采用直接灌水法测定试坑体积的应用

李玉笑

（山西省汾河二库管理局，山西 太原 030012）

采用直接灌水法测定试坑体积的应用

李玉笑

（山西省汾河二库管理局，山西 太原 030012）

浆砌石坝的砌体容重检查方法通常采用试坑灌水法和试坑灌砂法。对试坑灌水法进行了理论分析，详细论述了试坑灌水法的操作步骤、适用条件以及注意事项等，对试坑灌水法中存在的问题提出了改进措施，以提高试坑灌水法试验精度，使试验工作更简便易行。

浆砌石坝；测定试坑体积；直接灌水法

1 工程概况

围滩水电站位于泽州县金村镇围滩泉附近的丹河干流上，枢纽坝址以上控制流域面积2418.5km2。工程建设内容包括蓄水工程、供水工程、水电站工程和交通工程四部分。枢纽蓄水工程为浆砌石重力坝，由溢流坝段、非溢流坝段及冲砂闸段组成。基建面高程423.0～425.0m，溢流面坝底最大宽度52.45m，坝顶宽8m，坝顶高程482.0m，最大坝高59m，总库容722万m3。

大坝原设计为浆砌石重力坝，坝体为M10小石子砂浆砌石。由于浆砌石坝体施工进度较慢，人为影响因素较多，质量难以控制，加之该项目位于两侧岸坡陡峭、空间狭窄的山谷中，施工环境非常恶劣。在大坝浆砌石高程427.0m时，提出将浆砌石调整为C15堆石混凝土、原坝体其他参数不变的施工方案。

枢纽大坝于2008年9月29日开工，2009年11月1日，方案变更为堆石混凝土，并同时开始实施，大坝平均高程436.0m。

2 直接灌水法测定试坑体积

2.1 理论分析

试坑挖好后，注满水使该试坑水在水位压力作用下达到最大渗透范围，试坑四壁及底面的砌体吸水达到饱和状态，然后迅速将水抽干，并用潮布将试坑擦拭干净，使其外露面达到面干饱和状态。再次注水直接测定试坑内水的重量，根据公式V水=G水/r水（G水为试坑内水的重量，r水为水的密度）将水的重量换算成试坑内水的体积，则此时测得的试坑体积较为接近真实值。

2.2 操作步骤

首先，在试坑挖好时尽量将四壁及底面修整平顺。

其次，将试坑注满水至外围砂浆埂顶，浸泡1～2d，使砂浆围埂内砌体在该水深所能渗透范围内的大坝砌体充分吸水达到饱和状态。

然后，迅速用抽水泵将坑内水抽干，并用潮布将试坑四壁、底部（包括风钻残留孔）、试坑顶部围埂范围内的砌体表面、围埂内表面的残留水迹擦拭干净，此时各外露面均达到面干饱和状态。

第四，将水注满试坑至围埂顶部，记录所耗，根据上式计算出注水体积V水，该体积即为试坑体积。

第五，按第三，第四步重复一遍。前后两次所测体积误差不得大于0.1%（规范要求不大于1%）。

此时砌体体积按下式进行计算:

式中：V砌——撬挖出的砌体体积，m3；

V水——试坑灌水体积，m3；

V顶——试坊顶部找平灌水体积，m3；

V钻——试坑周界钻孔体积，m3。

在晋城市围滩水电站坝基和福建省屏南县龙虎岔水电站浆砌石拱坝1060.2m高程进行挖坑试验，对砌体容重检查时均采用了直接灌水法。试验过程操作方便、简单，两次直接灌水测得的试坑体积误差均小于0.1%，远超规范规定的不大于1%，大大提高了试验精度。

2.3 适用条件及注意事项

砌体胶结状况良好时可采用直接灌水法。试坑挖好后应对试坑四周及底部砌体进行认真观察，若发现有蜂窝、空洞、裂缝等现象存在，说明砌体砌筑质量较差，砌体可能有渗漏水通道存在，此时不宜采用直接灌水法。

如果砌体出现上述个别缺陷，可采用1∶2水泥砂浆在稍大于该缺陷的范围内进行抹面防渗、防漏处理，此时仍可采用直接灌水法，但应计入该抹面砂浆的体积。

在坑顶灌水找平测出增设顶体积V顶后，此时由于砌体已吸入部分水量，故不能立即进行砌体的撬挖工作，否则会影响撬挖出的砌体含水率的测定，应隔一段时间待坑顶砌体恢复到未灌水时的状态才能进行撬挖工作，具体间隔时间视当时天气、气温状况而定。由于水的体积与温度有关，当试验水温度与标准水温度有较大差异时，应进行温度改正。

3 工程检测情况

试坑容重检测试验结果见表1。

表1 试坑容重检测试验结果

4 灌水法测定试坑体积存在问题

采用灌水法测定试坑体积时，坑顶找平体积系直接注水测得，而坑内体积测试时，则先在坑底及四壁抹一层防漏水泥砂浆，然后注水测其体积，砌体体积计算公式变更为：V砌=V水+V浆-V顶-V钻，其中：V浆为试坑四壁及底面水泥砂浆体积。

因上式中，砂浆体积V浆是由实验室事先测得的砂浆容重现场所耗的砂浆总重量经计算而得，因此具有以下缺点：

一是大多数中小型水利水电工程试验室不健全或试验设备简陋，测出的砂浆容重与真实值之间偏差较大，有的甚至无法测定砂浆容重，致使砂浆计算不准确。

二是砂浆抹壁与抹底过程中，由于时间延长、气温变化等因素的影响，使砂浆含水量减少，致使砂浆实际容重与实验室测定的容重之间的误差增大，影响了砂浆体积的准确性。

三是砂浆抹壁与抹底过程中，操作人员抹面时用力不均匀，直接影响砂浆密实度，使其容重发生改变，与实验室测定的容重相差较大，影响了所测砂浆体积的精度。

四是如果抹面质量较差，砂浆与砌体接触面易产生空洞、间隙等缺陷，由于该缺陷被抹面砂浆覆盖，试验时不易发现，致使计算试坑体积时未计入空洞、间隙所占体积，直接影响试验精度。

五是往试坑注水时，部分水量被砂浆吸收，被吸收的水量中，一部分被砂浆本身吸走，另一部分被抹面时产生的砂浆空隙吸走，前者不能计入试坑体积，而后者应计入。但在实验中，这两部分水量难以区分，从而影响试验精度。

综上所述，灌水法测定试坑体积，采用防漏砂浆进行抹面、抹底，再注水测定试坑体积过程中，由于各种因素的影响及现场条件的限制，对试验精度影响较大。如何提高试验精度，经认真分析，结合工程实际操作，采用直接灌水法测定试坑体积，可消除以上不利因素的影响，不仅提高了试验精度，而且简化了试验工序，使试验工作变得简单、易于操作。

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李玉笑（1982-），女，2012年毕业于河北工程大学水利水电工程专业，助理工程师。

2016-04-06；

2016-05-17