摘要：本文针对某混凝土面板堆石坝填筑材料现场碾压试验的方法、机具组织、试验过程及成果整理等方面作出了具体的叙述。
关键词：堆石坝 填筑材料 碾压试验方法
一、项目概况
本文所述的混凝土面板堆石坝枢纽工程由钢筋砼面板堆石坝、右岸岸坡开敞式溢洪道，右岸泄洪洞以及右岸取水口等建筑物组成。
钢筋混凝土面板堆石坝坝高69.8m，坝长192.136m，坝顶宽8.8m，上游坝坡为1:1.4，下游坝坡为1:1.6，大坝总填筑工程量为71万m3，其中分区料填筑工程量分别为：垫层料(含特殊垫层料填筑27605m3，过渡料填筑26460m3，主堆体料填筑462654m3，次堆体料填筑178094m3，大坝石料填筑8442m3)。大坝所用主堆石体填筑料均料场及大坝基础开挖硅质板岩组成。
填筑碾压试验主要由设计单位牵头，施工单位配合现场组织及实施，监理人员全过程旁站监理，业主派员参加。碾压试验小组主要由设计负责人、施工单位技术负责人、勘测设计研究院科研试验中心、工地试验室全体人员及参建各方派员参加组成。
本次试验经建设，监理，施工单位的同意，在场内进行；试验场地的平整，试验料的爆破开采、挖、运、铺、沉降方格网观测、碾压均由施工单位完成。本中心负责试验指标及编写试验报告。
二、试验目的及方法
（一）试验目的：
1、核实坝体材料设计填筑标准的合理性及适宜性
2、检验上坝材料颗粒级配及合理性评价
3、确定上坝材料施工最佳碾压参数
（二）试验方法：
碾压试验按照国家标准《碾压式土石坝施工规范》DL/T5129-2001《土工试验方法标准》GB/T50123—1999及水利部行业标准《土工试验规程》SL237—1999执行。密度检测均采用有套环注水法方式进行。
基层检测采用2.0m直径套环，主堆石体材料采用2.0m直径套环，垫层料采用0.5m直径套环。
三、碾压试验试验机具介绍
（一）挖：用CAT320C型挖掘机，其技术参数如下：
挖掘铲斗容量：1.0m3
动臂斗杆承载材料最大密度：2100kg/ m3
标准型行走装置工作重量：19700kg
最大行驶速度：5.5km/h
发动机型号：CAT®3066T型柴油发动机
飞伦功率：103kw 138马力
（二）运：用重庆产17T红岩车，其技术参数如下：
型 号：CQ3300T5F2 发动机额定功率：206kw
驱动形式：6×4 整车总质量：30000kg
装载质量：17000kg 最高车速：78km/h
最大爬坡度：38% 最小转弯半径：20m
外形尺寸：7696×2500×3164 产 地：中国.重庆
（三）铺：宣化165型推土机推平，其技术参数如下：
型号：T165 型式：液压操纵履带式
功率：121kw 最大牵引力：137.5KN
接地压力：65.0kpa 最小转弯半径：3.9m
爬坡能力：纵向30° 铲刀切削角：9°
发动机型号：C6121ZG05a 推土机使用重量：17T
结构重量：16.4T
（四）水准测量：用ZH AL－28X型水准仪测量
（五）碾压，用陕西水利机械厂生产的拖式振动压路机：其技术参数如下：
型号：YZT20 静态振动轮线压力：980N/cm
动态振动轮线压力：2250N/cm 外形：5592×2852×2165
发动机型号：F6F913Z 产地：中国陕西
额定功率：95kw 重量：20T
速度：2～5km/h 激振力：450KN
振动频率：27.5HZ 最小转弯半径：5600mm
名义振幅：1.8mm 压实宽度：2000mm
额定转速：2500r/mim
四、试验材料介绍
试验材料均为T1m地层上灰岩，其比重均为2.72。
（一）主堆石体料，在T1m地层上人工爆破，其位于溢洪道进口段附近左侧山岩体中，为中厚层灰岩。爆破后颗粒级配经筛分，dmax≤80cm，在设计包络线内。
（二）次堆石体料，同上：dmax≤100cm，在设计包络线内。
（三）主堆石排水体料，同次堆石体料。
（四）主堆石特殊碾压料，主要从右岸上下层灌浆平硐洞挖石方而得，部分从溢洪道槽中厚层灰岩一次性爆破开采而得。d max≤40cm，级配经筛分，在设计包络线内。
（五）过渡料，同上：d max≤30cm。级配经筛分，在设计包络线内。
（六）垫层料,从右岸坡石料场爆破开采而得,采用砂料机，碎石机机制加工砂石料，根据试验砂石料配比，用装载机拌和而得，d max在80~100mm，拌和后经筛分，其级配在设计包络线内。
（七）特殊垫层料，同上：d max≤40mm，拌和后经筛分,其级配在设计包络线内。
五、试验场地布置，基层处理及沉降方格网布置
试验场地经建设、设计、监理、施工单位同意，在场外进行，场地的处理采用施工废料进行大方量堆填，碾压密实。试验场地宽20m，长50m，碾压机具为自行式振动碾及拖式振动碾，先用自行式振动碾高档碾压8遍，然后又用拖式振动碾高档碾压4遍（均是往返算一遍），然后进行基层密度检测，共计挖坑5个，其试验成果见“基层检测试验成果汇总表”。
基层检测试验成果汇总表
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试坑编号
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试坑简述
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含水量
（%）
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密度
（g/cm3）
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干密度（g/cm3）
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干密度平均值（g/cm3）
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备注
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1#
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试坑尺寸：2.05×1.7×0.9m级配较均匀，密实
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4.0
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2.26
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2.17
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2.23
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2#
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试坑尺寸：2.0×1.9×0.9m级配较好，密实
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4.2
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2.29
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2.20
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3#
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试坑尺寸：1.9×2.0×0.9m级配较好，密实
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4.0
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2.33
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2.24
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4#
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试坑尺寸：2.0×2.0×0.9m级配较好，密实
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3.9
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2.32
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2.23
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5#
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试坑尺寸：2.0×1.9×0.8m级配较好，密实
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3.8
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2.39
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2.30
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从以上成果看，基层干密度均大于2.17（t/m3）（设计最大干密度），平均值2.23（t/m3）基层处理合格，满足试验要求。
基层处理合格后，即进行沉降方格网布置，方格网规格为2.0m×2.0m，方格网完成后即进行方格网高程测量，最大值H=1.252m，最小值H=1.163m，高差为8.9cm，小于10cm，说明基层平整度满足试验要求，于是按要求进行分区。在进行试验时，主堆石体料，次堆石体料，由于料最大粒径较大，从而挖坑坑径也大。故采用将试验场地沿宽度方向平分成两个单元，两个单元之间间隔2.0m的方式进行。
在进行其它料试验时，由于料的最大粒径较小，从而挖坑坑径也较小，故采用将整个场地平分成4个场地的方式进行，场地与场地之间在宽度上均间隔2m，在长度上间隔6.0m。
六、上料方式，铺料厚度及碾压方式的确定
（一）上料方式，进占法，梅花型堆料，用推土机推平。
（二）铺料厚度，按设计要求进行（±10%）。
（三）碾压方式，碾压机具应施工单位要求，用自行式振动碾进行碾压。根据以往工程的经验，采用直线行车往返错距式，重迭率为振动碾压轮宽的10%（即20cm），行车速度（受碾压机具限制）用其最慢速度（2.86km/h）进行碾压。料推平后，经沉降方格网观测，满足设计铺料厚度要求后，即进行充分洒水，然后用跟水洒进的方式进行碾压。碾压时考虑料的情况，主堆石体料，主堆石排水体料，次堆石体料，采用往返算一遍的方式进行，其余料采用往返各算一遍的方式进行。受自行式振动碾机具的限制（其只有一个高档振碾功能），故除特殊垫层料（厚20mm）考虑全部用静碾的方式完成外，其余均采用高档动碾的方式完成（主堆石特殊碾压料也静碾了2遍，然后高档动碾），每次碾压试验完成后，均进行清场处理，然后再在原基层上进行下一次试验。
未进行碾压前后级配筛分试验，挖坑数量每次均挖坑3个；爆破试验筛分，每种料均进行3组筛分。
七、各单元料现场碾压试验及其成果
（一）主堆石体料现场碾压试验及其成果：
试验场地宽9.0m，长50m，设计铺料厚度为80cm，实际铺料厚度为82.9cm，其碾压组合方式为：高档动碾2遍+高档动碾2遍+……，直至碾压后干密度满足设计要求为止。遍数计数方式为往返算一遍。
从试验成果看，高档动碾8遍后，即可满足设计要求。
（二）次堆石体料现场碾压试验及其成果：
试验场地宽9.0m，长50m，设计铺料厚度为100cm，实际铺料厚度为100.4cm。其碾压组合方式为高档动碾2遍+高档动碾2+遍……，直至碾压后干密度满足设计要求为止。遍数计数方式为往返算一遍。
从试验成果看，高档动碾8遍后，即可满足设计要求。
（三）主堆石排水体料现场碾压试验及其成果：
主堆石排水体料由于其设计要求同次堆石体料，只是干密度要求与次堆石体料略小，经设计同意，参照次堆石体料成果提出，即次堆石体料高档动碾8遍后即满足设计要求，而6遍时正好满足主堆石排水体料的要求。故设计同意，不再进行主堆石排水体料的现场碾压试验。同意采用次堆石体料碾压试验成果。只是碾压遍数改为6遍，具体取值即为高档动碾6遍时值。
（四）过渡料现场碾压试验及其成果：
试验场地宽6.0m，长22.0m。设计铺料厚度40cm，实际铺料厚度43.3cm。其碾压组合方式为高档动碾2遍+高档动碾2遍+……，直至碾压后干密度满足设计要求为止。遍数计数方式为往返各算一遍。
从试验成果看，高档动碾6遍后，即可满足设计要求。
（五）垫层料现场碾压试验及其成果：
试验场地宽6.0m，长22.0m。设计铺料厚度40cm，实际铺料厚度41.4cm。其碾压组合方式为高档动碾2遍+高档动碾2遍+……，直至碾压后干密度满足设计要求为止。遍数计数方式为往返各算一遍。
从试验成果看，高档动碾4遍后，即可满足设计要求。
（六）特殊垫层料现场碾压试验及其成果：
试验场地宽6.0m，长22.0m。设计铺料厚度≤20cm，实际铺料厚度19.8cm。其碾压组合方式为静碾2遍+静碾2遍+……直至碾压后干密度满足设计要求为止。遍数计数方式为往返各算一遍。
从试验成果看，静碾4遍后，即可满足设计要求。
（七）主堆石特殊碾压料现场试验及其成果：
试验场地宽6.0m，长22.0m，设计铺料厚度60cm，实际铺料厚度63.3cm。其碾压组合方式为静碾2遍+高档动碾2遍+高档动碾2遍+……，直至碾压破坏为止。遍数计数方式为往返各算一遍。
从试验成果看，静碾2遍+高档动碾6遍后,即可满足设计要求。
八、最佳碾压试验参数确定
通过以上七种上坝材料的现场碾压试验，可确定其最佳碾压试验参数如下：
（一）主堆石体料，主堆石排水体料，次堆石体料
采用直线行车往返错距式（往返算一遍）。行车速度2.86km/h，重迭率为10%（20cm），上料方式为进占法。碾压方式为高档动碾，具体如下：
1、主堆石体料：高档动碾8遍，即可满足设计要求
2、主堆石排水体料：高档动碾6遍，即可满足设计要求
3、次堆石体料：高档动碾8遍，即可满足设计要求
（二）主堆石特殊碾压料、过渡料、垫层料、特殊垫层料。
采用直线行车往返错距式（往返各算一遍），行车速度2.86km/h，重迭率为10%（20cm），上料方式为进占法，碾压方式为高档动碾（特殊垫层料为静碾），具体如下：
1、主堆石特殊碾压料，静碾2遍+高档动碾6遍，即可满足设计要求
2、过渡料：高档动碾6遍，即可满足设计要求
3、垫层料：高档动碾4遍，即可满足设计要求
4、特殊垫层料：静碾4遍，即可满足设计要求
九、结语
本文针对某混凝土面板堆石坝填筑材料现场碾压试验的方法、机具组织、试验过程及成果整理等方面作出了具体的叙述，可供施工技术人员在混凝土面板堆石坝填筑材料现场碾压试验大纲及成果报告编写中作参考，不足之处望各位读者提出宝贵的意见。