坝体填筑碾压试验报告

XX市XX供水枢纽工程

XX口闸坝工程连接土坝

坝体填筑碾压试验报告

XX股份有限公司 XX供水闸坝工程项目经理部

二○一○年七月

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目 录

1.工程概况……………………………………………………………… 1 2.试验目的……………………………………………………………… 1 3.试验料源及试验场地………………………………………………… 2 3.1试验料源…………………………………………………………… 2 3.2试验场地…………………………………………………………… 2 3.3试验工程量………………………………………………………… 2 3.4编制依据及说明…………………………………………………… 2 4.试验内容……………………………………………………………… 2 4.1土料的开采和碾压试验…………………………………………… 2 5.填筑土料技术要求…………………………………………………… 3 5.1土料的设计要求…………………………………………………… 3 6.试验场地布置………………………………………………………… 3 7.碾压试验施工………………………………………………………… 3 7.1试验施工程序……………………………………………………… 3 7.2试验施工方法……………………………………………………… 3 8.成果整理……………………………………………………………… 5 8.1检测结果…………………………………………………………… 5 8.2碾压试验数据分析………………………………………………… 7 8.3施工工艺参数及控制指标确定…………………………………… 7 9.试验总结及建议……………………………………………………… 7

坝体填筑碾压试验报告 1.工程概况

XXXX供水枢纽工程是XX下游最后一级水资源综合利用工程，其功能以供水为主，兼顾挡潮、排洪、蓄淡、灌溉和通航等。枢纽建筑物主要由拦河坝、船闸和两岸连接建筑物组成。右汊河槽布置18孔拦河闸，左汊河槽布置14孔拦河闸，闸坝左侧布置船闸及低涌排涝渠。船闸与左岸、右汊拦河闸与右岸及左、右汊拦河闸之间均采用均质土坝连接。连接土坝防洪设计标准为1000年一遇，建筑物级别为1级，设计洪水标准为100年一遇。

连接土坝采用均质土坝，坝顶高程设计为7.5m，防浪墙顶高程为8.2m，坝顶宽8.2m,坝顶总长1264.076m（其中左岸连接土坝长282.29m，右岸连接土坝长409.245m，中间段连接土坝长572.541m），平均坝高为12m左右。坝体填筑总量为57.5万m3。

根据土料场规划，由于原土料供应场征地工作没法实施，经业主等部门重新选定了XX市坡头区龙头镇金地石场（Ⅱ1）和第三石场（Ⅱ2）两个土料场，经委托广东省水利电力勘测设计研究院现场勘探，两个土料场均为花岗岩风化的坡、残积土，除塑性指数偏高和pH值略小外，其他各项试验指标均符合均质坝土料用料要求，土料场储量为120.4万m3，可满足本工程填筑用量要求。 2.试验目的

（1）核实坝料设计填筑标准的合理性；

（2）通过碾压试验确定在选定碾压设备下的铺料厚度、碾压夯击遍数和有效压实厚度等施工方法与参数；

（3）通过碾压试验确定各料物之间的填筑程序、压实方法等； （4）提出相关质量控制的技术要求和检验方法；

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（5）制订相关施工技术规程。 3.试验料源及试验场地 3.1试验料源

坝体填筑土料先从Ⅱ1土料场开采，根据填筑需求量再从Ⅱ2土料场开采； 3.2试验场地

本次现场碾压试验场地拟在中间土坝面，场地要整平夯实。 3.3试验工程量

本次碾压试验工程量为100 m3。 3.4编制依据及说明

本次碾压试验大纲主要依据施工招标文件、投标文件、施工图纸、技术要求以及施工组织设计等相关技术规范进行编写。具体坝体填筑试验施工时，填筑物料技术要求按设计文件执行。主要编制依据为：

（1）《XX市XX供水枢纽工程连接土坝施工技术要求》； （2）《土工试验规程》(SL237-1999)；

（3）《碾压式土石坝施工规范》(DL/T5129－2001)； （4）《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)；

（5）《碾压式土石坝施工组织设计导则》（DL/T5116-2000）； （6）《水利水电施工组织设计》；

（7）《XX市XX供水枢纽工程新选土料场建材报告》；

（8）《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225-1998）。

4.试验内容

4.1土料的开采和碾压试验

（1）对土料进行开采、装料、运输、卸料和碾压试验，以及进行含水量调整试验。

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（2）对填筑所用的土料进行开采方式、开采机械和开采效果的试验。

（3）土料现场碾压试验需进行铺料厚度、碾压夯击遍数和有效压实厚度等施工方法与参数试验。

（4）土料碾压试验检查压实土层之间以及土层本身的结构状况。如发现疏松土层、结合不良或发生剪力破坏等情况，应分析原因，提出改善措施。 5.填筑土料技术要求 5.1土料的设计要求

（1）土坝设计干密度ρd=1.57g/cm3，相应的设计含水量ω

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=19.2%。

（2）土料的渗透系数应小于1×10-4cm/s。 （3）土料的填筑标准按压实度不低于0.98。 （4）粘聚力大于23.0kPa。 （5）土料的内磨擦角大于27.2度。

6.试验场地布置

根据《碾压式土石坝施工规范》(DL/T5129－2001)要求，碾压试验场尺寸为10m×20m，分别进行不同的碾压试验。试验区外设填筑回车区。碾压试验施工场地的具体布置见《土料场现场碾压试验平面布置图》。 7.碾压试验施工 7.1试验施工程序

7.1.1试验施工程序如下：

施工准备→物料开采→物料运输→施工放线→铺料、平料及洒水→碾压→试验检测。 7.2试验施工方法

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7.2.1试验施工准备

（1）试验场地平整

试验场地平整采用推土机配合人工清除施工场地的杂物等，满足试验施工要求。试验场地用SD16L推土机进行平整处理，LG520B振动碾碾压密实，以使基础的密实度满足试验要求，表面不平整度小于5cm。

（2）施工用水布置

试验现场采用洒水车进行洒水，人工调水量。 （3）压实机械的选择

根据坝料类别、坝料设计压实标准和坝料的填筑强度选定LG520B（20.0t）型自行式光面振动碾。 7.2.2物料开采与运输

土料采用立采法取料，PC400反铲挖掘机于Ⅱ1料场开采装料，20T自卸汽车运输。 7.2.3施工放线

根据《土料场现场碾压试验平面布置图》中碾压料的场地规划尺寸，放出分界线，并用石灰粉定出碾压区的边界。另外在碾压区两端边界上打木桩作为标志。 7.2.4铺料、平料及洒水

所有物料均采用进占法铺料。推土机将物料平铺，局部采用挖掘机或人工铺筑平料。

试验现场通过洒水车进行洒水，加水量严格控制，保持最优含水量。 7.2.5碾压

防渗土料采用LG520B（20.0t）型自行式光面振动碾碾压，先静碾2遍，再振动碾压4～8遍，用进退法碾压，行驶速度控制在2~3km/h。

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分段碾压时相邻两段交接带碾迹彼此搭接，顺碾压方向搭接长度不小于0.5m，垂直碾压方向的搭接宽度为1.0m。 7.2.6试验检测

（1）沉降试验检测

在实验铺筑前分别测量该料区各测点的相对高程，求其平均值，作为铺料厚度计算的基点；平料后设置标尺，计算铺料后的平均高程，该高程与铺料前的平均相对高程既为该层铺料厚度。铺料后采用振动碾碾压，首先静碾两遍，测量并计算平均相对高程，作为计算相对沉降率的基点，然后按同样方法，分别按设计要求振动碾压6、8、10遍，测其平均相对高程，静碾两遍后的平均相对高程与振动碾压各遍后的平均相对高程差，即为各碾压遍数的沉降值，各沉降值与该铺筑层厚的比率即为各碾压遍数的相对沉降率。

（2）干容重、孔隙率、渗透试验检测

按照相关试验规程进行检测，由委托的广东省水科院现场试验室进行检测。

（3）颗粒级配分析及含水率检测

按照相关试验规程进行检测，由委托的广东省水科院现场试验室进行检测。

（4）填筑料复合试验

按照已选定的施工参数（层厚、洒水量、碾压遍数）进行各参数的复合试验，并按照相关试验规程进行检测。

（5）检测点数

根据规范要求，每组试验共布置检测点8个。 8.成果整理 8.1检测结果 （如表1～表3）

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填土干密度检验报告

表1

检测编号 序 号 取 样 位 置 桩号 静压2遍、 最大 3最优 3检 测 结 果 3不合 定 高程干密度含水率湿密度1.83 1.84 1.89 1.87 1.81 1.83 1.81 1.83 含水 干密度(g/cm) 压实 格判 14.9 1.59 14.4 1.61 15.9 1.63 15.5 1.62 14.1 1.59 14.5 1.60 15.8 1.56 16.0 1.58 (m) (g/cm) (%) (g/cm) 率(%) 单个值 平均值 度(%) / / / / 1.622 1.622 1.622 1.622 20.4 20.4 20.4 20.4 ZJ1008C020 1 1TG 2TG 3TG 4TG ZJ1008C020 1 ZJ1008C020 1 ZJ1008C020 1 2 动压6遍 静压2遍、 1.60 98.6 合格 1.62 99.9 合格 1.60 98.6 合格 1.57 96.8 不合 格 2 动压6遍 静压2遍、 2 动压6遍 静压2遍、 2 动压6遍 表2

检测编号 序 号 取 样 位 置 桩号 静压2遍、 最大 3最优 检 测 结 果 3不合 定 高程干密度含水率湿密度1.87 1.85 1.90 1.91 1.91 1.89 1.88 含水 干密度(g/cm) 压实 格判 16.4 1.61 16.6 1.59 16.6 1.63 15.4 1.66 17.0 1.63 16.8 1.62 15.7 1.62 15.5 1.64 1.63 100.5 合格 3(m) (g/cm) (%) (g/cm) 率(%) 单个值 平均值 度(%) ZJ1008C020 1 5TG 6TG 7TG ZJ1008C020 1 ZJ1008C020 1 ZJ1008C020 1 8TG 2 动压8遍 静压2遍、 / / / 1.622 1.622 1.622 20.4 20.4 20.4 1.60 98.6 合格 1.64 101.1 合格 1.62 99.9 合格 2 动压8遍 静压2遍、 2 动压8遍 静压2遍、 2 动压8遍 / 1.622 20.4 1.89 表3

检测编号 序 号 取 样 位 置 桩号 高程最大 最优 检 测 结 果 不合 干密度含水率湿密度6

3含水 干密度(g/cm) 压实 格判

(m) (g/cm) (%) (g/cm) 率(%) 单个值 平均值 度(%) ZJ1008C020 1 9TG 0TG 1TG 2TG ZJ1008C021 1 ZJ1008C021 1 ZJ1008C021 1 静压2遍、 33定 2 动压10遍 静压2遍、 / / / / 1.622 1.622 1.622 1.622 20.4 20.4 20.4 20.4 1.94 1.93 1.89 1.90 1.91 1.90 1.86 1.87 17.0 1.66 16.2 1.66 17.0 1.62 17.7 1.61 16.1 1.65 15.1 1.65 16.4 1.60 15.6 1.62 1.66 102.3 合格 1.62 99.9 合格 1.65 101.7 合格 1.61 99.3 合格 2 动压10遍 静压2遍、 2 动压10遍 静压2遍、 动压10遍 8.2碾压试验数据分析

由于对本地区土料填筑有比较成熟的经验，本次直接采用了松铺厚度35㎝及三种不同碾压遍数的碾压试验。三种碾压遍数分别为静碾2遍+动碾6、8、10遍。采用环刀法试验，碾压结果分析如下：

（1）以天然含水率下（15.1%～17.7%）碾压效果最优。 （2）在不同碾压遍数的碾压结果中，压实遍数增加，土料压实效果明显，但以静碾2遍+动碾8遍为最佳，继续碾压则容易出现弹簧土或过压导致土体表面出现裂缝。

土料在天然含水率（15.1%～17.7%）、35cm的松铺厚度（压实厚度25cm），碾压遍数为静碾2遍+动碾6、8、10遍条件下，结果都基本能满足设计压实度要求（动碾6遍有一点达不到设计要求），压实干密度在1.60 g/cm3～1.65g/cm3之间，平均值为1.625 g/cm3。碾压试验土料压实度在0.98以上，满足设计技术要求。 8.3施工工艺参数及控制指标确定

通过工艺试验的结果分析，确定土坝填筑施工工艺参数及质量控制指标，松铺厚度35㎝（压实厚度25㎝），土料天然含水率为（15.0%～18.0%），碾压遍数为静碾2遍+动碾8。机械采用SD16L推土机进行

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平整处理，LG520B平面振动碾（20t）进行碾压。先静碾2遍，再振动碾压8遍，用进退法碾压，行驶速度控制在2~3km/h。分段碾压时相邻两段交接带碾迹彼此搭接，顺碾压方向搭接长度不小于0.5m，垂直碾压方向的搭接宽度为1.0m。

9.试验总结及建议

通过本次现场碾压试验大致了解了本工程土料场的土料特性，是理论到实践的进一步深化，确定了土料的铺土厚度、碾压遍数及含水率的控制范围，对下一步的实际填筑施工有着非常重要的指导意义。但碾压试验取土料所占整个土料场的土料比例非常小，特别是土料的控制干密度与下一步填筑施工的控制范围可能会有较大的出入，导致填筑层厚、控制干密度等参数有较大变化。

（1）在坝体填筑施工过程中，由于填筑物料会发生变化，相应的含水率及干密度控制范围也相应发生变化，根据室内土工实验及现场碾压试验结果来看，变化范围还相对较大，如何在施工过程中随着物料的发生变化随时调整控制干密度范围是下一步填筑工作必须面对和解决的问题。

（2）由于坝体填筑工程量大，如采用环刀法检测，则检测的强度将满足不了填筑高峰施工强度的要求；因此，建议采用核子密度仪检测，可以现场出结果指导施工，以保证施工进度需要。

（3）通过碾压试验发现，尽管每组土料的含水率和干密度都不相同，导致含水率和干密度相差较大，但只要保证施工工艺及施工程序到位，也能很好的满足设计压实指标。

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（4）由于土料场的土料性质的不均匀性，施工过程中必须随时根据取土位置的变化进行相关的室内试验，确保工作面控制指标的及时变化，反映土料的实际性质。

（5）由于本地区需量充沛，对工程施工造成较大影响，需做好土料场及填筑区的排水工作。

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