砂砾石料填筑施工压实质量检测

砂砾石料填筑施工压实质量检测

王星照1王艺蒙2

(1.中国水电建设集团十五工程局，陕西 西安710065；2.中国海洋大学，山东 青岛266100)

【摘要】本文结合西安市黑河金盆水库大坝工程砂砾石填筑施工压实质量检测的实际情况，详细介绍了水利水电工程砂砾石坝料填筑施工压实质量试验检测应考虑的因素和边界条件，介绍了质量检测的技术和方法，供同类工程参考借鉴。

【关键词】土石坝；砂砾石；压实质量；检测

中图分类号：TV541+.1

Gravel stone filling construction compaction quality detection

WANG Xingzhao1, WANG Yimeng2

(1.PowerChinaSinohydroCorporationEngineeringBureau15Co.,Ltd.,Xi’an710065,China;

2.OceanUniversityofChina,Qingdao266100,China)

Abstract:In the paper, the actual condition of Xi’an Heihe Jinpen Reservoir Dam project gravel stone filling construction compaction quality detection is combined for introducing factors and boundary conditions which should be considered for water conservancy and hydropower project gravel stone dam materials filling construction compaction quality test and detection in detail. Technology and methods of quality detection are introduced, thereby providing reference for similar projects.

Key words: earth-rockfill; gravel stone; compaction quality; detection

碾压式土石坝和堆石面板坝建设中，砂砾石坝料的填筑压实质量检测，涉及的技术因素多、边界条件复杂、劳动强度大，是一套系统的技术方法，目前没有技术规程可依。本文结合西安市黑河金盆水库大坝施工砂砾石坝料填筑压实质量检测，详细介绍了砂砾石坝料压实质量检测的技术方法，供同类工程参考借鉴。

1工程概况

西安市黑河金盆水库位于黑河峪口以上约1.5km处，距西安市86km，是一项以城市供水为主，兼顾农灌、发电、防洪等综合利用效益的大(2)型水利工程，库容2亿m3。枢纽由拦河坝、泄洪洞、溢洪洞、引水洞、坝后电站及古河道防渗工程等建筑物组成。拦河坝为黏土心墙砂砾石坝，最大坝高130m，坝顶长度433m，顶宽11m，坝顶高程600m，坝体填筑总量775万m3。坝壳料为河床砂卵石，最大粒径400mm； 砂砾石填筑总量603万m3。

2砂砾石填筑施工压实质量检测技术简介

a.在坝体填筑施工前，在料场复查和坝料的碾压试验时，先按照《土工试验规程》(SL 237—1999)或者《土石筑坝材料碾压试验规程》(NB/T 35016—2013)做不同级配、不同砾石含量、不同最大粒径坝料各种组合的相对密度试验，建立级配、砾石含量、最大粒径、最大最小干密度、相对密度三因素相关图。

b.事先求出各个料场不同最大粒径、不同砾石含量坝料的不同含水率情况下的全料含水率与不大于5mm砂料的含水率，建立砂料与全料含水量关系曲线图。

c.施工中砂砾石坝料填筑碾压完毕后，按照要求的方法挖坑，测级配、砾石含量、最大粒径，测不大于5mm砂料的含水率，然后查三因素相关图、砂料与全料含水量关系曲线图，就可快速确定检测点的相对密度。

3施工试验检测工艺流程

施工试验检测工艺流程为：试验用料和组次的确定→试验用料的制备→试验场地的布置→试验设备的确定→人工松填(求出最小干密度)→铺料、整平、碾压、取样、试验(求出最大干密度)→试验资料整理(绘制三因素相关图)→校核试验 →施工现场质量控制。

4操作要点

a.试验用料和组次的确定。在工程实际应用中，通过对料场的复查，以料场的上下包线和平均级配线为基准，用插入法确定试验组次，试验组次选择在能覆盖全部料源、满足施工压实质量评价需要和技术要求的情况下，应尽可能地减少工作量。

b.试验用料的制备。结合工程实际，取有代表性的砂砾料作为试验用料。试验前要对试验用料进行颗粒级配分析，含泥量、含水量试验，将试验用料全部用土工筛筛分配置，按确定的级配，根据试验组次的需要配置成不同砾石含量的砂砾料备用。黑河金盆水库工程坝壳料的平均级配选择了20%、40%、60%、72%、78%、83.1%、90%、95%共8个不同砾石含量的试验点。

c.试验场地的布置。结合现场碾压试验，根据试验组次，将试样桶布置在长20m、宽8m的场地上，试样桶间距应该在2～3m，同时还应该考虑碾压机具的有效宽度，错位、搭接等需要的尺寸范围，避免对试验场地造成影响。

d.试验设备的确定。根据工程砂砾石坝料的最大粒径，确定相对密度试验的“密度桶”尺寸，一般要求径径比为3～5，径高比为不小于2。

使用的碾压等设备必须与砂砾石坝料实际填筑施工设备一致。

e.人工松填，确定最小干密度。用人工松填法将配制好的不同砾石含量的试验用料分别装入试验桶中，装料时要求沿桶底部，从四周到中间，轻轻地均匀地放入，不对已经装入的砂砾石料产生冲击和扰动，确保试样在最自然的松散状态，装满试验桶后，轻轻整平表面，局部空隙用合适的料填充，求出最小干密度。为了确保试验数据的可靠性，应进行两次试验取其平均值。为了试验具有可比性，应尽可能由同一人用同样的方法装完所有不同砾石含量的试验桶。

f.铺料、整平、碾压、取样、试验，求出最大干密度。在做完最小干密度试验的桶上，再装一些试验用料，高出试验桶50cm左右，将试验场地的其他区域铺料、整平，用实际施工用的自行式振动碾碾压24遍，然后定点在桶上振压15min，用经纬仪测量桶面高程，达到振压表面不再下沉为止，其桶内料的干密度为最大干密度。

5试验检测的精度

试验检测的精度要求见表1。

表1　检测项目和精度要求

6试验检测的仪器设备

试验用的钢质密度桶一般是根据坝料的最大粒径特制的设备，试验常用的设备仪器见表2。

表2　试验机具设备

7施工现场试验和质量检测

在砂砾料填筑施工中，压实质量检测挖坑用灌砂法或灌水法(一般用灌水法)测湿密度，现场测不大于5mm料的含水率，并按事先用不同砾石含量、不同含水率情况下通过试验做出的不大于5mm料的含水率与全料含水率关系曲线，查出全料的含水率，计算干密度ρd，依据设计要求的相对密度Dr，根据现场检测的颗粒分析的砾石含量P5，用Dr-ρd-P5三因素相关图评价是否压实合格。

a.对黑河金盆水库大坝坝壳砂砾石料，以料场的上、下包线级配线和平均级配线为基准，做了不同级配不同砾石含量情况下的最大、最小干密度试验，试验级配见图1～图3，试验结果见表3～表5。

图1　黑河金盆水库坝壳料上包线级配不同砾石含量 试验级配曲线

图2　黑河金盆水库坝壳料平均级配线不同砾石含量 试验级配曲线

图3　黑河金盆水库坝壳料下包线级配不同砾石含量 试验级配曲线

砾石含量P5/%20.040.060.072.078.083.190.095.0最大干密度/(g/cm3)1.932.092.262.362.392.402.362.26最小干密度/(g/cm3)1.721.872.002.032.022.001.971.92

表4　黑河金盆水库大坝砂卵石上包线料不同砾石含量

表5　黑河金盆水库大坝砂卵石下包线料不同砾石含量

b.质量控制标准。黑河金盆水库大坝砂砾石坝料的Dr-ρd-P5三因素相关图见图4，按设计相对密度在图上查得不同砾石含量下对应的干密度，作为施工压实质量控制标准，见表6。黑河金盆水库坝壳料平均级配料不大于5mm砂料含水率与全料含水率关系曲线见图5。

图4　黑河金盆水库坝壳料平均级配料三因素相关图

图5　黑河金盆水库坝壳料平均级配料不大于5mm 砂料含水率与全料含水率关系曲线

砾石含量P5/%60.072.078.083.190.0相对密度Dr及其对应的干密度相对密度填筑干密度/(g/cm3)0.72.1752.2502.2662.2642.2150.82.2032.2862.3062.3082.2550.92.2312.3222.3472.3532.297

c.施工中应用效果。黑河金盆水库工程于2000年8月底前，坝壳料填筑341万m 3，取样1371组，统计结果见表7。

8结语

西安市黑河金盆水库大坝工程砂砾石坝料压实质量检测使用的试验检测方法取得了良好效果，是一套科学可靠的试验检测方法，准确地反映了工程施工质量的实际情况，工程施工质量优良。工程获得了“大禹奖”和“鲁班奖”两项大奖。