某水库堆石坝体填筑密度三种方法对比试验研究

(中国水利水电第十二工程局有限公司施工科学研究所， 浙江 建德 311600)

某水库堆石坝体填筑密度三种方法对比试验研究

唐国庆

(中国水利水电第十二工程局有限公司施工科学研究所， 浙江 建德 311600)

堆石面板坝堆石体填筑是坝体的主要部分，其碾压施工质量的控制指标之一是堆石体的干密度。目前检测干密度最常用的方法是灌水法，有专家认为灌水法由于受到塑料薄膜能否紧贴坑壁以及未考虑薄膜褶皱等因素的影响，使所测的密度比实际密度偏高。本文采用灌水法、砂浆填隙灌水法、灌砂法对坝体干密度进行检测，通过对试验结果对比研究，推翻专家质疑，验证灌水法科学可行，供同类工程参考。

大坝堆石体； 干密度； 对比试验,； 分析研究

某水库大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，设计坝顶长448m、宽10m，坝顶高程165.8m,趾板基础最低高程24.3m，最大坝高132.5m，最大坝底宽388m，上游坝坡1∶1.4,下游坝坡设置3道各10m宽的上坝“之”字公路，上坝公路之间坝坡为1∶1.25，平均坝坡1∶1.57。坝的上游面设置钢筋混凝土防渗面板，顶部厚30cm，底部最大厚度68cm。钢筋混凝土面板下部设置碎石垫层区和过渡料区。垫层料区水平宽2.0m，过渡料区水平宽4.0m。其后依次为主堆石区、砂砾石区、次堆石区，下游坝面为1m厚的大块石干砌护坡。坝体上游80m高程以下为土石料回填区,下部为粉土,上部回填石渣。

堆石坝干密度质量控制检测采用灌水法。实施过程中质监机构专家提出，用灌水法测试坝体干密度，由于塑料薄膜不能紧贴坑壁，试坑的临界面处的部分孔隙未计算在试坑体积内，得到的测试数据干密度值偏大。因此，在大坝施工现场,对已压实坝料的干密度分别采用灌水法、灌砂法和砂浆填隙灌水法进行测试对比。

1 测试方法及实施情况

该次测试试坑分布高程为110.0～117.3m，桩号在0+130+～0+356m坝上59.2m～坝下46m区间内,基本覆盖了测试条件成熟的待检测区。检测部位和数量详见表1：

表1 各分区检测部位及检测数量

干密度测试方法既要有规范性、准确性，又要有可操作性。分别采用砂浆填隙灌水法、灌砂法及灌水法进行填筑密度检测。现将3种方法详述如下：

1.1 灌水法

1.1.1 试坑位置的选定

在碾压完成的待检测区内，选择较为平整的填筑面作为试坑部位,把填筑面整平,将钢环放好，用石块将其固定，捡出环内地面上松动和锐利的石块或碎石片。记录试坑的高程和桩号。

1.1.2 初始体积的测量

将0.08mm厚的隔水薄膜放在环内并尽量使其与填筑面接触良好，先将台秤上水箱注入水，记录初始重。由水箱向试坑内注水，当水面恰好与环上木尺中心的钉尖接触时，停止注水，记录余水重，计算初始体积。

1.1.3 试坑体积测量

除去水及薄膜。由环中心开始挖石料，逐渐向下和边缘扩挖，尽量使试坑近似呈圆柱状，深度与层厚接近。整个挖坑过程中严防钢环摇动或产生位移。试坑中取出的坝料立即进行筛分，分别按粒径称重并记录。对粒径小于10mm的坝料应采取防止水分蒸发的措施，用四分法取样，及时送试验室进行细颗粒分析和含水量测定。同时抽取20～40mm和40～80mm坝料，进行表观密度测定，试坑挖掘完成后，铺入0.08mm厚的薄膜，依上述1.1.2方法注水，测量试坑的终体积。终体积与初体积之差即为试坑体积。

1.2 砂浆填隙灌水法

3.5 国家政策发展不完善 任何一项卫生服务的顺利开展，都离不开国家卫生政策的大力支持。虽然《中国老龄事业发展“十二五”规划》明确指出，加快发展护理康复服务，但目前我国还没有具体的针对老年居家康复的指导性政策条令。我国社区康复仍然存在领导重视不够和经费短缺等一系列问题［18］。我国老年福利和社会医疗保障体系不健全，财政拨款有限，社区康复处于“无源之水”的窘境，高昂的费用不易报销，使得许多残障人士望而止步，尤其是低保和特困残疾人，社区康复护理工作缺乏有力的物质保证，严重影响社区护士开展社区康复护理服务的积极性。

1.2.1 砂浆填隙

完成灌水法测试后，除去坑内水和隔水薄膜。以容量桶装满砂浆，沿桶口刮平，对其进行称重并记录其重量、容量，计算砂浆密度。然后用砂浆填补坑内边壁的凹陷部位。将桶内剩余砂浆称重并记录，按其密度计算抹入坑内砂浆的体积。

1.2.2 注水测体积

使用0.08mm厚隔水薄膜铺入坑内，使其与坑底和四壁接触良好。依1.1.2方法向坑内注水，并测水温，计算试坑体积。

1.3 灌砂法

垫层区试坑钢环直径仅0.5m，故在完成工地灌水法之后用灌砂法进行对比测试。

1.3.1 标准砂的自然堆积密度(以下简称为自然密度)的测定

表2 容积桶容积测定结果

表3 标准砂密度测定结果

为了了解扰动对标准砂密度的影响，在测定中同时进行扰动试验。其方法是在自然密度测试后，用木棒轻敲容量桶壁，使砂致密。砂表面扩平后称砂重，计算扰动密度，结果见表3。由表3可知，标准砂在未扰动的情况下自然密度相当稳定，受扰动时的密度则与扰动程度有关，变动较大。因此，在现场测试时，振动碾及重型车辆应远离试坑，以免影响试坑体积测量精度。

1.3.2 灌砂法测量试坑的操作方法

完成灌水法测试后，除去坑内水、隔水薄膜和钢环，在试坑上置两条40mm粗的木条，然后在木条上放置灌砂筒。标准砂称重后，装入灌砂筒，打开阀门向坑内注砂。灌满后用钢直尺将砂面刮至坑口齐平，装入灌砂筒，以灌入砂重和自然密度计算出试坑体积。

2 测试结果

该次检测共测试试坑33个，其中有效试坑30个。直接灌水法所得的干密度值略大于砂浆填隙灌水法和灌砂法，但差值非常小。三种方法测得的干密度平均值见表4。由表4可知，六处测区差值占灌水法的百分率的均值为1.2%和0.92%。

表4 三种方法测得的干密度平均值

3 结 语

因灌水法和灌砂法、砂浆填隙灌水法测试所得的干密度值很接近，各测区的修正系数平均值分别为0.988和0.991。从现场测试实际情况分析，隔水薄膜与坊壁粘贴紧密，其未贴实部分空隙大部分属于临界面外存在的空隙，即采用砂浆填隙灌水法后增加的体积有大部分应属于临界面外的体积，本不应计算于试坑体积内。因此，原工地所采用的隔水薄膜灌水法是合理的，其结果是可靠的，也是符合规程规定的,如果需要修正，上述修正系数可供参考选用。关于使用的隔水薄膜厚度问题，由实践可知，0.03mm的隔水薄膜在无砂浆抹壁的情况下几乎无法使用，坝料中的碎石能轻易地将隔水薄膜划破。因此,在无砂浆抹壁的情况下使用的隔水薄膜厚度宜取为0.05～0.08mm。

[1] DL/T 5356—2006水电水利工程粗粒土试验规程[S].

[2] DL/T 5355—2006水电水利工程土工试验规程[S].

[3] SL 237—1999水利部土工试验规程[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

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1005-4774(2014)10-0000-03