罗永堂
（河南省水利第二工程局 河南 郑州 450000）
【摘要】振动凸块碾代替羊角碾用作防渗土料压实机具，具有效率高、碾压效果好等特点，并对在不同施工条件下振动碾的实际应用作了介绍。
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关键词 振动凸块碾；均质土坝；碾压试验；实际应用
1.工程概况?
（1）灵宝市卫家磨水库复建工程大坝为碾压式均质土坝，坝底宽248m，坝顶宽6m，坝顶长275.6m，最大坝高43.8m，大坝填筑总工程量89.4万m?3，考虑度汛要求，坝体填筑分三期施工。?
（2）在坝体填筑过程中，我们创下了工程局单月15.1万m?3的填筑记录、现场取样2510组，压实度合格率达到99%的质量记录，经历了春、夏、秋、冬四季变化，对不同范围含水率的土料、不同施工条件下的振动凸块碾的性能特点、适用范围，积累了非常丰富的经验。为使水利行业及早熟悉、了解并高效运用这一新型、先进的均质坝体碾压设备，现将其在卫家磨水库复建工程均质土坝碾压的运用经验总结如下，以期起到抛砖引玉作用。
2.R20MK型振动凸块碾S简介?
（1）振动凸块碾是近几年开始替代羊角碾应用于土坝碾压的新型压实机具，《碾压式土石坝施工规范》（DL/T5129-2001）仅提一句：“防渗土料宜采用振动凸块碾压实”，虽然目前参考书上还找不到其非常成熟的运用经验，但它确是目前最先进的压实机具之一，具有效率高，碾压效果好的功效，很适宜均质土坝碾压，卫家磨水库复建工程是我局首次将这一新设备运用于均质坝体碾压的工程项目。?
（2）山推SR20MK型振动凸块碾，自重20T，分强振和弱振两档，振动频率分别为28HZ和32HZ，行进速度分别为2.5Km/h和8.3Km/h，其工作原理主要是通过碾滚振动和凸块挤压土粒，从而起到压实效果，其主要技术参数见表1。
3.碾压试验?
2005年11月20日~23日，按照《碾压式土石坝施工规范》（DL/T5129-2001）的要求，对选用的右岸土区坝体填筑土料（素土物理、力学性能见下表），项目部在左岸坝体▽839m填筑面进行了右坝体填筑碾压试验，意在通过碾压试验取得合理的铺土厚度、碾压遍数及土料含水率控制范围等碾压参数，为大方量坝体填筑提供参考数据，同时核实坝料设计填筑标准的合理性以及确定达到设计填筑标准的压实方法等。?
3.1试验依据。
施工图纸、土工试验报告、《土工试验规程》、《碾压式土石坝施工规范》DL/T5129-2001及料场区原状土料检测结果（见表2）。?
3.2试验机具。
本次碾压试验采用大宇1.2m?3挖掘机挖装、青岛重汽斯太尔自卸车（18T）运料上坝，山推SD160推土机推平，20T山推SR20MK凸块振动碾碾压（弱振档）。?
3.3试验组合。
在选定的试验场地上，根据含水率控制范围布置三个碾压试验区，每个碾压试验区分三个碾压试验组。本次试验选用三种含水率区域（15%~17%、17%~19%、19~21%）、两种铺土厚度（30cm、35cm）、三个碾压遍数（6、8、10遍）进行试验。?
3.4铺土碾压。
对以上不同含水率范围的土料按不同的碾压遍数（6、8、10），分别进行铺土厚度为30cm、35cm的碾压试验，碾压采用进退错距法。?
3.5数据分析。?
3.5.1取样试验。
选用200cm?3的环刀取样，每一试验组取样数量为5个，分别计算土料干容重。?
3.5.2数据整理。?
（1）每一种铺土厚度，不同碾压遍数的试验组分别取5个，共取样90个。经采集数据整理、统计、计算并绘制干容重与碾压遍数关系图1。?
（2）从干容重与碾压遍数关系曲线图中可看出三种含水率范围的土料铺土厚度为30cm、35cm，碾压遍数为8遍、10遍的碾压组合，碾压效果相近，取用哪一组合，还须做进一步分析。?
3.5.3数据分析。?
（1）对铺土30cm、35cm，碾压遍数8遍、10遍的碾压试验组所取得的数据进行整理分析并绘制碾压试验组干容重分布范围统计表（见表3）。?
（2）从以上干容重分布统计表可看出：
铺土30cm厚、碾压8遍的试验组所测得干容重达到1.65g/cm?3以上的频率为93.3%，15个数据中仅一个小于1.65g/cm?3，但与1.65g/cm?3相近，为1.64g/cm?3；
铺土30cm厚、碾压10遍的试验组所测得干容重达到1.65g/cm?3以上的频率为66.7%。
铺土35cm厚、碾压8遍的试验组所测得干容重达到1.65g/cm?3以上的频率为53.7%。
铺土35cm厚、碾压10遍的试验组所测得干容重达到1.65g/cm?3以上的频率为46.7%。
经以上四组效果较好的碾压试验所测干容重数据的分布频率进行分析比较，可得出铺土30cm厚，碾压遍数8遍为最优组合。?
3.5复核试验。
用所选定压实遍数、铺土厚度及对应含水率，于2005年11月25日进行了一次复核试验，经测得碾压结果满足设计、施工要求。?
3.6结论。
从碾压试验所测数据可以看出，含水率在17%~21%范围内低液限粘性土料，铺土30cm厚，采用20T振动凸块碾碾压8遍（弱振），控制干密度指标不低于1.65g/cm?3。
4.不同施工条件下施工方法及质量保证措施?
4.1含水率及土质变化。?
4.1.1为验证振动凸块碾的最佳压实效果，当素土含水率控制在不同土料最优含水率附近时，我们分别在坝体▽834.35m以下、在（0+110；坝下6m）及（0+140；坝上20.5m）两位置、在有意加大铺土厚度的情况下进行填筑并挖坑检验，填筑后检测数据见表4。?
4.1.2由上表可知：?
（1）其振动力可压实50cm厚松土层，可见振动凸块碾有很强的压实效果。?
（2）对褐色低液限粘土，上坝土料在最优含水率为18%附近时，能取得很好的压实效果，当土料含水率大于22%时，振动碾压会使土壤变弹簧，即使铺土很薄，也很难达到设计压实度；而对黄色粉质低液限粘土(富含粉砂)，上坝土料含水率若在20%（最优含水率）附近时，能取得很好的压实效果，但这种土料含水率控制范围较窄（必须大于17%），当上坝土料含水率低于17%时，即使铺土很薄，也很难压实。?
4.2高温及雨季。?
4.2.1工程特点。?
⑴夏季施工，气温高（最高达40℃），风大（四~五级），土坝填筑受其影响最大，土料经开采、运输、铺平、碾压等工序后，再经暴晒、风干，水分蒸发散失快。?
⑵进入汛期后，雨期长、降雨频繁且强度大，受阴雨影响，坝体填筑经常中断，天晴具备复工条件后，坝面存在表层土含水率偏低，下层土含水率偏高的问题，雨后复工困难。?
4.2.2施工措施。?
（1）雨后复工。
复工前，首先通过现场取样，测算出碾压基面下20cm深处土壤含水率，当含水率较大时，主要采用薄层翻晒，以降低深层土含水率；当深层土含水率偏大（稍高于控制含水率上限），我们主要采取先将表层薄层干土推除，然后覆以薄层（不超过15cm）含水率较低的土，再用羊角碾压两遍，以使上下层干湿土充分混合，最后再用振动碾碾压，经取样检测压实度，均满足设计要求，实践证明，此法较好。?
（2）分区施工。
进入三期全坝面填筑后，正值春秋季，气温不高，土料含水率适宜，加上坝面面积不大，改分区施工为全坝面施工。到夏季时，土料水分因高温、大风蒸发过快，坝体表层土在重型汽车轮胎碾压后，形成光面，因暴晒时间过长，形成约25cm厚硬壳，振动碾虽然自重20T，但硬土层已形成骨架，传递到下层松土层（含水率较低）的振动力较弱，使下层土达不到设计压实指标。采取缩短层间铺土时间间隔措施，达到“保水”目的，故再改全坝面填筑为左右分区填筑施工。?
（3）上下层结合面处理。
当气温适宜，土料含水率适中，且铺土厚度不超过30cm厚时，用羊角碾进行基面刨毛，实践证明，这是行之有效的层间处理方法。但在夏季高温施工时，此法不妥，其一，当表层土因暴晒成硬壳时，振动力传递到下层松土层时，已经很弱，不足以压实下层松土；其二，增加了铺土厚度，当表层土经振动碾压实后，若再用羊角碾刨毛，则无形增加约12cm厚虚土，加铺土厚度30cm，每层铺土厚度实际达42cm；其三，刨毛时机很难掌握。若振动碾压实后，立即刨毛，由于全坝面施工，上下两层土的铺土时间将近24小时，刨出的表层土，块大，风干后形成干土块，即使在铺土前洒水，因土块被翻起后，干土块仍然集中在表层，不易湿润；其四，振动碾压实后，若等到铺土时刨毛，由于间隔时间过长，表层土已形成硬壳，即使面层洒水，羊角碾过后，仅能留下浅浅的羊足迹，起不到刨毛作用。?
（4）特殊土处理。
对于含细砂质低液限粘土，经振动碾振实后，表面并不是光面，而是约5cm厚松散层，故不需刨毛。对该种土，在振动碾压实后、铺土前，通过洒水保证结合部足够湿润，结合部含水率稍高于控制含水率上限，经检测，上下层同样结合得很好。?
（5）调整作业时间。
为减少水分散失，坝体填筑避开高温时段（上午11：30~下午6：00），尽量利用夜晚施工。
［文章编号］1006-7619（2015）07-15-893
［作者简介］(罗永堂（1966.5-），男，汉族，职称：高级工程师，项目经理，主要从事水利工程项目施工管理与技术管理。)