长河坝水电站大坝心墙砾石土压实度快速检测方法探讨

张倚铭， 李家锐

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司， 四川 成都 610072)

长河坝水电站大坝心墙砾石土压实度快速检测方法探讨

张倚铭， 李家锐

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司， 四川 成都 610072)

根据长河坝水电站大坝填筑施工技术要求，砾石土心墙料的填筑碾压后压实度以全料压实度和细料压实度双控指标进行控制。在压实度的获取过程中，必须得出全料含水率、细料含水率以及砾石含量等重要参数，在这些参数的获取过程中如果运用常规试验方法将耗费大量时间，无法满足现场施工需求。本文对砾石土的快速检测方法进行了试验探讨，结果表明快速检测方法与常规试验方法相比，误差在规范允许范围内，且所耗时间较常规方法大大缩短，可用于实际施工。

砾石土心墙料； 压实度； 含水率、砾石含量

0 前 言

长河坝水电站系大渡河干流水电规划“三库22级”的第10级电站，上接猴子岩电站，下游为黄金坪电站。电站采用水库大坝、首部式地下引水发电系统开发，发电总装机容量2 600 MW。枢纽主要建筑物由砾石土心墙堆石坝、引水发电系统、泄洪放空系统等建筑物组成。

根据长河坝水电站大坝填筑施工技术要求，砾石土心墙料的填筑碾压后压实度以全料压实度和细料压实度双控指标进行控制。要得出全料和细料压实度，全料含水率、细料含水率和砾石含量等重要参数必须率先得出，如按照常规的试验方法，将耗费大量的时间，不能满足现场施工的需求，故有必要对砾石土快速检测方法进行探讨。

1 检测思路及方法

全料压实度首先是根据现场挖坑灌水法测得的全料湿密度ρ和测得的全料含水率ω按照公式：ρd=ρ/(1+ω)计算其干密度ρd，然后根据试坑土料筛分出的粒径大于5 mm的砾石含量查室内击实试验资料得出该砾石含量下的最大干密度ρmax，最后根据公式K=ρd/ρmax得出全料压实度。

细料压实度首先是根据快速冲洗法测得的粒径大于5 mm的砾石饱和面干质量，用全料质量减去砾石饱和面干质量得粒径小于5 mm的细料质量，然后用全料试坑中的砾石饱和面干质量和砾石视比重(饱和面干砾石质量与其排开水体积之比，为大量试验统计得出的平均值)计算砾石体积，用试坑的全料体积减去砾石体积得细料体积，从而得出细料湿密度，最后通过测得的细料含水率并按照与全料类似的公式计算细料干密度和细料压实度。本工程按照设计要求的三点击实法得出细料压实度。

2 砾石土的快速检测方法

2.1 含水率的快速检测方法

含水率检测之前通过大量的试验统计可得出砾石饱和面干吸水率平均值，用饱和面干吸水率代替砾石含水率，通过多组试验得知：心墙砾石土料场(汤坝料场)砾石平均饱和面干吸水率为2.3%。

细料含水率采用酒精燃烧法测定，该法为规范允许的细料含水率检测方法，为了对酒精燃烧法的有效性进行验证分析，取9组试样分别按常规烘干法和酒精燃烧法进行细料含水率测定试验，表1为试验对比数据。

表1 常规烘干法与酒精燃烧法对比试验数据

从表中数据可以看出，酒精燃烧法与常规烘干法相比，试验结果误差在规范允许范围内，可用于细料含水率的检测。

根据砾石含水率和细料含水率，以及粗细料所占比例运用规范推荐的公式：

式中P5——为砾石含量。

可计算得到全料含水率。为了对公式计算法结果进行验证，取34组试样分别按常规烘干法和公式法进行全料含水率的测定，表2为二者对比数据(限于篇幅，随机列出其中的12组)。

从表中数据可以看出：公式计算法与常规烘干法相比，全料含水率的测定误差在规范允许范围内，可用于全料含水率的测定。

表2 常规烘干法与公式法对比数据

2.2 砾石含量的快速检测方法

试坑中的砾石含量通过快速冲洗法测定：将试坑中挖出的全部土料称重后过5 mm木筛，筛余土料为砾石，用清水冲洗砾石并擦去表面水分，称量砾石的湿质量，并利用饱和面干吸水率为砾石含水率计算砾石干质量ms1；用试坑全料质量减去砾石的湿质量可得细料的湿质量，并利用酒精燃烧法测得的细料含水率计算细料干质量ms2。从而可按公式:P5=ms2/(ms1+ms2)计算出试坑中的砾石含量。

为验证快速冲洗法的有效性，选取12组试样分别按常规法和快速冲洗法进行试样砾石含量的测定，表3为试验对比数据。

从表中数据可以看出：快速冲洗法与常规法相比，误差很小，满足砾石含量的检测要求。

表3 常规法和快速冲洗法对比试验数据

2.3 砾石视比重的取值

从前文可知：计算细料体积首先必须计算砾石体积，而要计算砾石体积需用到砾石视比重，即砾石视比重是确定细料体积及干密度的重要参数。通过对砾石土料场(汤坝料场)27组砾石进行检测得知：所测试样视比重最大值为2.68，最小值为2.62，平均值为2.65，在计算细料体积及干密度时均采用平均值2.65。表4为铺土厚度30 cm碾压试验采用不同视比重计算所得的细料干密度。

表4 采用不同视比重计算细料干密度数据

从表中数据可以看出：采用平均砾石视比重2.65计算细料干密度，误差在规范允许范围内。

3 结 语

通过试验对比分析可得出以下结论：

(1)采用酒精燃烧法进行细料含水率的快速检测与常规烘干法的检测结果误差在规范允许范围内，且耗时远小于烘干法。酒精燃烧法可用于施工过程中细料含水率的快速检测。

(2)通过砾石饱和面干吸水率代替的砾石含水率、酒精燃烧法测得的细料含水率以及粗细料各自所占比重计算得出的全料含水率与常规烘干法测得的全料含水率误差在规范允许范围内，可用于施工过程中全料含水率的测定。

(3)采用快速冲洗法检测砾石含量与常规试验方法检测结果误差在规范允许范围内，可用于施工过程中砾石含量的检测。

(4)在计算细料体积及干密度过程中采用砾石视比重平均值，计算误差在规范允许范围内，可用于施工过程中的计算。

2015- 11- 12

张倚铭(1982-)，男，重庆酉阳人，硕士研究生，工程师，从事水电工程设计工作。

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1003-9805(2017)04-0074-03