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摘要：粘土心墙是以粘土作为土石坝中的防渗体，而以透水性较强的砂砾等材料作为坝壳，因而粘土心墙的填筑、碾压质量对土石坝的防渗性能影响极为密切。由于各地区土料性质千差万别，必须通过施工试验，才能核实设计技术指标和确定施工工艺和参数。现场生产性碾压试验是了解填筑条件、确定压实方法的必经途径。通过碾压试验可以选择压实机械类型和型号，确定碾压参数及相应的工艺措施[1]。因此，本文就相关内容进行了分析和探讨。
关键词：粘土心墙；碾压试验；施工参数
1 碾压试验方案设计与试验方法
1.1 压实参数
碾压试验的主要目的在于确定压实参数，包括机械的和施工的两方面的参数。机械参数就是压实设备型号，按照《碾压式土石坝施工规范》（DL/T 5129-2001）附录B规定，可以由建设单位指定，也可以由施工单位根据施工经验及可能取得的设备来选择。施工参数包括铺料厚度、碾压遍数、行车速度、黏性土含水率、无黏性土及堆石加水量等。
1.2 试验组合
试验组合也就是安排不同试验参数的组合方式，一般以经验确定法、循环法、淘汰法和综合法进行组合。淘汰法也称之为逐步收敛法，是比较常用的方法。其组合方法见表1[2]。
1.3 场地选择
试验场地一般选在料场附近，先整平场地，再碾压密实，然后铺上一层试验土料，并压实至设计标准作为基层。场地应根据需要进行分区和分段。同时还应留出一定面积的非试验区，作为停车和错车的区域。场地周围还应设置排水沟，以消除地基对渗透试验结果的影响。场地大小可按照DL/T 5129-2001附录B有关规定确定。
1.4 土料准备
试验前应备足土料，其自然含水率应接近该土料标准击实最优含水率，如果自然含水率与最优含水率差别较大，则应至少备齐3种含水率的土料，即高于最优含水率1%～2%的土料、低于最优含水率2%～3%的土料和最优含水率的土料。开采的土料还应筛分去除大颗粒。水分较高可通过翻晒降低水分，水平较低可通过洒水并翻匀提高水分。通过不同含水率土料掺配可得适宜水分的土料。土料运至试验场地前应至少堆放1d以稳定水分。
1.5 参数选择
一般根据相关工程经验或参考类似工程资料，选择试验参数。如某工程中、重粉质壤土、粉质黏土，设备参数为：自行振动碾，碾重17t，振动频率21.7Hz，振幅1.65mm，激振力315.8kN；施工参数：压实层厚25mm，碾压遍数6遍，干密度1.68～1.69g/cm3，压实度≥100%。与该工程条件相近时就可以拿来参考。
1.6 碾压试验
土料铺料有进占法和后退法两种方式。黏性土料一般采用进占法，卸完料后车辆从刚铺好的松土上开出，可避免过分碾压；而砾石土料应采用后退法卸料，可减轻轮胎磨损。铺料厚度一般为25～50cm，且误差不超过5cm。应采用推土机粗平、人工精平的方式精确控制厚度。然后采用进退错距法进行碾压。根据碾压设备类型选择合适的行车速度，如振动凸碾行车速度可控制在2～3km/h。在这个过程中应观测碾压前后的沉降量，测试松土层厚度、压实层厚度、土样含水率、干密度和碾后级配等参数。取样点距试验块边线距离不应小于4m，每块取样数量不少于10个，复核试验每块取样数量不少于30个。渗透系数试验依方法不同可在现场试验或取样后实验室测定。整个碾压过程中应做好现场描述。复核试验后还要取样试验压实度、压缩性、渗透系数、抗剪等项目。
1.7 成果整理
按照DL/T 5129-2001附錄B要求，对试验资料进行整理，并绘制相关参数的关系曲线，最后得出试验结论和提出相关建议。
2 粘土心墙填筑、碾压工艺试验方法应用
2.1 粘土心墙设计目标
洞梓水库工程粘土心墙设计标准为渗透系数k≤1×10-5cm/s，最大干密度ρd≥1.60g/cm3，压实度≥100%。
2.2 土料物理力学性质
土料粘粒含量46.8%，塑性指数（Ip）18.36，最大干密度1.60g/cm3，最优含水率23.0%，渗透系数4×10-6cm/s。
2.2 土料碾压试验方案
碾压设备采用1台反铲、1台推土机和1台20t自行式振动平碾。试验场地位于土料场内平地上，场地分为3区，每区有效面积为3m×7.5m，试验区之间留有1m宽过渡带。试验铺料厚度取30cm、40cm、50cm，碾压遍数取6遍、8遍和10遍。土料含水量取22.8%～23.5%。3个区铺土厚度分别为30cm、40cm、50cm，每个区分为三段，分别为碾压6遍、8遍和10遍的取样点。每一小段设3个试验点，通过烘干法测定土料含水率，以环刀法测定密度。并设6个固定点，通过插钎和观测高程计算松铺厚度和压实厚度。
2.3 试验流程
反铲立面挖土→进占法卸料→推土机平料→测量松铺厚度→静压2遍→振压6遍、8遍和10遍→测量沉降量→检测压实度（环刀法）。
2.4 成果分析
试验结果见表2及图1～3。可见：（1）碾压遍数与干密度的关系。如图1，碾压8遍干密度最大，同时铺土厚度40cm干密度要比30cm和50cm更高。（2）铺土厚度与压实度的关系。如图2，对于碾压6遍和8遍，铺土厚度40cm时压实度最高，而对于碾压10遍，铺土厚度30cm时压实度最高。（3）含水率与压实度关系。如图3，箭头指示碾压6遍→8遍→10遍。可见，对于铺土厚度30cm随含水率接近最优含水率和碾压遍数增加，压实度随之提高；而铺土厚度40cm、50cm含水率超过最优含水率，碾压8遍压实度最高。
通过以上分析，施工参数应选择为：铺土厚度40cm，静压碾2遍，振动碾压8遍，含水率控制在23.0%～23.4%。
3 结语
碾压试验虽为施工提供了基础施工参数，但施工时还应注意以下问题：一是施工填筑、碾压应连续进行，为了确保快速碾压和快速检测，建议采用核子密度计；二是在炎热天气应保证仓面湿度，建议在已碾压面继续铺料前适当喷湿；三是停歇较长时间继续铺料时，应翻松土层，重新碾压和检测。
参考文献
[1] 任高强，刘晓博. 泸定水电站粘土心墙堆石坝压实质量控制探讨[J]. 四川水利，2013， （4）：56-58.
[2] 《水利水电工程施工手册》编委会. 水利水电工程施工手册 土石方工程[M]. 2版. 北京：中国电力出版社，2002.
关键词：粘土心墙；碾压试验；施工参数
1 碾压试验方案设计与试验方法
1.1 压实参数
碾压试验的主要目的在于确定压实参数，包括机械的和施工的两方面的参数。机械参数就是压实设备型号，按照《碾压式土石坝施工规范》（DL/T 5129-2001）附录B规定，可以由建设单位指定，也可以由施工单位根据施工经验及可能取得的设备来选择。施工参数包括铺料厚度、碾压遍数、行车速度、黏性土含水率、无黏性土及堆石加水量等。
1.2 试验组合
试验组合也就是安排不同试验参数的组合方式，一般以经验确定法、循环法、淘汰法和综合法进行组合。淘汰法也称之为逐步收敛法，是比较常用的方法。其组合方法见表1[2]。
1.3 场地选择
试验场地一般选在料场附近，先整平场地，再碾压密实，然后铺上一层试验土料，并压实至设计标准作为基层。场地应根据需要进行分区和分段。同时还应留出一定面积的非试验区，作为停车和错车的区域。场地周围还应设置排水沟，以消除地基对渗透试验结果的影响。场地大小可按照DL/T 5129-2001附录B有关规定确定。
1.4 土料准备
试验前应备足土料，其自然含水率应接近该土料标准击实最优含水率，如果自然含水率与最优含水率差别较大，则应至少备齐3种含水率的土料，即高于最优含水率1%～2%的土料、低于最优含水率2%～3%的土料和最优含水率的土料。开采的土料还应筛分去除大颗粒。水分较高可通过翻晒降低水分，水平较低可通过洒水并翻匀提高水分。通过不同含水率土料掺配可得适宜水分的土料。土料运至试验场地前应至少堆放1d以稳定水分。
1.5 参数选择
一般根据相关工程经验或参考类似工程资料，选择试验参数。如某工程中、重粉质壤土、粉质黏土，设备参数为：自行振动碾，碾重17t，振动频率21.7Hz，振幅1.65mm，激振力315.8kN；施工参数：压实层厚25mm，碾压遍数6遍，干密度1.68～1.69g/cm3，压实度≥100%。与该工程条件相近时就可以拿来参考。
1.6 碾压试验
土料铺料有进占法和后退法两种方式。黏性土料一般采用进占法，卸完料后车辆从刚铺好的松土上开出，可避免过分碾压；而砾石土料应采用后退法卸料，可减轻轮胎磨损。铺料厚度一般为25～50cm，且误差不超过5cm。应采用推土机粗平、人工精平的方式精确控制厚度。然后采用进退错距法进行碾压。根据碾压设备类型选择合适的行车速度，如振动凸碾行车速度可控制在2～3km/h。在这个过程中应观测碾压前后的沉降量，测试松土层厚度、压实层厚度、土样含水率、干密度和碾后级配等参数。取样点距试验块边线距离不应小于4m，每块取样数量不少于10个，复核试验每块取样数量不少于30个。渗透系数试验依方法不同可在现场试验或取样后实验室测定。整个碾压过程中应做好现场描述。复核试验后还要取样试验压实度、压缩性、渗透系数、抗剪等项目。
1.7 成果整理
按照DL/T 5129-2001附錄B要求，对试验资料进行整理，并绘制相关参数的关系曲线，最后得出试验结论和提出相关建议。
2 粘土心墙填筑、碾压工艺试验方法应用
2.1 粘土心墙设计目标
洞梓水库工程粘土心墙设计标准为渗透系数k≤1×10-5cm/s，最大干密度ρd≥1.60g/cm3，压实度≥100%。
2.2 土料物理力学性质
土料粘粒含量46.8%，塑性指数（Ip）18.36，最大干密度1.60g/cm3，最优含水率23.0%，渗透系数4×10-6cm/s。
2.2 土料碾压试验方案
碾压设备采用1台反铲、1台推土机和1台20t自行式振动平碾。试验场地位于土料场内平地上，场地分为3区，每区有效面积为3m×7.5m，试验区之间留有1m宽过渡带。试验铺料厚度取30cm、40cm、50cm，碾压遍数取6遍、8遍和10遍。土料含水量取22.8%～23.5%。3个区铺土厚度分别为30cm、40cm、50cm，每个区分为三段，分别为碾压6遍、8遍和10遍的取样点。每一小段设3个试验点，通过烘干法测定土料含水率，以环刀法测定密度。并设6个固定点，通过插钎和观测高程计算松铺厚度和压实厚度。
2.3 试验流程
反铲立面挖土→进占法卸料→推土机平料→测量松铺厚度→静压2遍→振压6遍、8遍和10遍→测量沉降量→检测压实度（环刀法）。
2.4 成果分析
试验结果见表2及图1～3。可见：（1）碾压遍数与干密度的关系。如图1，碾压8遍干密度最大，同时铺土厚度40cm干密度要比30cm和50cm更高。（2）铺土厚度与压实度的关系。如图2，对于碾压6遍和8遍，铺土厚度40cm时压实度最高，而对于碾压10遍，铺土厚度30cm时压实度最高。（3）含水率与压实度关系。如图3，箭头指示碾压6遍→8遍→10遍。可见，对于铺土厚度30cm随含水率接近最优含水率和碾压遍数增加，压实度随之提高；而铺土厚度40cm、50cm含水率超过最优含水率，碾压8遍压实度最高。
通过以上分析，施工参数应选择为：铺土厚度40cm，静压碾2遍，振动碾压8遍，含水率控制在23.0%～23.4%。
3 结语
碾压试验虽为施工提供了基础施工参数，但施工时还应注意以下问题：一是施工填筑、碾压应连续进行，为了确保快速碾压和快速检测，建议采用核子密度计；二是在炎热天气应保证仓面湿度，建议在已碾压面继续铺料前适当喷湿；三是停歇较长时间继续铺料时，应翻松土层，重新碾压和检测。
参考文献
[1] 任高强，刘晓博. 泸定水电站粘土心墙堆石坝压实质量控制探讨[J]. 四川水利，2013， （4）：56-58.
[2] 《水利水电工程施工手册》编委会. 水利水电工程施工手册 土石方工程[M]. 2版. 北京：中国电力出版社，2002.