采用直接灌水法測(cè)定試坑體積的應(yīng)用

李玉笑

（山西省汾河二庫(kù)管理局，山西 太原 030012）

采用直接灌水法測(cè)定試坑體積的應(yīng)用

李玉笑

（山西省汾河二庫(kù)管理局，山西 太原 030012）

漿砌石壩的砌體容重檢查方法通常采用試坑灌水法和試坑灌砂法。對(duì)試坑灌水法進(jìn)行了理論分析，詳細(xì)論述了試坑灌水法的操作步驟、適用條件以及注意事項(xiàng)等，對(duì)試坑灌水法中存在的問題提出了改進(jìn)措施，以提高試坑灌水法試驗(yàn)精度，使試驗(yàn)工作更簡(jiǎn)便易行。

漿砌石壩；測(cè)定試坑體積；直接灌水法

1 工程概況

圍灘水電站位于澤州縣金村鎮(zhèn)圍灘泉附近的丹河干流上，樞紐壩址以上控制流域面積2418.5km2。工程建設(shè)內(nèi)容包括蓄水工程、供水工程、水電站工程和交通工程四部分。樞紐蓄水工程為漿砌石重力壩，由溢流壩段、非溢流壩段及沖砂閘段組成?；娓叱?23.0～425.0m，溢流面壩底最大寬度52.45m，壩頂寬8m，壩頂高程482.0m，最大壩高59m，總庫(kù)容722萬(wàn)m3。

大壩原設(shè)計(jì)為漿砌石重力壩，壩體為M10小石子砂漿砌石。由于漿砌石壩體施工進(jìn)度較慢，人為影響因素較多，質(zhì)量難以控制，加之該項(xiàng)目位于兩側(cè)岸坡陡峭、空間狹窄的山谷中，施工環(huán)境非常惡劣。在大壩漿砌石高程427.0m時(shí)，提出將漿砌石調(diào)整為C15堆石混凝土、原壩體其他參數(shù)不變的施工方案。

樞紐大壩于2008年9月29日開工，2009年11月1日，方案變更為堆石混凝土，并同時(shí)開始實(shí)施，大壩平均高程436.0m。

2 直接灌水法測(cè)定試坑體積

2.1 理論分析

試坑挖好后，注滿水使該試坑水在水位壓力作用下達(dá)到最大滲透范圍，試坑四壁及底面的砌體吸水達(dá)到飽和狀態(tài)，然后迅速將水抽干，并用潮布將試坑擦拭干凈，使其外露面達(dá)到面干飽和狀態(tài)。再次注水直接測(cè)定試坑內(nèi)水的重量，根據(jù)公式V水=G水/r水（G水為試坑內(nèi)水的重量，r水為水的密度）將水的重量換算成試坑內(nèi)水的體積，則此時(shí)測(cè)得的試坑體積較為接近真實(shí)值。

2.2 操作步驟

首先，在試坑挖好時(shí)盡量將四壁及底面修整平順。

其次，將試坑注滿水至外圍砂漿埂頂，浸泡1～2d，使砂漿圍埂內(nèi)砌體在該水深所能滲透范圍內(nèi)的大壩砌體充分吸水達(dá)到飽和狀態(tài)。

然后，迅速用抽水泵將坑內(nèi)水抽干，并用潮布將試坑四壁、底部（包括風(fēng)鉆殘留孔）、試坑頂部圍埂范圍內(nèi)的砌體表面、圍埂內(nèi)表面的殘留水跡擦拭干凈，此時(shí)各外露面均達(dá)到面干飽和狀態(tài)。

第四，將水注滿試坑至圍埂頂部，記錄所耗，根據(jù)上式計(jì)算出注水體積V水，該體積即為試坑體積。

第五，按第三，第四步重復(fù)一遍。前后兩次所測(cè)體積誤差不得大于0.1%（規(guī)范要求不大于1%）。

此時(shí)砌體體積按下式進(jìn)行計(jì)算:

式中：V砌——撬挖出的砌體體積，m3；

V水——試坑灌水體積，m3；

V頂——試坊頂部找平灌水體積，m3；

V鉆——試坑周界鉆孔體積，m3。

在晉城市圍灘水電站壩基和福建省屏南縣龍虎岔水電站漿砌石拱壩1060.2m高程進(jìn)行挖坑試驗(yàn)，對(duì)砌體容重檢查時(shí)均采用了直接灌水法。試驗(yàn)過程操作方便、簡(jiǎn)單，兩次直接灌水測(cè)得的試坑體積誤差均小于0.1%，遠(yuǎn)超規(guī)范規(guī)定的不大于1%，大大提高了試驗(yàn)精度。

2.3 適用條件及注意事項(xiàng)

砌體膠結(jié)狀況良好時(shí)可采用直接灌水法。試坑挖好后應(yīng)對(duì)試坑四周及底部砌體進(jìn)行認(rèn)真觀察，若發(fā)現(xiàn)有蜂窩、空洞、裂縫等現(xiàn)象存在，說明砌體砌筑質(zhì)量較差，砌體可能有滲漏水通道存在，此時(shí)不宜采用直接灌水法。

如果砌體出現(xiàn)上述個(gè)別缺陷，可采用1∶2水泥砂漿在稍大于該缺陷的范圍內(nèi)進(jìn)行抹面防滲、防漏處理，此時(shí)仍可采用直接灌水法，但應(yīng)計(jì)入該抹面砂漿的體積。

在坑頂灌水找平測(cè)出增設(shè)頂體積V頂后，此時(shí)由于砌體已吸入部分水量，故不能立即進(jìn)行砌體的撬挖工作，否則會(huì)影響撬挖出的砌體含水率的測(cè)定，應(yīng)隔一段時(shí)間待坑頂砌體恢復(fù)到未灌水時(shí)的狀態(tài)才能進(jìn)行撬挖工作，具體間隔時(shí)間視當(dāng)時(shí)天氣、氣溫狀況而定。由于水的體積與溫度有關(guān)，當(dāng)試驗(yàn)水溫度與標(biāo)準(zhǔn)水溫度有較大差異時(shí)，應(yīng)進(jìn)行溫度改正。

3 工程檢測(cè)情況

試坑容重檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 試坑容重檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果

4 灌水法測(cè)定試坑體積存在問題

采用灌水法測(cè)定試坑體積時(shí)，坑頂找平體積系直接注水測(cè)得，而坑內(nèi)體積測(cè)試時(shí)，則先在坑底及四壁抹一層防漏水泥砂漿，然后注水測(cè)其體積，砌體體積計(jì)算公式變更為：V砌=V水+V漿-V頂-V鉆，其中：V漿為試坑四壁及底面水泥砂漿體積。

因上式中，砂漿體積V漿是由實(shí)驗(yàn)室事先測(cè)得的砂漿容重現(xiàn)場(chǎng)所耗的砂漿總重量經(jīng)計(jì)算而得，因此具有以下缺點(diǎn)：

一是大多數(shù)中小型水利水電工程試驗(yàn)室不健全或試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)陋，測(cè)出的砂漿容重與真實(shí)值之間偏差較大，有的甚至無(wú)法測(cè)定砂漿容重，致使砂漿計(jì)算不準(zhǔn)確。

二是砂漿抹壁與抹底過程中，由于時(shí)間延長(zhǎng)、氣溫變化等因素的影響，使砂漿含水量減少，致使砂漿實(shí)際容重與實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的容重之間的誤差增大，影響了砂漿體積的準(zhǔn)確性。

三是砂漿抹壁與抹底過程中，操作人員抹面時(shí)用力不均勻，直接影響砂漿密實(shí)度，使其容重發(fā)生改變，與實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的容重相差較大，影響了所測(cè)砂漿體積的精度。

四是如果抹面質(zhì)量較差，砂漿與砌體接觸面易產(chǎn)生空洞、間隙等缺陷，由于該缺陷被抹面砂漿覆蓋，試驗(yàn)時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，致使計(jì)算試坑體積時(shí)未計(jì)入空洞、間隙所占體積，直接影響試驗(yàn)精度。

五是往試坑注水時(shí)，部分水量被砂漿吸收，被吸收的水量中，一部分被砂漿本身吸走，另一部分被抹面時(shí)產(chǎn)生的砂漿空隙吸走，前者不能計(jì)入試坑體積，而后者應(yīng)計(jì)入。但在實(shí)驗(yàn)中，這兩部分水量難以區(qū)分，從而影響試驗(yàn)精度。

綜上所述，灌水法測(cè)定試坑體積，采用防漏砂漿進(jìn)行抹面、抹底，再注水測(cè)定試坑體積過程中，由于各種因素的影響及現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，對(duì)試驗(yàn)精度影響較大。如何提高試驗(yàn)精度，經(jīng)認(rèn)真分析，結(jié)合工程實(shí)際操作，采用直接灌水法測(cè)定試坑體積，可消除以上不利因素的影響，不僅提高了試驗(yàn)精度，而且簡(jiǎn)化了試驗(yàn)工序，使試驗(yàn)工作變得簡(jiǎn)單、易于操作。

TV214 ［

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李玉笑（1982-），女，2012年畢業(yè)于河北工程大學(xué)水利水電工程專業(yè)，助理工程師。

2016-04-06；

2016-05-17