摘要：目前我国主要采用混凝土堆石坝作为水利工程建设的主要坝型。水电站堆石坝填筑水利是建设工程中一个重要的环节，。混凝土堆石坝的填筑测试结果关系到水电站运行的稳定性和安全性。本文详述了混凝土面板堆石坝的特点，提出了在坝体填筑工程中的应进行的控制测量，并以杂木寺填筑测试作为例案，为其他的堆石坝填筑实验提供了借鉴经验，从而促进水电站工程更好地完成。
关键词：水电站；堆石坝填筑；试验检测
混凝土面板堆石坝是一种被广泛运用的坝型，既经济又安全的特点使它得到了迅速的发展。近几十年来，我国混凝土面板堆石坝的高度在100米左右，通过修剪这些面板堆石坝，总结出很多的施工经验的技巧，对以后堆石坝的修筑提供了借鉴的经验，目前对堆石坝的填筑是其中一项重要的环节。
一、混凝土面板堆石坝的特点
（一）防滑稳定性强
堆石坝如果建在较密实的砾石层，其很少出现堆石体不稳定而被破坏的情况。这种稳定性是因为堆石体本身的重量在抵抗由于水荷载作用而产生的水平推力，所以滑动或者崩塌的可能性较小。
（二）抗震性好
面板堆石坝的堆石体是干燥区域，所以当地震来临时，不会产生额外的孔隙水压力，也不会降低堆石体的整体稳定性，造成坝坡失稳的情况。如果堆石体已经处于密实的状态，那么地震可能只会使坝体产生一些小的变形，而不会造成大的破坏。即使在强震的作用下，如果由于混凝土板面开裂引起渗水量增加，但不会对坝体的稳定性造成影响。
（三）坝体的变形小
现在的面板堆石坝在施工期则可完成大部分的沉降变形，剩下的也能在几年内完成，稳定地速度很快。
二、水电站堆石坝填筑试验
（一）天然砂砾石颗分试验
颗分试验可以在现场进行制作，进行样本的分组，每组的试样大约在3t，最多不能超多5t，这样可以大体反映出实际操作中颗粒的组成。要绘制出颗粒大小的分布图，横坐标是小于某个粒径的试样的质量占总质量的百分比，纵坐标是粒径在对数。下图是杂木寺水电站砂砾石颗分试验的图表[1]。
图一：杂木寺水电站砂砾石颗分试验
（二）相对密度的测定
天然的土石料并不均匀，所以当压实条件相同时，干密度指标却并不相同.如果继续用一种统一的干密度作为设计时的标准要求，那么就会导致两种情况，一是如果土石料容易被压实，那么压实后的干密度值比较容易达到，所以压实后的结果是较松;二是如果土石料不容易被压实，那么不容易达不到压实的干密度，所以压实后的结果是较密实。而如果土石料的松紧程度不一，将会发生不均匀的变形，从未威胁坝体的安全。因此针对不均匀的土石料时，可以在设立施工的指标要求时不采用一个固定的干密度值，压实度指标可以用在粘性土上，而相对的压实度指标可以用在无粘性粗砾土上。
（三）相对密度的测定
首先将锥形的塞杆从长颈漏斗的下端插入，然后向上提起，让锥底把漏斗管口堵住，同时放到1000ml的量筒里，让它的下端和量筒底部接触。再取烘干的试样700g，并将其慢慢倒入漏斗中，提高漏斗和锥形塞，并移动塞杆，当管口高出砂面一到两厘米时，则可以将试样流入量筒中。在试样全部落到了量筒之后，取下漏斗和锥形塞，通过砂面拂平器把砂面拂平测试记录试样的体积[2]。用手堵住量瓶口，使量筒翻转至原来的位置，循环数次，记录下量筒内所占用体积的最大值。最后取用较大的体积值，计算干密度。
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（四）最大干密度的测定
土木实验规程里规定粗颗粒土进行相对密度试验的标准是适用于最大粒径60mm，而杂木寺水电站填筑砂砾石的粒径比规定的要大，所以不能直接就测出最大密度，可以采用一些方法来测定。
Pdmax＝Pdmin＋（P/dmax—P/dmin）[3]，其中Pdmax和Pdmin是模拟的配料，按照对定要求对超过粒径的科技采用等量替代法来处理，也就是说用大于5mm和小于60mm的粒径替换超超粒径颗粒，然后测试其最大密度和最小密度。
其中粗砾石含量与干密度之间也有一定的关系。当击振力相同时，如果砾石含量发生变化，那么干密度也会随之发生变化。这是因为当砾石的体积相同时，细砾石的数量比粗砾石的数量多得多，空隙更大，重量相对较小。所以随着粗砾石的含量逐渐增大，那么单位体积内土的质量也会变大，这时粗砾石就起到骨架的作用，而细砾石则可以作为填充孔隙的材料，粗砾石和细砾石相互进行填充的效果更好，所以当粗砾石含量到达一个最适合的数值，此时的干密度最大。
经过实际的测试证明，用模拟级配法测试的最大的干密度值和实际测定的最大干密度值基本没有误差，精度符合标准的要求，这就为确定超径粗砾土的最大干密度提供了一个较好的试验方法。
（五）碾压实验测试
布置试验场
把试验的场地设置在坝体的填筑区域内，场地面积的计算公式是B×L=20m×60m，在这个场地中按照厚度不同和碾压遍数不同而划分为不同的试验单元。每一个试验单元的面积是一定的，每个单元内设置2.0m×1.5m的方格网，以此来对压实沉降量进行测量。
三、规定测量标准
在每个试验区域内设置2.0m×1.5m测点，使其呈网格排列，还要在填筑区外布置好控制基桩，同时用白灰在每个测点上做标记，并用水准仪进行测量。
（一）测量压实沉降量
对其碾压完成后，测量出每个测点在碾压之前和碾压之后的变化，以此来计算出试验单元沉降量的平均值。
（二）铺料填筑、取样检查
提前拟定好铺层的厚度，将坝料铺填在里面，控制好碾压的速度和次数，通过行车碾压测试进行实验。在各个实验区同时采用挖坑灌砂法分别测试压实的密度。
（三）堆石料的洒水
一般来说，洒水不仅有利于对细砾石进行充填，软化砾石的棱角，还能使碾压更加密实，从而减少大坝的沉降。但也有部分工程洒水后没有明显的实验效果，如小浪底工程进行了加水与不加水的填筑工程的实验,但得到的实验结果是几乎相同的，所以在加水这个方面要根据不同工程来判定，因此杂木寺水电站堆石坝填筑实验也应该做好关于洒水的测试，以此来判定洒水是否对本工程有着重大的效果，为以后的填筑工程准备充足的条件。
（四）填筑测试的控制
在进行填筑测试时，当对每个料区的每一层填筑完毕后，要对其坡面进行修整，从而达到设计的标准。可以采用轴距杆法，在坡面上规划2m×5m的网格，在网格的测试点上铺设棱镜，测试每个点的三维坐标，计算出每个点的实际滑坡的厚度。每一个料区在逐层放线之后，平均每上升三到四米，就要对垫层的坡面进行良好的修整。对复合土工膜的坡面要着重修整，保证复合土工膜的质量标准，而且要将误差控制在±50mm内。
结语
水电站堆石坝的填筑在水利建设中发挥着重要的作用，目前主要采用混凝土堆石坝作为水利工程建设的主要坝型。通过对水电站混凝土面板堆石坝的特点分析，对水电站堆石坝填筑进行测试，比如最小干密度的测定、最大干密度的测定、碾压实验测试、压实沉降量的测试等，从而在一定程度上保证堆石坝填筑的安全性和稳定性。这也说明了只有依据工程坝料的实际情况，通过试验做出对堆石坝进行填筑测试，方能满足实际的质量、密度等需要，为其它的堆石坝填筑测试试验提供借鉴的经验。
参考文献：
[1]王泽生,王艳芳,马欢等.糯扎渡水电站心墙堆石坝填筑料碾压施工参数试验研究[J].西北水电,2012,(z2):58-63.
[2]王艳芳,王奇峰,王泽生等.糯扎渡水电站心墙堆石坝坝料技术指标及试验检测方法[J].西北水电,2012,(z2):52-57.
[3]浮绍玮,陈卫烈.江坪河高面板堆石坝面板翻模固坡施工工艺及质量检测[J].城市建设理论研究（电子版）,2012,(4).
论文作者:郭杭淦
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/8/3
标签：密度论文; 砾石论文; 水电站论文; 测试论文; 粒径论文; 压实论文; 量筒论文; 《基层建设》2016年9期论文;