糯扎渡水電站心墻摻礫土料壓實度快速檢測方法探究

周運先 姚亞軍 郭敏敏 曠小軍

1,武警水電一總隊，廣西 南寧 530028

2,長安大學(xué)建工學(xué)院，陜西 西安 710061

3,武警水電二總隊新余金屬結(jié)構(gòu)廠，江西 新余 338004

糯扎渡水電站心墻摻礫土料壓實度快速檢測方法探究

周運先1,2姚亞軍1郭敏敏1,2曠小軍2,3

1,武警水電一總隊，廣西 南寧 530028

2,長安大學(xué)建工學(xué)院，陜西 西安 710061

3,武警水電二總隊新余金屬結(jié)構(gòu)廠，江西 新余 338004

在摻礫土料心墻堆石壩施工檢測中，壓實度的檢測是個難點及重點，本文主要著眼于在有效控制糯扎渡大壩心墻摻礫土料填筑質(zhì)量的同時，縮短摻礫土料壓實度檢測時間，選擇適合本工程的壓實度檢測方法及對壓實度檢測的各個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，提高檢測效率，實現(xiàn)壓實度的快速檢測，以滿足現(xiàn)代高強度機械化施工的要求。

糯扎渡水電站; 摻礫土料;壓實度; 快速檢測

1.工程概況

糯扎渡水電站工程心墻堆石壩壩頂高程為821.50m，心墻底面最低高程為560.00m，最大壩高為261.5m。壩體由礫質(zhì)土心墻區(qū)、上下游反濾料區(qū)、上下游細堆石料區(qū)、上下游粗堆石料區(qū)和上下游護坡塊石等組成。其中心墻摻礫土料主要承擔擋水防滲作用，對大壩安全起著至關(guān)重要的作用。

2.摻礫土料填筑

2.1 設(shè)計指標

摻礫土料由天然混合土料和加工系統(tǒng)生產(chǎn)的礫石料按質(zhì)量為65：35的比例混合摻拌而成。壓實度按修正普氏功能2690kJ/m3應(yīng)達到95%以上，按修正普氏功能595kJ/m3擊實功能下，摻礫土料填筑體粒徑小于20mm細料壓實度指標為D≥98%。摻礫土料干密度應(yīng)大于1.90g/cm3，壓實參考平均干密度平均1.96g/cm3，滲透系數(shù)小于1×10-5cm/s。級配要求最大粒徑不大于150mm，小于5mm顆粒含量48%～73%，小于0.074顆粒含量19%～50%。

2.2 摻礫土料料源

摻礫土料由天然混合土料和加工系統(tǒng)生產(chǎn)的礫石料組合而成。其中混合土料來源于農(nóng)場土料場主采區(qū)，加工系統(tǒng)生產(chǎn)的礫石料毛料來源于柏莫箐石料場。開采的混合土料和加工系統(tǒng)生產(chǎn)的礫石料在備料倉按三互層進行備料，上壩前采用正鏟摻拌均勻，并進行試驗檢測合格后方可上壩。

2.3 摻礫土料現(xiàn)場施工流程

摻礫土料現(xiàn)場施工流程如圖1所示，摻礫土料先在備料倉按礫石料與混合土料各鋪三互層進行備料，摻拌均勻后用自卸汽車上料、測量平料。采用26T自行式凸塊振動碾進行碾壓，碾壓施工完畢以后，須對壓實度進行試驗檢測，看其是否滿足設(shè)計指標要求。若不滿足則仍須對其進行補碾，經(jīng)試驗檢測合格后方可進入下一層施工。因此，試驗過程的快慢直接影響著現(xiàn)場施工效率。

3.壓實度檢測流程

從壓實度檢測流程圖2可以看出，整個壓實度檢測共耗時6.6h，耗時太長，無法滿足現(xiàn)場施工進度的要求。其中室內(nèi)標準擊實試驗（即最大干密度的確定）為整個檢測過程的關(guān)鍵，而從實驗室到工地現(xiàn)場及返回實驗室，在路途中耗費的時間為1.2h，此為非必需消耗時間，可以通過一定的方法減少或者消除。

圖1 摻礫土料現(xiàn)場施工流程

圖2 壓實度檢測流程

4.擊實試驗方法優(yōu)選

4.1 最大干密度多點移動平均值法

該方法是對每個摻礫土料備料倉在不同位置取幾組土樣，分別進行標準擊實試驗，測得各自的最優(yōu)含水率、最大干密度，并取平均值，作為填筑壓實測得現(xiàn)場干密度同樣土料的最大干密度指標，采用現(xiàn)場檢測干密度與移動平均最大干密度相比即得出壓實度。定期提前從備料倉取樣進行標準擊實試驗，不斷得出摻礫土料的最優(yōu)含水率、最大干密度指標。

該方法的特點，備料倉中標準擊實試驗土體與現(xiàn)場檢測土體不能一一對應(yīng)。若土料變化較大則會影響質(zhì)評精度。由于標準試驗超前，節(jié)省大壩心墻填筑直線工期，及時提供了ρdmax指標，只要現(xiàn)場測得現(xiàn)場ρd即可及時作出質(zhì)評結(jié)果，是一種快速確定ρdmax的方法。但標準擊實試驗需2～3d耗時過長且工作量大。

4.2 相關(guān)資料統(tǒng)計法

不均勻土料的性質(zhì)不同，不僅表現(xiàn)在最大干密度ρdmax、最優(yōu)含水率ωop不同，同時也表現(xiàn)在其他物性指標上也不相同。超前統(tǒng)計液限含水率與標準擊實試驗獲得的最大干密度、最優(yōu)含水率相關(guān)關(guān)系圖或相關(guān)關(guān)系式，供現(xiàn)場質(zhì)評使用。當現(xiàn)場測得壓實后土體的干密度時，同時也測得液限含水率，根據(jù)該液限含水率，在備好的液限含水率與最大干密度相關(guān)關(guān)系圖上查得該土料的最大干密度，在液限含水率與最優(yōu)含水率相關(guān)關(guān)系圖上查得最優(yōu)含水率，用現(xiàn)場測得的最大干密度與查得的最大干密度相比即得出摻礫土料壓實度。同時現(xiàn)場測得的含水率和查得的最優(yōu)含水率相比較，即可得出質(zhì)評結(jié)果。

表1 大型擊實和細料三點快速擊實對比復(fù)核試驗統(tǒng)計表

此方法盡管最大干密度的土料與ρd的土料不是同一土樣，但兩種土料在物性指標液限上是相同的，故可以說土性基本相同，或者說土性是接近的。同時用此方法可節(jié)省標準擊實試驗的大量工作量，但土體液塑限試驗亦耗時較長且前期統(tǒng)計資料工作量較大。

4.3 大型擊實試驗

糯扎渡心墻摻礫土料最大粒徑為150mm，采用直徑為300mm大型擊實儀進行試驗時，大于60mm的超徑顆粒用粒徑小于60mm礫石料進行等量替換，以獲得原級配摻礫土料填筑體的替代料。利用摻礫土料全料替代料進行擊實試驗，得出含水率與最大干密度的關(guān)系曲線圖，從而得出最大干密度。現(xiàn)場檢測全料干密度與擊實最大干密度之比即為壓實度，從而得出質(zhì)評結(jié)果。

此方法雖然現(xiàn)場測得的密度指標和室內(nèi)試驗測得的密度指標兩者土料相同，試驗結(jié)果較準確、可靠，但大型擊實試驗耗時過長、工作量大，不能滿足現(xiàn)代高速機械化施工的要求。

4.4 細料三點快速擊實法

該法的優(yōu)點是在現(xiàn)場質(zhì)量檢驗時，不需測定填土含水率，僅在測定密度后，用測密度試驗的土樣作三種含水率的擊實試驗，測定三個擊實濕密度，就可以確定填土的壓實度、最優(yōu)含水率與填土含水率的差值。方便、快捷，大大地縮短了標準擊實試驗時間，可以快速做出質(zhì)評結(jié)果。利用現(xiàn)場實際填筑的濕土料在室內(nèi)進行標準擊實試驗，使現(xiàn)場測得的密度指標和室內(nèi)試驗測得的密度指標兩者土料相同，使壓實度兩指標建立在同一土料的基礎(chǔ)上，壓實度準確度較高。

4.5 小 結(jié)

最大干密度多點移動平均值法，使用了超前資料，不需立即進行擊實試驗，但土料不是一一對應(yīng)，土料性質(zhì)變化較大時精度稍差，是一種近似快速方法；相關(guān)資料統(tǒng)計法利用以往資料，經(jīng)統(tǒng)計方法提供了液限含水率和最大干密度、液限含水率與最優(yōu)含水率資料，不進行擊實試驗，是一種快速方法，但是在統(tǒng)計資料的基礎(chǔ)上，是一種近似方法；大型擊實試驗法土料與試坑相對應(yīng)是一種較準確的方法，但擊實試驗耗時長、工作量大，不能滿足施工要求；細料（＜20mm）三點快速擊實法不測含水率，只用三點擊實濕密度，能獲得壓實度及現(xiàn)場含水率與最優(yōu)含水率差值的鑒定結(jié)果，ρd和ρdmax兩種試驗的土料一一對應(yīng)，土性一致，可比性強、精度高、時效性好。因此通過對以上幾種方法的比較：糯扎渡水電工程心墻摻礫土料采用三點快速擊實法能準確、快速得出質(zhì)評結(jié)果，能夠滿足糯扎渡快速機械化施工的要求。

5.壓實度檢測流程優(yōu)化

由壓實度檢測流程圖2可看出，為優(yōu)化壓實度檢測流程，需減少或者消除在路途中耗費的時間。為此，可以將檢測室建在施工現(xiàn)場，但隨著大壩填筑的上升，檢測室需隨之搬遷，耗費太大，且搬遷過程中影響現(xiàn)場填筑施工進度。因此，在選用三點快速擊實法檢測的同時，我部研制了試驗移動檢測車，用于在現(xiàn)場進行細料三點擊實試驗。移動檢測車是利用江陵牌雙排座貨車改裝，將所有與壓實度檢測相關(guān)的試驗儀器及設(shè)備、工具安裝或放置于檢測車內(nèi)。移動檢測車可行駛至心墻摻礫土料施工現(xiàn)場，使得現(xiàn)場取樣完成后，直接在移動檢測車內(nèi)完成擊實試驗得出壓實度結(jié)果。移動檢測車可隨填筑作業(yè)面的變動而移動，移動靈活、方便，且能在現(xiàn)場完成試驗。達到了我部預(yù)期的目標，滿足現(xiàn)場施工進度的要求。

6.快速檢測質(zhì)量成果復(fù)核

為保證三點快速擊實法的檢測質(zhì)量，對質(zhì)量控制效果進行了復(fù)核，由原來全料壓實度按95%進行控制改為按細料（＜20mm）壓實度98%進行控制。每周進行一組大型擊實和細料三點快速擊實復(fù)核試驗，共進行了75組對比試驗。其結(jié)果統(tǒng)計如表1所示。

通過以上大型擊實和三點快速擊實試驗對比結(jié)果可以看出：對比的75組擊實試驗全料壓實度和細料壓實度均滿足設(shè)計要求。且細料壓實度比全料壓實度高出約1.5%，滿足質(zhì)量控制要求，是一種快速、有效的方法。

7.結(jié)語

糯扎渡水電站大壩心墻摻礫土料檢測，通過優(yōu)選擊實試驗方法和改進試驗檢測流程，合理、快速、準確得出了壓實度檢測結(jié)果，質(zhì)量控制滿足設(shè)計及規(guī)范要求。改進后壓實度檢測只需2.5小時，完全滿足糯扎渡水電站大壩心墻機械化流水施工的要求。此方法可供同類型的壩借鑒及參考，在工程中具有一定的推廣價值。

[1]劉興寧，袁有仁，馮業(yè)林等.糯扎渡水電站心墻堆石壩壩體填筑技術(shù)要求,2008.04

[2]DL/T5129-2001碾壓式土石壩施工規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2001

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.030