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摘要:用土料筑坝时,容重和含水量对压实后坝体的抗剪强度和透水性有很大影响,为了掌握土料性质是否达到设计要求,必须经常进行质量管理试验,根据试验结果决定土料是否废弃不用,或者是否需要加工。因而一般都选择最佳含水量和填筑含水量之差,以及压实度作为管理标准。文章分析了水电站大坝期间施工质量管理,并对管理方法进行了阐述分析。
关键词:水电站大坝;施工管理;击实试验;容重试验
中图分类号:TU471文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)23-0139-02
近年来,土力学的进步和施工机械的发展大大促进了土石坝设计和施工技术的进步,并促成了众多大型土石坝的建设。但是,根据土石坝的特性,目前凭经验判断的地方还很多,所以施工时一方面要充分尊重以往的实践经验,另一方面必须充分了解现场条件和设计意图,在此基础上加强质量管理。由于上石坝的土石料是从料场直接开采和使用的,料场地质结构比较复杂,不同区的材料大量汇集,材料性质不可能均一,再加上气象条件和施工方法不同,材料的性质也会有很大变化,因而必须在事前进行充分的勘探试验,施工时充分了解其特性,进行确切的质量管理。
一、施工质量管理
(一)土料质量管理
土料质量管理一般选择下面两项作为管理标形:(1)由室内试验和填筑试验确定的最佳含水量与填筑含水量之差;(2)填筑后材料的干容重和最佳含水量时最大干容重之比,即压实度。有时还要规定级配限制值。
现场试验时选择能取得代表性土样的测定地点,定期进行含水量和干容重的测定工作。但是每遇到材料性质变化,或者从碾压机械的运行情况来看含水量不合适,或者根压迫数不够、铺土厚度过大的情况,都必须进行加侧。此外在填筑开始以后还应根据需要进行剪切试验和渗透试验,检查是否满足设计要求。
(二)砂砾料和石料的质量管理
砂砾石和石料的容重和级配对材料的抗剪强度和进水性有影响,所以最好对容重和级配进行测定和管理。尤其是反滤层上使用的砂砾石料,级配试验非常重要。石料粒径大时进行级配试验困难较多,但是对有试验可能的细石料,往往在进行现场容重试验和透水性试验的同时还要进行级配试验。
二、管理标准
作为土料管理标准的项目没有颗粒级配、含水量和压实容重三项。
土料细粒含量的上限主要由土料的强度要求控制,其下限则主要由土料的防渗要求控制,应分别加以规定。
对一种土料来说,其强度、透水性、固结特性和孔隙水压力等力学特性大体上都是压实容重的函数。如果压实功能一定,压实容重可由含水量确定。所以在管理标准中首先规定含水量的允许变动范围,根据这一规定决定土料的取舍。其次是规定压实容重的下限,根据这一标准判断压实是否充分和防渗区材料的各种性质有无达到设计要求。容重管理标准通常用最大干容重的百分数表示,最大干容重是在试验室内按一定压实方法确定的。含水量的下限通常是由透水性确定,但是有些情况下还要根据抗裂强度、抗剪强度和压缩性的要求确定。
近年来开始将花岗岩风化砂一类的材料用在防渗区上,这时,管理标准时应注意下列问题:
1.透水性。对于花岗岩风化砂来说,确保防渗是一个重要的问题,因而必须充分弄演影响渗透系数的各种因素,根据所得结果决定管理标准。在高坝的情况下,底部承受较大的上部荷载,随着孔隙比的减小,渗透系数逐渐减小,这对一般土科来说是伯安全的,但是花岗岩风化砂是否也是如此,必须予以查明。
2.含水量滞变特性。一般认为花岗岩风化砂遇水会软化,因而用作心墙材料时,如果在最终固结前(施工中)吸水,以后荷裁再逐步增大,这时从吸水到承受最终固结荷载期间会产生较大的沉降,为此需要在含水量变化的条件下进行固结试验,在固结过程中加水使土样饱和,测定这种情况下的沉降量,了解是否会产生急剧的沉降。
三、现场管理试验方法
(一)快速含水量试验
1.干燥法。最简易的方法是将土样放在钱底平钥内,用燃烧丙烷气或电热器烘干。其他方法还有用酒精灯或红外线灯烘干,或者将土样放在极板之间,通高频电流烘干等。
2.中于水分计法。 中子水分计法的原理是在线源中通过高速中子,高速中子在土中透过,遇到土中的氢原子时产生散乱和减速,用检测器计中子数,再换算为含水量。此外,用放射性同位素测定含水量的方法也用得较多。
(二)快速击实试验
用JIS规定的试验方法求含水量时,试验条件要求很严。粘性土料含细颗粒多,如果试料多,往往花15～16个小时烘烤,也还不够充分干燥。而施工管理需要及早知道施工过程中的含水量情况,因而产生了美国垦务局的快速试验方法。利用该法,即使不知道含水量,也能近似求出压实度和施工含水量与最佳含水量之差,如果测得了现场容重,在1个小时以内就可以求出含水量值。
(三)现场容重试验
压实后土的现场容重试验方法有下列几种:用体积一定的取样器采取土样,测定其重量;挖取土块,测定其重量和试验孔的容积。容积测量方法又有以下几种:酒醉;铺塑料薄膜,灌水;灌膨润土溶液;用射线容重测定计。
1.膨润土溶液替换法。膨润土溶液替换法适用于土料吸水速度不快的情况,将挖出的土料用膨润土和水的混合溶液替换灌入孔内,胶状混合溶液的浓度约为10%,测定混合溶液的重量,并用液体比重计求出比重,即可换算出容积。
2.射线容重计。射线容重计的原理是利用射线在土中通过时,与土粒原子撞击发生散乱的特性,将射线的线源组装在测定器中,将测定器置于土中,在土的表面放置检测器,对到达的射线数进行计数,根据射线数即可测定容重的大小。也就是说,放出的射线数量是一定的,因而射线在土中通过后检测到的数量与土的容重成比例关系,预先通过试验标定它们之间的关系曲线,根据该曲线将检测量换算为容重。
放射性同位素测容重的方法一直用得很广泛,但在使用仪器时,根据日本有关防止放射性同位素引起放射线伤害的法律,必须有专门人员负责使用,近年来用器械代替人力使用后,放射性同位素法采用得更多了。
(四)现场渗透试验
现场渗透试验是利用钻孔或者螺旋钻孔进行试验的方法,土石坝中一般利用螺旋钻孔。依靠人力或其他动力用螺旋钻进行钻孔,将水从钻孔注入,测定渗透量,求出所测地基的平均渗透系数。
螺旋钻孔的深度应为半径的10～150倍,钻进时重要的是尽量不要扰动地基。如果出现孔壁崩坍,可以一边用套管护壁一边钻进,待钻到要求的深度后,再将透水性好的砂砾石灌入,并拔出套管。灌入的砂砾石,其透水性应远大于地基,使得砂砾石内不存在水头损失。
(五)筛分试验
由于试料数量多,砂砾石和石料的级配试验不能采用普通用的振动筛(筛网大小为450mm×650mm)。为了加速级配试验和省力,有些工程设有简易筛分工厂,分三段进行筛分,用地磅秤试料重量,推求各组粒径所占重量的百分数。
四、结语
近来年,混凝土石坝的设计、施工水平在国内得到长足的发展,但各个工程的施工条件千差万别,制约因素、施工组织特点与要求也各有不同,在充分遵循自然规律及土石坝自身施工规律与要求的基础上,认真分析工程的个性与总体要求,紧紧围绕技术与经济这个标准及时做出科学、审慎的决策,强化组织与实施管理,是追求工作质量与效益的最重要途径。
参考文献
[1]姜和成,王栋启.强化施工管理 确保工程质量——菏泽电厂水库大坝工程的施工管理情况[J].山东水利,2001,(1).
[2]秦小龙.奋进之歌[J].华北电业,2000,(5).
[3]李雷.关注水库大坝安全的几个问题[J].中国水利,2005,(8).
[4]丁洪玉.强化施工管理 创建优质工程[J].江苏交通,2001,(7).
[5]赵珍.江垭RCC大坝的技术需求和施工管理[J].东北水利水电,2006,(7).
[6]王言.关注施工管理“两张皮”现象[J].施工企业管理,2005,(11).
关键词:水电站大坝;施工管理;击实试验;容重试验
中图分类号:TU471文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)23-0139-02
近年来,土力学的进步和施工机械的发展大大促进了土石坝设计和施工技术的进步,并促成了众多大型土石坝的建设。但是,根据土石坝的特性,目前凭经验判断的地方还很多,所以施工时一方面要充分尊重以往的实践经验,另一方面必须充分了解现场条件和设计意图,在此基础上加强质量管理。由于上石坝的土石料是从料场直接开采和使用的,料场地质结构比较复杂,不同区的材料大量汇集,材料性质不可能均一,再加上气象条件和施工方法不同,材料的性质也会有很大变化,因而必须在事前进行充分的勘探试验,施工时充分了解其特性,进行确切的质量管理。
一、施工质量管理
(一)土料质量管理
土料质量管理一般选择下面两项作为管理标形:(1)由室内试验和填筑试验确定的最佳含水量与填筑含水量之差;(2)填筑后材料的干容重和最佳含水量时最大干容重之比,即压实度。有时还要规定级配限制值。
现场试验时选择能取得代表性土样的测定地点,定期进行含水量和干容重的测定工作。但是每遇到材料性质变化,或者从碾压机械的运行情况来看含水量不合适,或者根压迫数不够、铺土厚度过大的情况,都必须进行加侧。此外在填筑开始以后还应根据需要进行剪切试验和渗透试验,检查是否满足设计要求。
(二)砂砾料和石料的质量管理
砂砾石和石料的容重和级配对材料的抗剪强度和进水性有影响,所以最好对容重和级配进行测定和管理。尤其是反滤层上使用的砂砾石料,级配试验非常重要。石料粒径大时进行级配试验困难较多,但是对有试验可能的细石料,往往在进行现场容重试验和透水性试验的同时还要进行级配试验。
二、管理标准
作为土料管理标准的项目没有颗粒级配、含水量和压实容重三项。
土料细粒含量的上限主要由土料的强度要求控制,其下限则主要由土料的防渗要求控制,应分别加以规定。
对一种土料来说,其强度、透水性、固结特性和孔隙水压力等力学特性大体上都是压实容重的函数。如果压实功能一定,压实容重可由含水量确定。所以在管理标准中首先规定含水量的允许变动范围,根据这一规定决定土料的取舍。其次是规定压实容重的下限,根据这一标准判断压实是否充分和防渗区材料的各种性质有无达到设计要求。容重管理标准通常用最大干容重的百分数表示,最大干容重是在试验室内按一定压实方法确定的。含水量的下限通常是由透水性确定,但是有些情况下还要根据抗裂强度、抗剪强度和压缩性的要求确定。
近年来开始将花岗岩风化砂一类的材料用在防渗区上,这时,管理标准时应注意下列问题:
1.透水性。对于花岗岩风化砂来说,确保防渗是一个重要的问题,因而必须充分弄演影响渗透系数的各种因素,根据所得结果决定管理标准。在高坝的情况下,底部承受较大的上部荷载,随着孔隙比的减小,渗透系数逐渐减小,这对一般土科来说是伯安全的,但是花岗岩风化砂是否也是如此,必须予以查明。
2.含水量滞变特性。一般认为花岗岩风化砂遇水会软化,因而用作心墙材料时,如果在最终固结前(施工中)吸水,以后荷裁再逐步增大,这时从吸水到承受最终固结荷载期间会产生较大的沉降,为此需要在含水量变化的条件下进行固结试验,在固结过程中加水使土样饱和,测定这种情况下的沉降量,了解是否会产生急剧的沉降。
三、现场管理试验方法
(一)快速含水量试验
1.干燥法。最简易的方法是将土样放在钱底平钥内,用燃烧丙烷气或电热器烘干。其他方法还有用酒精灯或红外线灯烘干,或者将土样放在极板之间,通高频电流烘干等。
2.中于水分计法。 中子水分计法的原理是在线源中通过高速中子,高速中子在土中透过,遇到土中的氢原子时产生散乱和减速,用检测器计中子数,再换算为含水量。此外,用放射性同位素测定含水量的方法也用得较多。
(二)快速击实试验
用JIS规定的试验方法求含水量时,试验条件要求很严。粘性土料含细颗粒多,如果试料多,往往花15～16个小时烘烤,也还不够充分干燥。而施工管理需要及早知道施工过程中的含水量情况,因而产生了美国垦务局的快速试验方法。利用该法,即使不知道含水量,也能近似求出压实度和施工含水量与最佳含水量之差,如果测得了现场容重,在1个小时以内就可以求出含水量值。
(三)现场容重试验
压实后土的现场容重试验方法有下列几种:用体积一定的取样器采取土样,测定其重量;挖取土块,测定其重量和试验孔的容积。容积测量方法又有以下几种:酒醉;铺塑料薄膜,灌水;灌膨润土溶液;用射线容重测定计。
1.膨润土溶液替换法。膨润土溶液替换法适用于土料吸水速度不快的情况,将挖出的土料用膨润土和水的混合溶液替换灌入孔内,胶状混合溶液的浓度约为10%,测定混合溶液的重量,并用液体比重计求出比重,即可换算出容积。
2.射线容重计。射线容重计的原理是利用射线在土中通过时,与土粒原子撞击发生散乱的特性,将射线的线源组装在测定器中,将测定器置于土中,在土的表面放置检测器,对到达的射线数进行计数,根据射线数即可测定容重的大小。也就是说,放出的射线数量是一定的,因而射线在土中通过后检测到的数量与土的容重成比例关系,预先通过试验标定它们之间的关系曲线,根据该曲线将检测量换算为容重。
放射性同位素测容重的方法一直用得很广泛,但在使用仪器时,根据日本有关防止放射性同位素引起放射线伤害的法律,必须有专门人员负责使用,近年来用器械代替人力使用后,放射性同位素法采用得更多了。
(四)现场渗透试验
现场渗透试验是利用钻孔或者螺旋钻孔进行试验的方法,土石坝中一般利用螺旋钻孔。依靠人力或其他动力用螺旋钻进行钻孔,将水从钻孔注入,测定渗透量,求出所测地基的平均渗透系数。
螺旋钻孔的深度应为半径的10～150倍,钻进时重要的是尽量不要扰动地基。如果出现孔壁崩坍,可以一边用套管护壁一边钻进,待钻到要求的深度后,再将透水性好的砂砾石灌入,并拔出套管。灌入的砂砾石,其透水性应远大于地基,使得砂砾石内不存在水头损失。
(五)筛分试验
由于试料数量多,砂砾石和石料的级配试验不能采用普通用的振动筛(筛网大小为450mm×650mm)。为了加速级配试验和省力,有些工程设有简易筛分工厂,分三段进行筛分,用地磅秤试料重量,推求各组粒径所占重量的百分数。
四、结语
近来年,混凝土石坝的设计、施工水平在国内得到长足的发展,但各个工程的施工条件千差万别,制约因素、施工组织特点与要求也各有不同,在充分遵循自然规律及土石坝自身施工规律与要求的基础上,认真分析工程的个性与总体要求,紧紧围绕技术与经济这个标准及时做出科学、审慎的决策,强化组织与实施管理,是追求工作质量与效益的最重要途径。
参考文献
[1]姜和成,王栋启.强化施工管理 确保工程质量——菏泽电厂水库大坝工程的施工管理情况[J].山东水利,2001,(1).
[2]秦小龙.奋进之歌[J].华北电业,2000,(5).
[3]李雷.关注水库大坝安全的几个问题[J].中国水利,2005,(8).
[4]丁洪玉.强化施工管理 创建优质工程[J].江苏交通,2001,(7).
[5]赵珍.江垭RCC大坝的技术需求和施工管理[J].东北水利水电,2006,(7).
[6]王言.关注施工管理“两张皮”现象[J].施工企业管理,2005,(11).