抽水蓄能电站下水库库底土石混合料碾压工艺试验成果报告

抽水蓄能电站土建及金属结构安装工程抽水蓄能电站下水库库底土石混合料碾压工艺试验 成果报告批准： 审定： 审核： 编制： 抽水蓄能电站工程施工项目部 抽水蓄能电站 土建与金属结构安装工程下水库库底土石混合料碾压工艺试验 成果报告抽水蓄能电站项目试验室抽水蓄能电站下水库库底土石混合料碾压工艺试验成果报告目 录1、概述12、试验依据12.1 设计要求12.2 引用规范、规程22.3其它23、 填筑料技术指标及填筑标准24、回填料室内试验成果24.1颗粒级配试验成果24.2 室内击实试验成果35、现场碾压试验55.1 现场碾压试验的目的55.2 碾压机具选择65.3 碾压试验场地布置65.4 碾压试验参数选择与试验场次的确定75.5 碾压试验检测项目和方法86、现场碾压试验成果分析136.1 压实度与碾压遍数的关系136.2 试验精度的影响137、初步结论及建议137.1 推荐达到设计标准的压实机械和施工参数147.2 严格控制填筑料压实均匀性147.3 严格控制填筑施工参数，加强目视检查147.4 填筑施工质量控制检测方法14抽水蓄能电站下水库库底土石混合料碾压工艺试验成果报告1、概述枢纽工程主要建筑物由上水库、下水库、输水系统、地下厂房和开关站等组成。上水库主、副坝均采用沥青混凝土面板堆石坝，坝顶高程272.40m，主坝最大坝高182.3m，坝顶长度810m。上水库库盆采用库岸沥青混凝土面板及库底土工膜防渗。上水库沿库周设库岸公路，路面高程272.40m，路面宽度6.5m，总长约3.0km(含坝顶公路)。下水库主要建筑物有大坝、溢洪道、放水管、库盆、库岸公路等。下水库大坝采用沥青混凝土面板堆石坝，最大坝高38.00m，坝顶高程87.00m，坝顶长度670.00m。下水库采用库岸沥青混凝土面板及库底粘土铺盖防渗。下水库溢洪道采用开敞式溢洪道，自由溢流，全长约266.72m。下水库放水管布置在大坝右岸，全长约509.96m。为论证坝料设计填筑标准的合理性，通过现场碾压试验，确定满足设计要求的施工碾压参数和填筑工艺。现依据设计技术要求、设计图纸和国家有关规程规范，以及参照国内外已建及在建堆石坝坝料碾压参数和工程类比，并结合本工程的实际情况，按照拟定的大坝填筑料现场碾压试验实施细则对下水库库底土石混合进行现场碾压工艺试验，由业主、设计、监理、施工方通过四方会议评审后，在试验监理旁站下于2018年11月03日和2018年12月21日共进行两大场5小场碾压试验，其中一场为复核试验，现将已取得的试验成果报告如下。2、试验依据2.1 设计要求（1）抽水蓄能电站上、下水库填筑料碾压试验技术要求（2）设计图纸及技术文件。2.2 引用规范、规程本项目引用的标准和规程规范如下（但不限于）：（1）碾压式土石坝施工规范DL/T 5129-2013（2）碾压式土石坝设计规范DL/T 5395-2007（3）水电水利工程土工试验规程DL/T 5355-2006（4）水电水利工程粗粒土试验规程DL/T 5356-2006（5）水电水利工程岩石试验规程DL/T 5368-2007（6）土石筑坝材料碾压试验规程NBT 35016-2013（7）岩土工程勘察规程GB 50021-20012.3其它抽水蓄能电站上、下水库填筑料现场碾压试验实施细则及监理批复文件。3、 填筑料技术指标及填筑标准试验时，下水库库底土石混合料利用下水库主坝坝址区（坝0+425坝上0+039）开挖料。下水库库底土石混合料填筑技术指标及填筑标准见表3-1，表3-1 下水库库底土石混合料技术指标及填筑标准填筑分区名称最大粒径（mm）5mm颗粒含量（%）0.075mm颗粒含量（%）0.005mm颗粒含量（%）渗透系数压实度(%)库底土石混合料200/954、回填料室内试验成果4.1颗粒级配试验成果对下水库库底土石混合料在主坝坝址区（坝0+425坝上0+039）取样采用筛析法和水洗法进行全料颗粒级配分析试验，其试验结果如表4-1，颗粒级配曲线如图4-1。表4-1 下库库底土石混合料颗粒分析试验成果表样品编号最大粒径（mm）小于该孔径的总土质量百分数（%）100mm80mm60mm40mm20mm5mm2mm1mm0.5mm0.25mm0.075mmXKKDH-019810093.285.679.565.13626.223.720.818.614.9图4-4 下库库底土石混合料颗粒级配曲线4.2 室内击实试验成果（1）细料（5mm）击实试验成果下水库库底土石混合料细料（5mm）依据水电水利工程土工试验规程DL/T 5355-2006及水电水利工程粗粒土试验规程DL/T 5356-2006采用标准轻型击实仪进行室内轻型击实试验，单位击实功能为592.2KJ/m3，室内击实试验结果如表4-2，击实曲线如图4-2。表4-2 下水库库底土石混合料细料室内击实试验成果表样品编号取样部位最大干密度dmax(g/cm3)最优含水率op(%)XKKDH-01主坝坝址区（坝0+425坝上0+039）1.5822.7 图4-2 XKKDH-01细料轻型击实曲线 经室内轻型击实试验成果整理，下水库库底土石混合料（主坝坝址区，坝0+425坝上0+039）细料最大干密度1.58g/cm3，最优含水量22.7%。 （2）不同P5含量（砾石含量）土石混合料击实试验成果下水库库底不同P5含量（砾石含量）土石混合料室内击实试验时，按照P5含量（即砾石含量）30%、40%、50%、60%、70%、80%分别进行轻型击实试验，以确定不同P5含量（即砾石含量）土石混合料的含水率与最大干密度。 试验时，按细料（5mm）最优含水量22.7%，砾石饱和面干状态进行备料，依据水电水利工程土工试验规程DL/T 5355-2006及水电水利工程粗粒土试验规程DL/T 5356-2006采用标准轻型击实仪进行室内轻型击实试验，单位击实功能为592.2KJ/m3，室内击实试验结果如表4-3，击实曲线如图4-3。表4-3 下水库库底不同P5含量土石混合料室内击实试验成果表样品编号P5含量（%）最大干密度dmax(g/cm3)含水率op(%)XKKDH-01-1301.6420.4XKKDH-01-2401.6719.3XKKDH-01-3501.6918.1XKKDH-01-4601.7117.1XKKDH-01-5701.7116.3XKKDH-01-6801.6815.6 图4-4 不同P5含量（砾石含量）轻型击实曲线5、现场碾压试验根据监理批复的大坝坝体填筑工艺性碾压试验方案进行现场试验的组织与实施。5.1 现场碾压试验的目的（1）通过碾压试验研究施工设备、施工工艺等对填筑料环境条件的适应性。 （2）通过本次室内试验和现场碾压试验，论证坝料设计填筑标准的合理性，如设计要求的压实度等参数是否达到设计要求。（3）在初步选定的碾压机具下和施工机械条件下，通过回填料的碾压试验，选择达到设计压实标准的，经济的、合理的压实参数，包括铺料厚度、碾压遍数、压实度等，为大坝现场填筑质量检测提供依据。（4）通过碾压试验，确定填筑料的施工铺填和碾压等施工工艺，包括铺填方式、碾压方法、行车速度、方式等，论证灌砂法等测试方法的适用性，确定合适的碾压填筑质量检验方法。5.2 碾压机具选择为适应设计提出的填筑料压实质量标准，并考虑本工程填筑料的性质，此次试验碾压机具及参数选择如表5-1。 表5-1 碾压机械设备参数表名称生产厂家型号碾压质量（t）激振力(KN)振动频率（HZ）振幅（mm）自行式 振动碾徐工集团XS203E20（凸块）370/25528/331.86/0.935.3 碾压试验场地布置试验前对场地进行平整。用拟用设备中最大工作质量的振动碾按照23km/h的速度碾压，直到每碾压2遍后全场平均沉降量不大于2mm；整场高差小于20cm且局部起伏差小于5cm，场地达到要求后，铺一层相同的试验料，直到每碾压2遍后全场平均沉降量不大于2mm，碾压后做为现场碾压试验平台。原地面整平及每层碾压后均做沉降量观测，然后对场地测量、放线，并记录试验场地的高程，测点间距1.0m1.0m，每单元不少于20个测点。并用白灰线划出试验区域和试验单元以及机械进出场的方向指示标志。场地大小达到至少完成一个完整的试验组合。根据需要，将场地划分为若干试验单元。试验宽度和长度根据试验检测内容、数量以及碾压设备确定。两侧各预留3m的施工回车道区，可供施工机械与重车行走、试验场边缘应具有足够的稳定性。土料每个试验单元尺寸为4m 6m，两单元之间可预留2m的过渡区，试验场地宽拟定为6mn(试验料组数)，长度方向前后各预留8-10m的施工回车和错碾区。碾压试验场地布置见图5-15-2。图5-1 下水库库底土石混合料图5-2 下水库库底土石混合料5.4 碾压试验参数选择与试验场次的确定5.4.1 碾压试验参数选择碾压试验参数按照监理批复的江苏句容抽水蓄能电站上、下水库大坝填筑现场碾压试验实施细则进行。（1）铺料厚度的选择采用反铲装料、自卸车装卸，在各试验条带范围线内，采用“后退法”铺料、推土机整平，铺筑层厚度控制误差10%，并测量高程，以确保填料松铺厚度。本次上水库库底土石混合料压实厚度为50cm。（2）铺土方法施工时，通常采用“进占法”填筑，而碾压试验主要研究振动碾的压实效果，不考虑进占法在卸土过程中对碾压层面的压实作用，因此本次碾压试验采用退铺法填筑，推土机平整，铺填厚度误差为松铺厚度的10%。（3）碾压速度的选择根据经验，选择23km/h的碾压速度。（4） 加水量和加水方法本次试验填筑料采用天然含水量。（5）碾压遍数：本次试验采用4、6、8、10三种碾压遍数比选。（6）碾压试验方法及基本流程碾压方法采用进退错距法，前进、后退为二遍计，轮压重叠为轮宽除以碾压遍数。基本流程是：碾压场开辟碾压场压实布设控制点、平整度测量进料推平松铺高程测量静碾松铺高程测量碾压沉降测量、压实密度、含水量检测回填试坑碾压基面测量下一场。5.4.2 碾压试验场次本次碾压试验进行下水库库底土石混合料碾压工艺试验，共进行两大场5小场，现场碾压场次如表5-2。表5-2 现场碾压试验场次表场次填料名称压实厚度(cm)碾重(t)碾压遍数（遍）小场数试验时间一土石混合5020（凸块）6、8、1032018年11月02日二土石混合（复核场）5020（凸块）4、622018年12月21日5.5 碾压试验检测项目和方法5.5.1回填料沉降网点布置与测量为了解填料在不同碾压遍数下的沉降量，及达到沉降基本稳定的碾压遍数，铺料静碾2遍后开始进行，以后毎碾压2遍进行一次沉降观测，直至最后碾压遍数。每完成2遍振动碾压，即对试验单元全部测点进行一次高程测量，在试验场地划线标识出振动碾行走线和沉降测量点。一大场3小场各试验单元均按1.0m1.0m的网格设测点,测点场地尺寸和沉降网点控制图5-5。图5-5 测点场地尺寸和沉降网点控制图(单位：m)5.5.2压实密度检测压实密度按水电水利工程土工试验规程DL/T 5355-2006和水电水利工程粗粒土试验规程DL/T 5356-2006中坑测法进行，坑测采用灌水法，试坑直径为最大粒径的23倍，套环直径大于试坑直径，本次试验套环采用直径50cm，高度20cm，并保证足够的刚度。灌水法塑料薄膜厚度为0.04mm，且有良好的韧性。因为考虑到是凸块碾压，必须挖去凸出松散表层后10cm左右，再挖至底层进行灌水。现场称量及时做好记录，并将样品取回及时进行室内检测。5.5.3含水率试验现场取样后室内采用烘干法测定。5.5.4压实度计算压实度计算根据土工试验规程SL2371999，压实度=（现场压实干密度/最大干密度）100%。 5.5.5现场图片 碾压试验中 沉降观测中 挖试坑中 挖试坑中 测试坑中5.6 现场碾压试验检测成果现场碾压试验成果见表5-3，5-4。11表5-3 下水库库底土石混合料碾压试验成果汇总表场次分区/坝料类型压实厚度(cm)碾压机具(t)碾压遍数试坑编号坑深（cm）P5含量（%）最优含水率(%)最大干密度(g/cm3)湿密度(g/cm3)含水率(%)干密度(g/cm3)压实度（%）备 注单个值平均值一下水库库底土石混合5020t 凸块650-6-15176.515.81.691.9217.71.6396.498.650-6-2451.9716.41.69100.050-6-3472.0220.91.6899.4850-8-14572.716.11.702.0316.21.75102.9101.750-8-2451.9517.31.6697.650-8-3462.1018.01.78104.71050-10-14562.616.91.712.1018.91.77103.5101.750-10-2422.0717.71.76102.950-10-3452.0420.91.6998.8表5-3 下水库库底土石混合料碾压试验成果汇总表场次分区/坝料类型压实厚度(cm)碾压机具(t)碾压遍数试坑编号坑深（cm）P5含量（%）最优含水率(%)最大干密度(g/cm3)湿密度(g/cm3)含水率(%)干密度(g/cm3)压实度（%）备 注单个值平均值二下水库库底土石混合（复核场）5020t 凸块450-4-14660.516.91.711.9420.91.6093.694.2/50-4-2481.9920.11.6694.950-4-3471.9420.81.6194.1650-6-14862.416.91.712.0619.51.7299.799.550-6-2502.0821.91.71100.050-6-3492.0420.51.6998.8136、现场碾压试验成果分析6.1 压实度与碾压遍数的关系压实度与碾压遍数关系见图6-1。 图6-1 压实度与碾压遍数的关系图（h=50cm）从图6-1试验成果看，总体上压实度随碾压遍数增加而提高，而且出现超百现象，这是由于室内标准击实规范要求为轻型功能，而现场碾压为重型功能。压实厚度为50cm时，随着碾压遍数的增加，压实度的增长率逐渐减小，6遍8遍压实度增长3.1%，而10遍与8遍相比压实度没有增长，当碾压4遍时压实度95%，不满足要求。从试验结果看，20t凸块碾的作用下，碾压层厚50cm碾压6遍就能够达到设计压实度95%要求。6.2 试验精度