砂礫石料填筑施工壓實質(zhì)量檢測

王星照1王藝蒙2

(1.中國水電建設集團十五工程局，陜西 西安710065；2.中國海洋大學，山東 青島266100)

【摘要】本文結合西安市黑河金盆水庫大壩工程砂礫石填筑施工壓實質(zhì)量檢測的實際情況，詳細介紹了水利水電工程砂礫石壩料填筑施工壓實質(zhì)量試驗檢測應考慮的因素和邊界條件，介紹了質(zhì)量檢測的技術和方法，供同類工程參考借鑒。

【關鍵詞】土石壩；砂礫石；壓實質(zhì)量；檢測

中圖分類號：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

碾壓式土石壩和堆石面板壩建設中，砂礫石壩料的填筑壓實質(zhì)量檢測，涉及的技術因素多、邊界條件復雜、勞動強度大，是一套系統(tǒng)的技術方法，目前沒有技術規(guī)程可依。本文結合西安市黑河金盆水庫大壩施工砂礫石壩料填筑壓實質(zhì)量檢測，詳細介紹了砂礫石壩料壓實質(zhì)量檢測的技術方法，供同類工程參考借鑒。

1工程概況

西安市黑河金盆水庫位于黑河峪口以上約1.5km處，距西安市86km，是一項以城市供水為主，兼顧農(nóng)灌、發(fā)電、防洪等綜合利用效益的大(2)型水利工程，庫容2億m3。樞紐由攔河壩、泄洪洞、溢洪洞、引水洞、壩后電站及古河道防滲工程等建筑物組成。攔河壩為黏土心墻砂礫石壩，最大壩高130m，壩頂長度433m，頂寬11m，壩頂高程600m，壩體填筑總量775萬m3。壩殼料為河床砂卵石，最大粒徑400mm； 砂礫石填筑總量603萬m3。

2砂礫石填筑施工壓實質(zhì)量檢測技術簡介

a.在壩體填筑施工前，在料場復查和壩料的碾壓試驗時，先按照《土工試驗規(guī)程》(SL 237—1999)或者《土石筑壩材料碾壓試驗規(guī)程》(NB/T 35016—2013)做不同級配、不同礫石含量、不同最大粒徑壩料各種組合的相對密度試驗，建立級配、礫石含量、最大粒徑、最大最小干密度、相對密度三因素相關圖。

b.事先求出各個料場不同最大粒徑、不同礫石含量壩料的不同含水率情況下的全料含水率與不大于5mm砂料的含水率，建立砂料與全料含水量關系曲線圖。

c.施工中砂礫石壩料填筑碾壓完畢后，按照要求的方法挖坑，測級配、礫石含量、最大粒徑，測不大于5mm砂料的含水率，然后查三因素相關圖、砂料與全料含水量關系曲線圖，就可快速確定檢測點的相對密度。

3施工試驗檢測工藝流程

施工試驗檢測工藝流程為：試驗用料和組次的確定→試驗用料的制備→試驗場地的布置→試驗設備的確定→人工松填(求出最小干密度)→鋪料、整平、碾壓、取樣、試驗(求出最大干密度)→試驗資料整理(繪制三因素相關圖)→校核試驗 →施工現(xiàn)場質(zhì)量控制。

4操作要點

a.試驗用料和組次的確定。在工程實際應用中，通過對料場的復查，以料場的上下包線和平均級配線為基準，用插入法確定試驗組次，試驗組次選擇在能覆蓋全部料源、滿足施工壓實質(zhì)量評價需要和技術要求的情況下，應盡可能地減少工作量。

b.試驗用料的制備。結合工程實際，取有代表性的砂礫料作為試驗用料。試驗前要對試驗用料進行顆粒級配分析，含泥量、含水量試驗，將試驗用料全部用土工篩篩分配置，按確定的級配，根據(jù)試驗組次的需要配置成不同礫石含量的砂礫料備用。黑河金盆水庫工程壩殼料的平均級配選擇了20%、40%、60%、72%、78%、83.1%、90%、95%共8個不同礫石含量的試驗點。

c.試驗場地的布置。結合現(xiàn)場碾壓試驗，根據(jù)試驗組次，將試樣桶布置在長20m、寬8m的場地上，試樣桶間距應該在2～3m，同時還應該考慮碾壓機具的有效寬度，錯位、搭接等需要的尺寸范圍，避免對試驗場地造成影響。

d.試驗設備的確定。根據(jù)工程砂礫石壩料的最大粒徑，確定相對密度試驗的“密度桶”尺寸，一般要求徑徑比為3～5，徑高比為不小于2。

使用的碾壓等設備必須與砂礫石壩料實際填筑施工設備一致。

e.人工松填，確定最小干密度。用人工松填法將配制好的不同礫石含量的試驗用料分別裝入試驗桶中，裝料時要求沿桶底部，從四周到中間，輕輕地均勻地放入，不對已經(jīng)裝入的砂礫石料產(chǎn)生沖擊和擾動，確保試樣在最自然的松散狀態(tài)，裝滿試驗桶后，輕輕整平表面，局部空隙用合適的料填充，求出最小干密度。為了確保試驗數(shù)據(jù)的可靠性，應進行兩次試驗取其平均值。為了試驗具有可比性，應盡可能由同一人用同樣的方法裝完所有不同礫石含量的試驗桶。

f.鋪料、整平、碾壓、取樣、試驗，求出最大干密度。在做完最小干密度試驗的桶上，再裝一些試驗用料，高出試驗桶50cm左右，將試驗場地的其他區(qū)域鋪料、整平，用實際施工用的自行式振動碾碾壓24遍，然后定點在桶上振壓15min，用經(jīng)緯儀測量桶面高程，達到振壓表面不再下沉為止，其桶內(nèi)料的干密度為最大干密度。

5試驗檢測的精度

試驗檢測的精度要求見表1。

表1　檢測項目和精度要求

6試驗檢測的儀器設備

試驗用的鋼質(zhì)密度桶一般是根據(jù)壩料的最大粒徑特制的設備，試驗常用的設備儀器見表2。

表2　試驗機具設備

7施工現(xiàn)場試驗和質(zhì)量檢測

在砂礫料填筑施工中，壓實質(zhì)量檢測挖坑用灌砂法或灌水法(一般用灌水法)測濕密度，現(xiàn)場測不大于5mm料的含水率，并按事先用不同礫石含量、不同含水率情況下通過試驗做出的不大于5mm料的含水率與全料含水率關系曲線，查出全料的含水率，計算干密度ρd，依據(jù)設計要求的相對密度Dr，根據(jù)現(xiàn)場檢測的顆粒分析的礫石含量P5，用Dr-ρd-P5三因素相關圖評價是否壓實合格。

a.對黑河金盆水庫大壩壩殼砂礫石料，以料場的上、下包線級配線和平均級配線為基準，做了不同級配不同礫石含量情況下的最大、最小干密度試驗，試驗級配見圖1～圖3，試驗結果見表3～表5。

圖1　黑河金盆水庫壩殼料上包線級配不同礫石含量 試驗級配曲線

圖2　黑河金盆水庫壩殼料平均級配線不同礫石含量 試驗級配曲線

圖3　黑河金盆水庫壩殼料下包線級配不同礫石含量 試驗級配曲線

礫石含量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　黑河金盆水庫大壩砂卵石上包線料不同礫石含量

表5　黑河金盆水庫大壩砂卵石下包線料不同礫石含量

b.質(zhì)量控制標準。黑河金盆水庫大壩砂礫石壩料的Dr-ρd-P5三因素相關圖見圖4，按設計相對密度在圖上查得不同礫石含量下對應的干密度，作為施工壓實質(zhì)量控制標準，見表6。黑河金盆水庫壩殼料平均級配料不大于5mm砂料含水率與全料含水率關系曲線見圖5。

圖4　黑河金盆水庫壩殼料平均級配料三因素相關圖

圖5　黑河金盆水庫壩殼料平均級配料不大于5mm 砂料含水率與全料含水率關系曲線

礫石含量P5/%60.072.078.083.190.0相對密度Dr及其對應的干密度相對密度填筑干密度/(g/cm3)0.72.1752.2502.2662.2642.2150.82.2032.2862.3062.3082.2550.92.2312.3222.3472.3532.297

c.施工中應用效果。黑河金盆水庫工程于2000年8月底前，壩殼料填筑341萬m 3，取樣1371組，統(tǒng)計結果見表7。

8結語

西安市黑河金盆水庫大壩工程砂礫石壩料壓實質(zhì)量檢測使用的試驗檢測方法取得了良好效果，是一套科學可靠的試驗檢測方法，準確地反映了工程施工質(zhì)量的實際情況，工程施工質(zhì)量優(yōu)良。工程獲得了“大禹獎”和“魯班獎”兩項大獎。