三點擊實法在石佛寺水庫均質土壩中的應用

王修娟

(遼寧省石佛寺水庫管理局，遼寧 沈陽　110166)

三點擊實法在石佛寺水庫均質土壩中的應用

王修娟

(遼寧省石佛寺水庫管理局，遼寧 沈陽110166)

【摘要】本文通過介紹石佛寺水庫均質土壩填筑中三點擊實試驗法的基本操作，證實了采用三點擊實試驗法對土方填筑進行質量控制不僅操作簡便，而且還能快速地確定填土的壓實度及最優含水率與現場填土含水率的差值，從而保證了施工質量和施工進度。

【關鍵詞】三點擊實法； 石佛寺水庫； 均質土壩； 應用

1工程概況

石佛寺水庫是遼河干流上唯一的一座大型控制性水利工程，壩址位于沈陽市新城子區黃家鄉和法庫縣依牛堡鄉，距沈陽市區約40km，設計總庫容為1.85億m3，滯洪庫容為1.60億m3，控制流域面積16.48萬km2。石佛寺水庫屬于平原型水庫，由主壩、副壩、泄洪閘等建筑物構成；其中，主壩為均質土壩，壩頂寬6m，平均壩高12.1m，上下游邊坡均為1∶3，全長12.443km。

設計要求土方填筑壓實度指標為0.98。為了保證施工質量和施工進度，最終確定采用《碾壓式土石壩施工規范》(DL/T 5129—2001)中規定的三點擊實法作為土壩質量控制方法，并要求算出最優含水率與填土含水率的差值。

三點擊實試驗法分為圖解法和數解法，本文采用“數解法”對試驗數據進行分析。

2試驗原理

在不同的含水率下，用相同的方法對土料進行擊實，就可以得到含水率與相應的干密度的關系曲線。當含水率較低時，擊實干密度隨著含水率的增加而增大；當干密度達到某一最大值后，擊實干密度隨著含水率的增加反而減小，此時的干密度為最大干密度，對應的含水率為最優含水率。三點擊實試驗就是根據這個原理，通過不同含水率和相應濕密度的關系，得到最優含水率與最大濕密度，并計算出現場壓實度。

(1)

式中D——填料的壓實度；

ρdmax——室內擊實試驗求得的最大干密度；

三點擊實法就是通過現場取樣，測出現場濕密度，再引入參數Z(加水量與加水前濕土重的比值)，用數解法求得變換后的標準擊實最大濕密度后，通過公式(1)，求出壓實度。

3.1加水條件下三點擊實法操作方法

在施工現場測定填土的濕密度ρf，同時取環刀周圍的填土，并將其分成三份，在保持其含水率不變的情況下，分別做如下操作：

(2)

(3)

e.對于以上計算，可以用拋物線方程式進行校核。用Excel擬合曲線峰值所對應的橫坐標為ωop，即最優含水率；峰值所對應的縱坐標為ρm，即最大變換濕密度。在試驗中忽略其他因素，比如： 試驗儀器和擊實方法等的影響，理想狀態下的拋物線應為： 曲線f(x)滿足二項式y=f(x)=ax2+bx+c(其中a<0)。其峰值處有

3.2三點擊實試驗加水情況下舉例

三點擊實試驗加水情況下試驗數據如表1所列、圖1所示。

表1　填土加水條件下三點擊實試驗記錄

對于以上計算的ρm和Zm，可以用拋物線方程式進行校核。在用Excel繪制的加水率與變換濕密度的圖中，顯示出拋物線和回歸公式，理想狀態下的曲線在該區間應滿足二項式f(x)=ax2+bx+c(其中a<0)。其峰值處有

=(-187.5)×0.0212+7.75×0.021+2.01

=2.09

可見，兩種計算方法所得的結果是一致的。

3.3加、減水條件下三點擊實法操作方法

取土方法及前兩步操作同加水條件下三點擊實法的操作，其變化處如下：

3.4三點擊實試驗加、減水情況下舉例

三點擊實試驗加、減水情況下試驗數據如表2所列、圖2所示。

表2　填土加、減水情況下三點擊實試驗記錄

圖2　樁號BA2+400第三層土，軸線上10m三點擊實試驗曲線

=1.98

最優含水率與填土含水率的差值計算也可以利用公式(3)計算，但必須要將計算結果加“最大減水量”，所以

用拋物線方程進行校核

+1.98=1.98

同樣，再用公式(1)計算壓密度。

3.5減水條件下三點擊實法操作方法

4加減水操作中常見的問題及解決辦法

4.1形成反弧線

4.2三點不能形成凸線

當填土的含水率過低，加水量增加到4%時，土樣含水率還未超過最優含水率，這時，隨著水量的增加，擊實密度也在變大，曲線呈上升趨勢，會出現曲線無拐點，不能形成三點凸線現象。此時應在土料場進行加水。

當填土的含水率過高，加水量減到2%時，土樣含水率還未低于最優含水率，這時擊實曲線也不能形成三點凸線。此時應在土料場對土料采取翻曬等措施。

5石佛寺水庫三點擊實試驗總結

土壩填筑施工往往是高強度、快速連續的施工作業。在土壩施工過程中，如果采用“環刀”取樣法測量土的干密度，要測定含水量，再計算出壓實度，大約需要6h。而三點擊實試驗不需測含水量，從現場取樣到土體壓實度結果出來，僅需要40min。所以，采用三點擊實法可以節省大量的試驗時間，避免了因等待試驗結果而造成壩體填筑停工現象的發生，加快了土方填筑的施工進度，也保證了工程施工質量。

石佛寺水庫主壩長12.443km，土方填筑量為93萬m3，要求三點擊實抽樣檢驗頻率為每200～500m3土取一組，石佛寺水庫共做三點擊實試驗3403次。測得壓實度最大值為101.4，最小值為96.8(按規定： 不合格樣不得集中，最小壓實度不低于設計值的98%，且壓實度合格)，平均值為98.9，合格率為99.6%，滿足設計要求。

6結語

三點擊實法最大的優點在于不需要測定填土的含水率，僅需做三種不同含水率的擊實試驗，測定三個擊實濕密度，就可快速確定填土的壓實度及最優含水率與現場填土含水率的差值。石佛寺水庫均質土壩填筑過程中采用這種試驗方法后，縮短了土料檢測的時間，既加快了施工進度，又保證了施工質量，為工程的順利實施奠定了基礎。

參考文獻

[1]錢家歡.土力學[M].第二版.南京： 河海大學出版社，1995.

[2]張林明,尚恒勇,魏明.三點擊實試驗在水庫圍壩工程質量控制中的應用[J].水利技術監督,2012(4):4-7.

[3]謝志平,魏光銀.三點擊實法在東湖水庫圍壩填筑過程中的應用[J].浙江水利水電?？茖W校學報，2012(3):16-20.

[4]DL/T 5129—2001碾壓式土石壩施工規范[S].

中圖分類號：TV641.2

文獻標志碼：B

文章編號：1005-4774(2015)04-0044-04

Application of three-point compaction method in Shifosi Reservoir
homogeneous earth dam

WANG Xiujuan

(LiaoningShifosiReservoirManagementBureau,Shenyang110166,China)

Abstract：In the paper, basic operation of three-point compaction method in Shifosi Reservoir homogeneous earth dam filling is introduced for confirming that three-point compaction method can be adopted for controlling quality in earthwork filling conveniently. The method can also be used for rapidly determining the filled soil compaction and the difference value between optimal water content rate and site filling water content, thereby ensuring construction quality and construction schedule.

Key words：three-point compaction method; Shifosi Reservoir; homogeneous earth dam; application