某水庫堆石壩體填筑密度三種方法對比試驗研究

(中國水利水電第十二工程局有限公司施工科學研究所， 浙江 建德 311600)

某水庫堆石壩體填筑密度三種方法對比試驗研究

唐國慶

(中國水利水電第十二工程局有限公司施工科學研究所， 浙江 建德 311600)

堆石面板壩堆石體填筑是壩體的主要部分，其碾壓施工質量的控制指標之一是堆石體的干密度。目前檢測干密度最常用的方法是灌水法，有專家認為灌水法由于受到塑料薄膜能否緊貼坑壁以及未考慮薄膜褶皺等因素的影響，使所測的密度比實際密度偏高。本文采用灌水法、砂漿填隙灌水法、灌砂法對壩體干密度進行檢測，通過對試驗結果對比研究，推翻專家質疑，驗證灌水法科學可行，供同類工程參考。

大壩堆石體； 干密度； 對比試驗,； 分析研究

某水庫大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，設計壩頂長448m、寬10m，壩頂高程165.8m,趾板基礎最低高程24.3m，最大壩高132.5m，最大壩底寬388m，上游壩坡1∶1.4,下游壩坡設置3道各10m寬的上壩“之”字公路，上壩公路之間壩坡為1∶1.25，平均壩坡1∶1.57。壩的上游面設置鋼筋混凝土防滲面板，頂部厚30cm，底部最大厚度68cm。鋼筋混凝土面板下部設置碎石墊層區和過渡料區。墊層料區水平寬2.0m，過渡料區水平寬4.0m。其后依次為主堆石區、砂礫石區、次堆石區，下游壩面為1m厚的大塊石干砌護坡。壩體上游80m高程以下為土石料回填區,下部為粉土,上部回填石渣。

堆石壩干密度質量控制檢測采用灌水法。實施過程中質監機構專家提出，用灌水法測試壩體干密度，由于塑料薄膜不能緊貼坑壁，試坑的臨界面處的部分孔隙未計算在試坑體積內，得到的測試數據干密度值偏大。因此，在大壩施工現場,對已壓實壩料的干密度分別采用灌水法、灌砂法和砂漿填隙灌水法進行測試對比。

1 測試方法及實施情況

該次測試試坑分布高程為110.0～117.3m，樁號在0+130+～0+356m壩上59.2m～壩下46m區間內,基本覆蓋了測試條件成熟的待檢測區。檢測部位和數量詳見表1：

表1 各分區檢測部位及檢測數量

干密度測試方法既要有規范性、準確性，又要有可操作性。分別采用砂漿填隙灌水法、灌砂法及灌水法進行填筑密度檢測。現將3種方法詳述如下：

1.1 灌水法

1.1.1 試坑位置的選定

在碾壓完成的待檢測區內，選擇較為平整的填筑面作為試坑部位,把填筑面整平,將鋼環放好，用石塊將其固定，撿出環內地面上松動和銳利的石塊或碎石片。記錄試坑的高程和樁號。

1.1.2 初始體積的測量

將0.08mm厚的隔水薄膜放在環內并盡量使其與填筑面接觸良好，先將臺秤上水箱注入水，記錄初始重。由水箱向試坑內注水，當水面恰好與環上木尺中心的釘尖接觸時，停止注水，記錄余水重，計算初始體積。

1.1.3 試坑體積測量

除去水及薄膜。由環中心開始挖石料，逐漸向下和邊緣擴挖，盡量使試坑近似呈圓柱狀，深度與層厚接近。整個挖坑過程中嚴防鋼環搖動或產生位移。試坑中取出的壩料立即進行篩分，分別按粒徑稱重并記錄。對粒徑小于10mm的壩料應采取防止水分蒸發的措施，用四分法取樣，及時送試驗室進行細顆粒分析和含水量測定。同時抽取20～40mm和40～80mm壩料，進行表觀密度測定，試坑挖掘完成后，鋪入0.08mm厚的薄膜，依上述1.1.2方法注水，測量試坑的終體積。終體積與初體積之差即為試坑體積。

1.2 砂漿填隙灌水法

3.5 國家政策發展不完善 任何一項衛生服務的順利開展，都離不開國家衛生政策的大力支持。雖然《中國老齡事業發展“十二五”規劃》明確指出，加快發展護理康復服務，但目前我國還沒有具體的針對老年居家康復的指導性政策條令。我國社區康復仍然存在領導重視不夠和經費短缺等一系列問題［18］。我國老年福利和社會醫療保障體系不健全，財政撥款有限，社區康復處于“無源之水”的窘境，高昂的費用不易報銷，使得許多殘障人士望而止步，尤其是低保和特困殘疾人，社區康復護理工作缺乏有力的物質保證，嚴重影響社區護士開展社區康復護理服務的積極性。

1.2.1 砂漿填隙

完成灌水法測試后，除去坑內水和隔水薄膜。以容量桶裝滿砂漿，沿桶口刮平，對其進行稱重并記錄其重量、容量，計算砂漿密度。然后用砂漿填補坑內邊壁的凹陷部位。將桶內剩余砂漿稱重并記錄，按其密度計算抹入坑內砂漿的體積。

1.2.2 注水測體積

使用0.08mm厚隔水薄膜鋪入坑內，使其與坑底和四壁接觸良好。依1.1.2方法向坑內注水，并測水溫，計算試坑體積。

1.3 灌砂法

墊層區試坑鋼環直徑僅0.5m，故在完成工地灌水法之后用灌砂法進行對比測試。

1.3.1 標準砂的自然堆積密度(以下簡稱為自然密度)的測定

表2 容積桶容積測定結果

表3 標準砂密度測定結果

為了了解擾動對標準砂密度的影響，在測定中同時進行擾動試驗。其方法是在自然密度測試后，用木棒輕敲容量桶壁，使砂致密。砂表面擴平后稱砂重，計算擾動密度，結果見表3。由表3可知，標準砂在未擾動的情況下自然密度相當穩定，受擾動時的密度則與擾動程度有關，變動較大。因此，在現場測試時，振動碾及重型車輛應遠離試坑，以免影響試坑體積測量精度。

1.3.2 灌砂法測量試坑的操作方法

完成灌水法測試后，除去坑內水、隔水薄膜和鋼環，在試坑上置兩條40mm粗的木條，然后在木條上放置灌砂筒。標準砂稱重后，裝入灌砂筒，打開閥門向坑內注砂。灌滿后用鋼直尺將砂面刮至坑口齊平，裝入灌砂筒，以灌入砂重和自然密度計算出試坑體積。

2 測試結果

該次檢測共測試試坑33個，其中有效試坑30個。直接灌水法所得的干密度值略大于砂漿填隙灌水法和灌砂法，但差值非常小。三種方法測得的干密度平均值見表4。由表4可知，六處測區差值占灌水法的百分率的均值為1.2%和0.92%。

表4 三種方法測得的干密度平均值

3 結 語

因灌水法和灌砂法、砂漿填隙灌水法測試所得的干密度值很接近，各測區的修正系數平均值分別為0.988和0.991。從現場測試實際情況分析，隔水薄膜與坊壁粘貼緊密，其未貼實部分空隙大部分屬于臨界面外存在的空隙，即采用砂漿填隙灌水法后增加的體積有大部分應屬于臨界面外的體積，本不應計算于試坑體積內。因此，原工地所采用的隔水薄膜灌水法是合理的，其結果是可靠的，也是符合規程規定的,如果需要修正，上述修正系數可供參考選用。關于使用的隔水薄膜厚度問題，由實踐可知，0.03mm的隔水薄膜在無砂漿抹壁的情況下幾乎無法使用，壩料中的碎石能輕易地將隔水薄膜劃破。因此,在無砂漿抹壁的情況下使用的隔水薄膜厚度宜取為0.05～0.08mm。

[1] DL/T 5356—2006水電水利工程粗粒土試驗規程[S].

[2] DL/T 5355—2006水電水利工程土工試驗規程[S].

[3] SL 237—1999水利部土工試驗規程[S].

Comparative Trial of Three Methods for the Rockfill Dam Filling Density of Some Reservoir

Tang Guo-qing

(ConstructionScientificInstituteofSinohydroBureau11Co.,Ltd.Jiande,Zhejiang311600)

The rockfill of the face rockfill dam is the main part of the dam body. The one of control indexes of rolling compaction quality is the dry density of the rockfill body. Currently the common method for dry density test is water replacement. According to some experts, the water replacement is affected by some factors such as plastic film close to pit wall but out of consideration of membrane wrinkle, so the tested density is higher than the practical one. The dry density is tested by water replacement, mortar gap filling and sand replacement. By comparative study on test results, the experts’ questions are denied, and the water replacement method is practicable, and method is be available for reference for other projects of the same kind.

Dam rockkill (body); dry density; contrast test; analytical investigation

TV52

A

1005-4774(2014)10-0000-03