碾压混凝土质量平定中的压水试验法分析

1、碾压混凝土质量评定中的压水试验法分析摘要：碾压混凝土坝因其特定的施工方法往往引起层间结合不良或局部骨料 分离现象，导致坝体渗漏，故水工碾压混凝土施工规范D L/T51122000规定用 压水试验方法评定碾压混凝土的抗渗性能。本文根据江垭碾压混凝土坝现场压水试 验情况，分析渗透影响因素和影响压水试验精度的因素。1影响碾压混凝土坝渗漏的因素随着碾压混凝土筑坝技术的日益成熟，碾压混凝土筑坝高度越来越高，上世纪 九十年代以来世界上建成和在建的百米以上的碾压混凝土高坝达20余座，并且越来 越多的碾压混凝土坝取消了常规混凝土做防渗结构的“金包银”剖面，采用碾压混 凝土直接做坝体上游防渗体。为此对碾压混凝土

2、坝防渗施工质量的要求日趋提高， 研究客观地评价碾压混凝土坝抗渗性能是一个非常重要的问题。影响碾压混凝土坝抗渗性能的因素有很多，由于我国碾压混凝土坝施工采用通 仓、薄层连续铺筑碾压，存在着众多的层面和缝面，容易造成隐伏结构薄弱面，形 成渗漏通道，故尔碾压混凝土坝设计中不仅要分析混凝土建基面稳定性还要分析碾 压混凝土层间的稳定性。大坝作为挡水建筑物，其稳定性和渗透性是最关键的两个 问题。坝体的渗流或渗漏，会引起坝体混凝土的溶蚀，降低混凝土强度，影响混凝 土的耐久性；同时坝体渗流若控制不好，有可能在坝体中形成较大的扬压力，对坝 体的层面或缝面的稳定性构成威胁。所以对渗流分析与防渗结构的研究，不仅牵涉

3、 到大坝的稳定性与耐久性，而且也关系到大坝的维护、维修、观测等。在实际工程施工中形成坝体渗漏的原因主要有：（1）混凝土配合比中用水量超 过水泥水化热的需水量，在混凝土内部形成毛细管路渗流路径；（2）砂的细度模数 选用有微小误差，骨料和水泥、砂之间由于泌水性形成微空隙；（3）由于碾压不密 实形成局部渗漏层面或渗漏带；（4）由于天然骨料中的杂质未洗净或人工骨料加工 中表面石粉未洗净形成影响骨料表面与水泥握裹，形成骨料结合薄弱面；（5）由于 骨料分离而形成的架空与蜂窝；（6）由于薄层连续碾压的层面和施工转换摸板时缝 面上下层嵌接不良（包括层面污染）而形成的缝隙，主要是初凝后层间处理措施或 转换摸板、

4、渡汛等间歇数月形成的老混凝土面处理措施有缺陷；（7）高温季节施工 仓面保护不当，由于蒸发引起的混凝土表面失水，影响层面混凝土正常水化反应而 导致的结合面缺陷；（8）基础常规混凝土和碾压混凝土之间、坝体止水或孔洞周边 常规混凝土和碾压混凝土之间处理不当形成的渗漏；（9）施工期降雨仓面未及时保 护雨水冲走表面水泥浆或改变层面水胶比形成的薄弱面等等。上述因素均可引起碾压混凝土坝的局部或层面渗漏，局部渗漏虽然不会危及坝 体安全但可导致坝体局部渗透压力变化或加速冻融区的损伤；层面渗漏则危及层面 稳定性。机口取样的室内试验和现场核子密度仪检测均不能检测到上述因素缺陷， 现场压水试验能够较客观地反映坝体实际

5、抗渗性能。2现场压水试验方法现场钻孔压水试验法起源于水利水电工程评价岩石地基渗透性能的方法，其目 的是为设计基础防渗措施提供基本资料，为一种岩体原位渗透试验。碾压混凝土与 岩石基础在介质上有一定的区别，岩石地基的节理裂隙发育，一般透水性较强，要 求防渗部位位于地下水位以下；碾压混凝土则不允许出现较强透水，层面不明显， 一般为不饱和区，具体试验中应根据坝体结构特点和混凝土分区布置孔位，并制定 具体的试验工艺措施。孔位选取：碾压混凝土坝压水试验孔位主要针对坝体上游防渗体，压水试验孔 位主要根据坝体结构特点，施工分仓情况和具体仓位施工时遇到的外界气候因素（降 雨、高温等）、施工工序工艺有无变化、原材

6、料（更换砂石料场、水泥或粉煤灰）有 无变化等因素综合考虑，使钻孔孔位、孔深（穿过的施工层面并反映施工季节变化） 有代表性。试验方法：单纯的压水试验一般可采用自上而下分段法，但往往压水试验伴随 取芯描述和取芯做物理力学试验等综合性要求，可采用双栓塞分段方法。试验压力 一般采用三个压力、五个压力阶段，即：P1P2P3P4 （ = P2） p5 （ = P1），P1 V P c2。则有MH = 0 咔r=r处的水力梯度为dH% .1drx点1r(A)U k-1次广1(B)方程(启代入方程(B)得1驾 =k*门(C)3)由水量平衡2n rr1dt =2n r1 mdr1得(D)ur1dt = mdr1将方程(0代入方程(D),得两边进行积分积分得则非饱和区渗透系数为式中r0钻孔半径，单位cm ；m混凝土的吸水率，一般为0.03 ；r1T时段后饱和区半径，cm。在压水过程中如果没有水量损失，那么压入碾压混凝土内的总水量应等于：W = n(r12 r02)m(E)式中 W 压力水头H0时经过T时段每cm钻孔压入的总水量， 单位cm3 ；5结束语碾压混凝土坝的现场压水试验基本在微透水区进行，在试验过程中水量的微小 损失或计量不准都会直接影响试验的结论性意见，为此应从压水试验的压水设备、 进水量测、供水管路、止水胶塞各个环节适应微透水区的试验要求，不能完全照搬 水利水电工程钻孔压水试验