(wǎng)布置 試驗(yàn)場(chǎng)地經(jīng)建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位同意,在場(chǎng)外進(jìn)行,場(chǎng)地的處理采用施工廢料進(jìn)行大方量堆填,碾壓密實(shí)。試驗(yàn)場(chǎng)地寬20m,長(zhǎng)50m,碾壓機(jī)具為自行式振動(dòng)碾及拖式振動(dòng)碾,先用自行式振動(dòng)碾高檔碾壓8遍,然后又用拖式振動(dòng)碾高檔碾壓4遍(均是往返算一遍),然后進(jìn)行基層密度檢測(cè),共計(jì)挖坑5個(gè),其試驗(yàn)成果見“基層檢測(cè)試驗(yàn)成果匯總表”。 基層檢測(cè)試驗(yàn)成果匯總表試坑編號(hào) 試坑簡(jiǎn)述 含水量 (%) 密度 (g/cm3) 干密度(g/cm3) 干密度平均值(g/cm3) 備注 1# 試坑尺寸:2.05×1.7×0.9m級(jí)配較均勻,密實(shí) 4.0 2.26 2.17 2.23 2# 試坑尺寸:2.0×1.9×0.9m級(jí)配較好,密實(shí) 4.2 2.29 2.20 3# 試坑尺寸:1.9×2.0×0.9m級(jí)配較好,密實(shí) 4.0 2.33 2.24 4# 試坑尺寸:2.0×2.0×0.9m級(jí)配較好,密實(shí) 3.9 2.32 2.23 5# 試坑尺寸:2.0×1.9×0.8m級(jí)配較好,密實(shí) 3.8 2.39 2.30 從以上成果看,基層干密度均大于2.17(t/m3)(設(shè)計(jì)最大干密度),平均值2.23(t/m3)基層處理合格,滿足試驗(yàn)要求。 基層處理合格后,即進(jìn)行沉降方格網(wǎng)布置,方格網(wǎng)規(guī)格為2.0m×2.0m,方格網(wǎng)完成后即進(jìn)行方格網(wǎng)高程測(cè)量,最大值H=1.252m,最小值H=1.163m,高差為8.9cm,小于10cm,說明基層平整度滿足試驗(yàn)要求,于是按要求進(jìn)行分區(qū)。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),主堆石體料,次堆石體料,由于料最大粒徑較大,從而挖坑坑徑也大。故采用將試驗(yàn)場(chǎng)地沿寬度方向平分成兩個(gè)單元,兩個(gè)單元之間間隔2.0m的方式進(jìn)行。 在進(jìn)行其它料試驗(yàn)時(shí),由于料的最大粒徑較小,從而挖坑坑徑也較小,故采用將整個(gè)場(chǎng)地平分成4個(gè)場(chǎng)地的方式進(jìn)行,場(chǎng)地與場(chǎng)地之間在寬度上均間隔2m,在長(zhǎng)度上間隔6.0m。 六、上料方式,鋪料厚度及碾壓方式的確定 (一)上料方式,進(jìn)占法,梅花型堆料,用推土機(jī)推平。 (二)鋪料厚度,按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行(±10%)。 (三)碾壓方式,碾壓機(jī)具應(yīng)施工單位要求,用自行式振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓。根據(jù)以往工程的經(jīng)驗(yàn),采用直線行車往返錯(cuò)距式,重迭率為振動(dòng)碾壓輪寬的10%(即20cm),行車速度(受碾壓機(jī)具限制)用其最慢速度(2.86km/h)進(jìn)行碾壓。料推平后,經(jīng)沉降方格網(wǎng)觀測(cè),滿足設(shè)計(jì)鋪料厚度要求后,即進(jìn)行充分灑水,然后用跟水灑進(jìn)的方式進(jìn)行碾壓。碾壓時(shí)考慮料的情況,主堆石體料,主堆石排水體料,次堆石體料,采用往返算一遍的方式進(jìn)行,其余料采用往返各算一遍的方式進(jìn)行。受自行式振動(dòng)碾機(jī)具的限制(其只有一個(gè)高檔振碾功能),故除特殊墊層料(厚20mm)考慮全部用靜碾的方式完成外,其余均采用高檔動(dòng)碾的方式完成(主堆石特殊碾壓料也靜碾了2遍,然后高檔動(dòng)碾),每次碾壓試驗(yàn)完成后,均進(jìn)行清場(chǎng)處理,然后再在原基層上進(jìn)行下一次試驗(yàn)。 未進(jìn)行碾壓前后級(jí)配篩分試驗(yàn),挖坑數(shù)量每次均挖坑3個(gè);爆破試驗(yàn)篩分,每種料均進(jìn)行3組篩分。 七、各單元料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及其成果 (一)主堆石體料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及其成果: 試驗(yàn)場(chǎng)地寬9.0m,長(zhǎng)50m,設(shè)計(jì)鋪料厚度為80cm,實(shí)際鋪料厚度為82.9cm,其碾壓組合方式為:高檔動(dòng)碾2遍+高檔動(dòng)碾2遍+……,直至碾壓后干密度滿足設(shè)計(jì)要求為止。遍數(shù)計(jì)數(shù)方式為往返算一遍。 從試驗(yàn)成果看,高檔動(dòng)碾8遍后,即可滿足設(shè)計(jì)要求。 (二)次堆石體料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及其成果: 試驗(yàn)場(chǎng)地寬9.0m,長(zhǎng)50m,設(shè)計(jì)鋪料厚度為100cm,實(shí)際鋪料厚度為100.4cm。其碾壓組合方式為高檔動(dòng)碾2遍+高檔動(dòng)碾2+遍……,直至碾壓后干密度滿足設(shè)計(jì)要求為止。遍數(shù)計(jì)數(shù)方式為往返算一遍。 從試驗(yàn)成果看,高檔動(dòng)碾8遍后,即可滿足設(shè)計(jì)要求。 (三)主堆石排水體料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及其成果: 主堆石排水體料由于其設(shè)計(jì)要求同次堆石體料,只是干密度要求與次堆石體料略小,經(jīng)設(shè)計(jì)同意,參照次堆石體料成果提出,即次堆石體料高檔動(dòng)碾8遍后即滿足設(shè)計(jì)要求,而6遍時(shí)正好滿足主堆石排水體料的要求。故設(shè)計(jì)同意,不再進(jìn)行主堆石排水體料的現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)。同意采用次堆石體料碾壓試驗(yàn)成果。只是碾壓遍數(shù)改為6遍,具體取值即為高檔動(dòng)碾6遍時(shí)值。 (四)過渡料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及其成果: 試驗(yàn)場(chǎng)地寬6.0m,長(zhǎng)22.0m。設(shè)計(jì)鋪料厚度40cm,實(shí)際鋪料厚度43.3cm。其碾壓組合方式為高檔動(dòng)碾2遍+高檔動(dòng)碾2遍+……,直至碾壓后干密度滿足設(shè)計(jì)要求為止。遍數(shù)計(jì)數(shù)方式為往返各算一遍。 從試驗(yàn)成果看,高檔動(dòng)碾6遍后,即可滿足設(shè)計(jì)要求。 (五)墊層料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及其成果: 試驗(yàn)場(chǎng)地寬6.0m,長(zhǎng)22.0m。設(shè)計(jì)鋪料厚度40cm,實(shí)際鋪料厚度41.4cm。其碾壓組合方式為高檔動(dòng)碾2遍+高檔動(dòng)碾2遍+……,直至碾壓后干密度滿足設(shè)計(jì)要求為止。遍數(shù)計(jì)數(shù)方式為往返各算一遍。 從試驗(yàn)成果看,高檔動(dòng)碾4遍后,即可滿足設(shè)計(jì)要求。 (六)特殊墊層料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及其成果: 試驗(yàn)場(chǎng)地寬6.0m,長(zhǎng)22.0m。設(shè)計(jì)鋪料厚度≤20cm,實(shí)際鋪料厚度19.8cm。其碾壓組合方式為靜碾2遍+靜碾2遍+……直至碾壓后干密度滿足設(shè)計(jì)要求為止。遍數(shù)計(jì)數(shù)方式為往返各算一遍。 從試驗(yàn)成果看,靜碾4遍后,即可滿足設(shè)計(jì)要求。 (七)主堆石特殊碾壓料現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及其成果: 試驗(yàn)場(chǎng)地寬6.0m,長(zhǎng)22.0m,設(shè)計(jì)鋪料厚度60cm,實(shí)際鋪料厚度63.3cm。其碾壓組合方式為靜碾2遍+高檔動(dòng)碾2遍+高檔動(dòng)碾2遍+……,直至碾壓破壞為止。遍數(shù)計(jì)數(shù)方式為往返各算一遍。 從試驗(yàn)成果看,靜碾2遍+高檔動(dòng)碾6遍后,即可滿足設(shè)計(jì)要求。 八、最佳碾壓試驗(yàn)參數(shù)確定 通過以上七種上壩材料的現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn),可確定其最佳碾壓試驗(yàn)參數(shù)如下: (一)主堆石體料,主堆石排水體料,次堆石體料 采用直線行車往返錯(cuò)距式(往返算一遍)。行車速度2.86km/h,重迭率為10%(20cm),上料方式為進(jìn)占法。碾壓方式為高檔動(dòng)碾,具體如下: 1、主堆石體料:高檔動(dòng)碾8遍,即可滿足設(shè)計(jì)要求 2、主堆石排水體料:高檔動(dòng)碾6遍,即可滿足設(shè)計(jì)要求 3、次堆石體料:高檔動(dòng)碾8遍,即可滿足設(shè)計(jì)要求 (二)主堆石特殊碾壓料、過渡料、墊層料、特殊墊層料。 采用直線行車往返錯(cuò)距式(往返各算一遍),行車速度2.86km/h,重迭率為10%(20cm),上料方式為進(jìn)占法,碾壓方式為高檔動(dòng)碾(特殊墊層料為靜碾),具體如下: 1、主堆石特殊碾壓料,靜碾2遍+高檔動(dòng)碾6遍,即可滿足設(shè)計(jì)要求 2、過渡料:高檔動(dòng)碾6遍,即可滿足設(shè)計(jì)要求 3、墊層料:高檔動(dòng)碾4遍,即可滿足設(shè)計(jì)要求 4、特殊墊層料:靜碾4遍,即可滿足設(shè)計(jì)要求 九、結(jié)語(yǔ) 本文針對(duì)某混凝土面板堆石壩填筑材料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)的方法、機(jī)具組織、試驗(yàn)過程及成果整理等方面作出了具體的敘述,可供施工技術(shù)人員在混凝土面板堆石壩填筑材料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)大綱及成果報(bào)告編寫中作參考,不足之處望各位讀者提出寶貴的意見。
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