砂砾料碾压试验
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1 .工程简介
岗南水库位于河北省平山县岗南镇附近的滹沱河干流上，距省会石家庄市约58km，是海河流域子牙河水系两大支流之一滹沱河中下游重要的大（1）型水利枢纽工程，控制流域面积15900km2，加固后的总库容为17.04亿m3。水库以防洪、供水、灌溉为主，结合发电，与下游28km处的黄壁庄水库联合控制流域面积23400km2。
主坝河床段桩号0+635.0～1+385.0为粘土斜墙坝，左、右两坝肩为均质土坝和均质土坝向粘土斜墙坝过渡段。除险加固工程完工后坝顶高程210.55m，最大坝高64.55m，坝顶长1701.0m，路面宽度7.0m，上游设浆砌料石防浪墙，墙顶高程211.70m，下游坝肩为浆砌路缘石。上游为干砌石护坡，厚45cm，坡比自上而下分别为 1:2.3、1:2.8、1:3.0、1:4.0。下游坝坡为干砌块石护坡，厚30cm，坡比自上而下为 1:2.0、1:2.0、1:2.5、1:2.7、1:2.7。
2. 料场复查
依据《岗南水库除险加固工程初步设计阶段天然建筑材料详查报告》、岗南水库除险加固工程建设局转发的《平山县水务局关于岗南水库除险加固工程使用砂砾料场报告的审查意见及砂砾料场边界平面示意图》，以及平山县水务局河道办领导2003年12月8日在料场现场交待意见“料场范围从溢洪道水流出口向下游至马疃、纪家沟交界处，保留料场内耕地不予开采”。对滹沱河尚家湾、马疃料场进行了料场复查。
复查范围：滹沱河尚家湾、马疃料场：桩号0+200～2+151。北边界距北堤20m，南边界测至现状水流北侧，距南大堤30～50m；料场可开采面积3.2×105m2（不含料场内耕地面积4.5×104m2）。可开采储量为6.4×105m3。
料场内共挖探坑19个，记录覆盖层厚度、坑深及水位和砂砾料质量情况。分别从各探坑取12组天然砂砾料试样，送河北省水利工程质量第二检测站检测，进行了最大及最小干密度振动密实试验、颗粒筛分试验。其中2个试样取样地点很近，相距约10m，试验结果基本一致，表明此2点处砂砾料基本相同。由于这两点距离太近，在对料场进行总体分析时，仅取干密度值较大的1个点与其它10个点进行比较分析。
对料场复查结果与设计单位在初步设计阶段天然建筑材料详查报告中提供的结果基本一致。料场复查得到如下成果：
① 料场分布不均匀，颗粒级配组成存在差异；
② 与相对密度0.8相对应的压实干密度相差较大；干密度值的差异是由于颗粒级配组成存在差异所造成的。
3.料场规划
① 筑坝施工时，加强调度管理，将粗粒料含量较多的砂砾料优先用于主坝浸润线以下坝体填筑。
② 料场开采选用立采方式，地下水上、水下料充分混合，提高水上料的含水量。同时立采方式可破坏自然堆积形成的分层，对不同粒料含量砂砾料的混合起到一定的作用。
③ 针对料场分布不均匀状况，采用多点取料，同时上坝，充分混合等措施，以调整砂砾料的粗粒料含量，增大压实效果。
④ 对料场内的耕地予以保留，不进行开采，耕地边界线以外留出5m的保护范围。
⑤ 开采后保持河道纵坡为0.13‰。
主坝坝体填筑施工采用洛阳LSS218A自行式振动碾和宝马BW202AD自行式振动碾，施工前分别对两种碾压机械进行试验。振动碾技术参数见表4―1。
铺料厚度：洛阳LSS218A振动碾，分为0.6m、1.0m、1.4m；宝马BW202AD振动碾，分为0.6m、0.8m、1.0m。
碾压遍数：两台振动碾采用同样的碾压遍数，无振碾压2遍，振动碾压4遍、6遍、8遍。采用强振，行驶速度一档。
试验场地布置在料场内，作业面推平、碾压坚实，碾压后地基的干密度经检测达到设计控制指标。
两台振动碾试验场地均为110m×20m，按不同的铺料厚度和振动碾压遍数划分成不同的试验条带。在试验区外布设控制桩，作为测量依据。
碾压采用进退错距法，首先对铺料无振碾压2遍，再分别对各碾压条带振动碾压到规定的遍数。
用挖坑灌水法检测压实干密度，坑口尺寸1m×1m，挖坑深度到地基面。
分别对每一碾压试验区抽样做筛分试验，对一个坑挖出来的砂砾料按四分法取样炒干筛分，进行颗粒组成分析，绘制颗粒分析曲线，计算不均匀系数和曲率系数。
为验证压实后干密度值是否达到设计指标（压实后相对密度Dr≥0.8），对各种铺料厚度的试坑，按四分法取料样40个，送河北省水利工程质量第二检测站进行了最大、最小干密度和颗粒分析检测。
试验结果表明，滹沱河尚家湾、马疃料场的砂砾料符合筑坝填筑砂砾料设计要求，经过碾压试验能达到相对密度Dr≥0.8的设计指标。砂砾料的压实干密度随粗粒料（5mm以上卵砾石）含量的增加呈递增趋势。
试验成果包括：
① 干密度与振动碾压遍数关系曲线。
② 压实沉降量与振动碾压遍数关系曲线。
③ 碾压试验干密度成果表。
④ 碾压试验颗粒级配分析表。
⑤ 干密度和含水量关系图。
⑥ 碾压试验送样检测最大、最小干密度，现场碾压所达到的相对密度，5mm以上卵砾石（粗粒料）含量对应结果统计表。
⑦ 干密度与5mm以上卵砾石（粗粒料）含量关系曲线。
⑧ 根据干密度与5mm以上卵砾石（粗粒料）含量关系曲线所推出的控制干密度与5mm以上卵砾石含量关系表。
根据碾压试验，并经监理部批复确定出与不同含砾量相对应的控制干密度指标见表4―2。
注：①坝体填筑过程中铺料要匀，不得超厚、超径，碾压时不得漏压、欠压; ②严格控制大粒径料大面积集中而造成的填筑架空现象;③与岸坡接合处的填料不得分离、架空，并对边角加强压实;
监理批复砂砾料填筑洛阳LSS-218A振动碾铺料厚度为100cm，宝马BW202AD振动碾铺料厚度为80cm、无振碾压2遍、振动碾压6遍，进退错距法碾压，行驶速度一档，砂砾料加水率为5%～20%。砂砾料采用挖坑灌水法检测压实干密度。
5.结语
1）碾压实验是砂砾料填筑的关键一步，因此应认真对待；
2）如碾压场地允许，应尽量多布置不同铺料厚度、碾压变数的碾压实验；
3）加水是砂砾料填筑必不可少的一步，因为砂率料率对干密度影响很大；
保证坝体填筑质量主要是靠严格控制碾压参数来实现的，在砂石料填筑施工期间，水利工程局工程土建实验室试验人员按照有关规范及标准在填筑区各层次经现场试坑取样复核，结果均符合设计要求。施工实践证明，本试验所提供的施工技术参数是合理的，能够保证工程质量。
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