砂礫石料填筑施工壓實(shí)質(zhì)量檢測

砂礫石料填筑施工壓實(shí)質(zhì)量檢測

王星照1王藝蒙2

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

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

【關(guān)鍵詞】土石壩；砂礫石；壓實(shí)質(zhì)量；檢測

中圖分類號(hào)：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(shè)中，砂礫石壩料的填筑壓實(shí)質(zhì)量檢測，涉及的技術(shù)因素多、邊界條件復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大，是一套系統(tǒng)的技術(shù)方法，目前沒有技術(shù)規(guī)程可依。本文結(jié)合西安市黑河金盆水庫大壩施工砂礫石壩料填筑壓實(shí)質(zhì)量檢測，詳細(xì)介紹了砂礫石壩料壓實(shí)質(zhì)量檢測的技術(shù)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(xiàng)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(shí)質(zhì)量檢測技術(shù)簡介

a.在壩體填筑施工前，在料場復(fù)查和壩料的碾壓試驗(yàn)時(shí)，先按照《土工試驗(yàn)規(guī)程》(SL 237—1999)或者《土石筑壩材料碾壓試驗(yàn)規(guī)程》(NB/T 35016—2013)做不同級(jí)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(yàn)，建立級(jí)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(guān)圖。

b.事先求出各個(gè)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(guān)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(jí)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(guān)圖、砂料與全料含水量關(guān)系曲線圖，就可快速確定檢測點(diǎn)的相對密度。

3施工試驗(yàn)檢測工藝流程

施工試驗(yàn)檢測工藝流程為：試驗(yàn)用料和組次的確定→試驗(yàn)用料的制備→試驗(yàn)場地的布置→試驗(yàn)設(shè)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(yàn)(求出最大干密度)→試驗(yàn)資料整理(繪制三因素相關(guān)圖)→校核試驗(yàn) →施工現(xiàn)場質(zhì)量控制。

4操作要點(diǎn)

a.試驗(yàn)用料和組次的確定。在工程實(shí)際應(yīng)用中，通過對料場的復(fù)查，以料場的上下包線和平均級(jí)配線為基準(zhǔn)，用插入法確定試驗(yàn)組次，試驗(yàn)組次選擇在能覆蓋全部料源、滿足施工壓實(shí)質(zhì)量評價(jià)需要和技術(shù)要求的情況下，應(yīng)盡可能地減少工作量。

b.試驗(yàn)用料的制備。結(jié)合工程實(shí)際，取有代表性的砂礫料作為試驗(yàn)用料。試驗(yàn)前要對試驗(yàn)用料進(jìn)行顆粒級(jí)配分析，含泥量、含水量試驗(yàn)，將試驗(yàn)用料全部用土工篩篩分配置，按確定的級(jí)配，根據(jù)試驗(yàn)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(jí)配選擇了20%、40%、60%、72%、78%、83.1%、90%、95%共8個(gè)不同礫石含量的試驗(yàn)點(diǎn)。

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

d.試驗(yàn)設(shè)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(yàn)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(shè)備必須與砂礫石壩料實(shí)際填筑施工設(shè)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(yàn)用料分別裝入試驗(yàn)桶中，裝料時(shí)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(dòng)，確保試樣在最自然的松散狀態(tài)，裝滿試驗(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，應(yīng)進(jìn)行兩次試驗(yàn)取其平均值。為了試驗(yàn)具有可比性，應(yīng)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(yàn)桶。

f.鋪料、整平、碾壓、取樣、試驗(yàn)，求出最大干密度。在做完最小干密度試驗(yàn)的桶上，再裝一些試驗(yàn)用料，高出試驗(yàn)桶50cm左右，將試驗(yàn)場地的其他區(qū)域鋪料、整平，用實(shí)際施工用的自行式振動(dòng)碾碾壓24遍，然后定點(diǎn)在桶上振壓15min，用經(jīng)緯儀測量桶面高程，達(dá)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(yàn)檢測的精度

試驗(yàn)檢測的精度要求見表1。

表1　檢測項(xiàng)目和精度要求

6試驗(yàn)檢測的儀器設(shè)備

試驗(yàn)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(shè)備，試驗(yàn)常用的設(shè)備儀器見表2。

表2　試驗(yàn)機(jī)具設(shè)備

7施工現(xiàn)場試驗(yàn)和質(zhì)量檢測

在砂礫料填筑施工中，壓實(shí)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(yàn)做出的不大于5mm料的含水率與全料含水率關(guān)系曲線，查出全料的含水率，計(jì)算干密度ρd，依據(jù)設(shè)計(jì)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(guān)圖評價(jià)是否壓實(shí)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(jí)配線和平均級(jí)配線為基準(zhǔn)，做了不同級(jí)配不同礫石含量情況下的最大、最小干密度試驗(yàn)，試驗(yàn)級(jí)配見圖1～圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表3～表5。

圖1　黑河金盆水庫壩殼料上包線級(jí)配不同礫石含量 試驗(yàn)級(jí)配曲線

圖2　黑河金盆水庫壩殼料平均級(jí)配線不同礫石含量 試驗(yàn)級(jí)配曲線

圖3　黑河金盆水庫壩殼料下包線級(jí)配不同礫石含量 試驗(yàn)級(jí)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(biāo)準(zhǔn)。黑河金盆水庫大壩砂礫石壩料的Dr-ρd-P5三因素相關(guān)圖見圖4，按設(shè)計(jì)相對密度在圖上查得不同礫石含量下對應(yīng)的干密度，作為施工壓實(shí)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，見表6。黑河金盆水庫壩殼料平均級(jí)配料不大于5mm砂料含水率與全料含水率關(guān)系曲線見圖5。

圖4　黑河金盆水庫壩殼料平均級(jí)配料三因素相關(guān)圖

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

礫石含量P5/%60.072.078.083.190.0相對密度Dr及其對應(yīng)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(yīng)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(jì)結(jié)果見表7。

8結(jié)語

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