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标题 长河坝电站大坝心墙砾石土料压实质量快速检测方法
范文 韩兴+郭林平

摘要：目前，我国水电水利工程土石坝建设高度正处于跨越200～300 m的新阶段，为适应变形和工程面临的客观条件，200～300 m碾压式土石坝更多的采用了心墙防渗的结构形式。砾石土料具有高抗剪强度、抗渗性好和良好的压实性能，是筑坝首选防渗材料。土料压实质量检测是填筑作业的关键工序，快速检测是施工进度的有力保障。现以长河坝电站为例详细介绍了砾石土料现场检测方法，可供同类工程借鉴。
关键词：砾石土心墙；土料；压实度；快速；检测
中图分类号：TV641.4文献标志码：A文章编号：
1672-1683（2015）001-0125-02
Rapid detection technology for core gravel soil compaction quality in Chang Heba power station
HAN Xing，GUO Lin-ping
（Sinohydro construction bureau Co.， LTD. 5，Chengdu 610066，China）
Abstract：The Height of Earth rock-fill dam construction is basking in a new stage of across 200～300 m in our country now.In order to adapt to the objective conditions of deformation and engineering，most rolled earth dam in 200～300 m adopted the structure of core wall seepage control.Because of high shear strength， good permeability and good compaction performance，Gravel soil is the preferred dam seepage control material.Soil compaction quality detection is the key to the filling operation process.Rapid detection is a powerful guarantee of construction progress.With long dam power station as an example， this paper has a detailed gravel soil field detection method is introduced， which may be of reference value to similar projects.
Key words：Gravel soil；core wall；soil；compaction；rapid detection
1概述
长河坝水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，为大渡河干流水电梯级开发的第10级电站，工程区地处大渡河上游金汤河口以下约4～7 km河段上，坝址上距丹巴县城82 km，下距泸定县城49 km。水库正常蓄水位1 690 m，正常蓄水位以下库容为1015亿m 。电站总装机容量2 600 MW。拦河大坝为砾石土直立心墙堆石坝，最大坝高240 m，总填筑方量约3 300万m ，其中心墙砾石土料约430万m。
碾压后的砾石土心墙料压实度以全料压实度和细料压实度进行双控制，全料的压实度应不低于097（击实功2 688 kJ/m3），细料压实度不低于100（击实功592 kJ/m3），全料压实度=挖坑灌水法得到的全料干密度/室内大型击实试验所得全料最大干密度；细料（<5 mm料）压实度检测宜采用三点击实法。
心墙防渗料填筑施工分为摊铺、碾压、试验检测等三个主要工序。这其中摊铺、碾压工序均可通过增加设备投入而实现快速施工，唯独试验检测工序按照常规方法必须依照相关试验规范进行，每一组均要得到含水率和砾石含量，烘干至少需要8 h以上。砾石土料的检测与评价受限于检测成果的检验过程，土料的现场快速检测可加快施工进度，砾石土料的现场快速检测是大坝填筑施工的关键环节。
2压实度快速检测方法研究思路
心墙填筑施工前，施工单位会同业主、设计及监理单位进行大量的室内基础试验及碾压试验，在全面掌握料场土料性质基础上加之碾压试验成果分析得出，砾石土心墙料的施工参数为：铺料厚度30 cm，静碾2遍+振碾12遍。同时研究提出了砾石土常规坑检法全料压实度检测采用砾石饱和面干吸水率代替其吸水率快速计算其干重，用酒精燃烧法快速测定细料含水率，然后根据细料含水率计算细料干重，将砾石干重和细料干重相加得到全料干重，从而计算砾石含量，根据砾石含量查得该砾石含量所对应的室内击实最大干密度并计算全料压实度的快速检测方法。
3压实度快速检测试验步骤
3.1室内基础试验
在全面掌握料场土料性质基础上，室内按照料场级配配制不同P5含量（土料中大于5 mm粒径的砾石含量）的试样进行系列击实试验，制定不同P5含量下的击实曲线（施工中每月进行开挖土料的系列击实试验，校核该击实曲线，以适应土料变化使标准满足试验要求）。本工程通过室内试验确定的某组击实试验成果见表1及图1、图2。
表1砾石土击实试验数据统计（P5含量为48%的均线料）
P5含量（%） 0 10 20 30 40 50 60 65
最优含水率（%） 12.7 11.8 10.7 9.8 9 8.1 7.3 6.6
最大干密度/（g·cm-3）1.99 2.04 2.08 2.13 2.17 2.21 2.252.26
图1砾石土最大干密度与P5含量关系曲线
图2砾石土最优含水率与P5含量关系曲线
3.2现场灌水法密度试验
按照《水电水利工程粗粒土试验规程》（DLT 5356-2006），现场砾石土原位密度试验采用灌水法进行现场密度试验。
按照计算试坑现场湿密度：
3.3全料压实度快速检测试验
在现场测定土料湿密度后，将试坑内的土料经过5 mm筛快速湿筛，取小于5 mm筛下土用酒精燃烧法测定其含水率并进行室内三点击实。然后根据小于5 mm含水率计算小于5 mm干质量（m干=m湿/（1+w），m干为小于5 mm料的干质量，m湿为小于5 mm料的湿质量，w为小于5 mm含水率）。5 mm筛上的砾石料用水快速冲洗干净，用湿毛巾擦干称其饱和面干质量，用砾石饱和面干吸水率换算其干质量（m干=m湿（1+w），m干为大于5 mm干质量，m湿为大于5 mm湿质量，w为砾石饱和面干吸水率，砾石饱和面干吸水率为前期试验确定的固定值，施工过程中每月或砾石土料性质发生变化时进行复核），将大于5 mm干质量和小于5 mm干质量相加得到全料干质量，从而计算出现场试坑土料干密度及P5含量，根据P5含量查砾石土最大干密度与P5含量关系曲线图得出该P5含量所对应的室内最大干密度并计算全料压实度。
3.4细料压实度检测试验
根据基础试验测得的砾石料比重（虹吸筒法测定砾石比重，施工过程中每月或砾石土料性质发生变化时进行复核）以及砾石料干质量，计算得出试坑细料湿密度ρf。
用测密度试验的土样制作三种含水率的击实试验，测定三个击实湿密度ρ1、ρ2、ρ3。将ρf、ρ1、ρ2、ρ3分别输入本工程研制三点击实计算器软件，软件自动计算得出细料压实度。三点击实计算器原理即按照三点击实试验控制图的数解法编辑程序，操作时只需将ρf、ρ1、ρ2、ρ3分别输入三点击实计算器软件，软件自动计算得出细料压实度。
4快速检测方法差值分析
采用砾石饱和面干吸水率代替其吸水率的砾石土全料压实度快速检测方法在长河坝水电站砾石土心墙料的碾压试验中进行应用，试验成果资料见表2。试验结果与常规试验方法相比均可以满足试验规定的误差要求，该方法完全可以作为填筑过程中的快速检测方法。
表2快速检测法与常规方法对比试验
长河坝水电站心墙已填筑的254层，采用该试验方法在坝面填筑施工过程中按照200～500 m3/组的检测频率，已经检测3 457组。检测项目包括全料压实度、细料压实度全料含水率等主要试验检测指标。填筑料各项指标均满足设计标准要求。按照每层能够节约检测时间6 h，每天工作20 h计算，长河坝砾石土心墙目前已节约工期76 d。
5结语
经实际现场应用效果证实，该检测方法完全可以作为填筑过程中的快速检测方法该检测方法在2 h内可以得到试坑的压实度值，与常规的方法相比较可以缩短6 h，大大提高了检测速度。2013年经过中国水电股份集团有限公司组织的专家组评审，该检测技术已达到国际先进水平并获得中国水电股份集团公司科技进步奖项。项目成功的经验具有在全行业或者相关行业广泛推广价值，有利促进工程建设进度和保证工程质量。
参考文献：
[1]DL/T 5129-2001，碾压式土石坝施工规范[S].
[2]SL 237-1999，土工试验规范[S].
[3]DL/T 5356-2006，水电水利工程粗粒土试验规程[S].第13卷01期
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更新时间：2025/3/22 16:53:29