穆鵬飛

（遵義黔通達檢測試驗有限責任公司，貴州 遵義 563000）

0 引言

一個水源工程項目的施工質量好壞，不但決定著該項目是否發(fā)揮應有效益，還關系到下游群眾的生命財產安全，因此水庫大壩的澆筑質量顯的尤為重要。本文通過保豐水庫碾壓混凝土大壩進行鉆孔取芯檢測試驗及壓水試驗的研究，用以檢驗保豐水庫大壩壩體整體澆筑質量。

1 工程概況

習水縣保豐水庫工程位于貴州省習水縣雙龍鄉(xiāng)境內，為省級重點水利建設項目，水庫壩址位于雙龍鄉(xiāng)楊寺巖村，距習水縣城郊79km，距雙龍鄉(xiāng)15km，于沙溪河上游河段，壩址以上流域面積69.2km2，主河道長12.3km，年平均流量3770 萬m3。

水庫大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高67m，壩面高程906.0m，其中大壩迎水面垂直，壩后EL900.00m高程以上垂直，以下以1：0.8 延伸至下游護坦及護岸，壩頂寬8.0m， 自垂直迎水面橫向0 ～0.5m 為C9020W6F50 變態(tài)混凝土，橫向0.5～2.5m 為C9020W6F50二級配碾壓混凝土，其后壩體及壩體內部為C9015W4F100 三級配碾壓混凝土或變態(tài)混凝土，壩軸線長196.0m，其中0+0.000～0+106.50m 為右壩肩擋水壩段（右岸非溢流壩段），0+144.50～0+196.0m 為左壩肩擋水壩段（左岸非溢流壩段），溢流壩段布置在河床中部，采用WES 自流堰，斜坡消能，堰頂高程900.0m，頂部架設交通橋，取水兼放空建筑物布置在左壩肩擋水壩段壩體內或壩前方，取水口高程870.0m。

2 試驗研究

2.1 試驗目的

通過保豐水庫碾壓混凝土大壩進行鉆孔取芯檢測試驗及壓水試驗的研究，并對壓水孔做影像測試，直觀了解鉆孔內部情況[1]，用以檢驗保豐水庫大壩壩體防滲性能以及整體澆筑質量。

2.2 鉆孔取芯及壓水試驗

在碾壓混凝土壩體布置具有代表性的取芯孔，對取出芯樣外觀、芯樣長度、芯樣斷面、芯樣骨料分布均勻性、混凝土致密程度及膠結情況作直觀檢查，并對芯樣的抗剪斷強度、抗壓強度等力學指標的測定，同時進行綜合評定，評判大壩澆筑質量。

2.2.1 鉆孔取芯及壓水試驗孔位布置

結合壩體結構及材料分區(qū)，根據本工程碾壓混凝土質量代表性的部位，按照設計相關要求，在大壩EL905.7m 高程壩面共布置了5 個檢查孔，其中3 個為取芯孔，3 個取芯孔分別右岸非溢流壩段三級配區(qū)、溢流壩段二級配區(qū)和左岸非溢流壩段變態(tài)混凝土區(qū)。2 個壓水試驗孔，壓水試驗孔布置在取芯孔附近。

2.2.2 檢測依據

鉆孔取芯依據《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》（DL/T 5112—2021），壓水試驗依據《水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》（SL 31—2003），力學指標檢測依據《水工碾壓混凝土試驗規(guī)程》（DL/T 5433—2009）[2-3]。

2.2.3 主要設備

根據芯樣尺寸及壓水試驗相關要求，選取的主要設備如表1 所示。

表1 鉆孔取芯、壓水試驗、檢測試驗主要設備

2.2.4 鉆孔取芯

本次大壩鉆孔取芯累計進尺112.7m，其中C9020W6F50 變態(tài)混凝土進尺20.0m，占17.75%，C9020W6F50 二級配碾壓混凝土進尺45.9m，占40.73%，C9015W4F100 三級配碾壓混凝土進尺40.15m，占35.63%，常態(tài)混凝土進尺1.95m，占1.73%，基巖進尺4.7m，占4.16%。

（1）取芯成果。112.7m 鉆孔取芯進尺中，所取芯樣111.9m，其中柱狀芯樣長111.5m，本次鉆孔取芯芯樣采取率99.29%、芯樣獲得率98.94%。

108.0m 壩體混凝土進尺中，所取芯樣107.39m，其中柱狀芯樣107.29m，壩體混凝土芯樣采取率99.43%，壩體混凝土芯樣獲得率99.34%。

其中20.0m C9020W6F50 變態(tài)混凝土鉆孔進尺中，所取芯樣20.0m，其中柱狀芯樣20.0m，芯樣采取率100%、芯樣獲得率100%；45.9m C9020W6F50 二級配碾壓混凝土鉆孔進尺中，所取45.71m，其中柱狀芯樣長45.7m，芯樣采取率99.58%、芯樣獲得率99.58%；40.15m C9015W4F100 三級配碾壓混凝土鉆孔進尺中所取芯樣39.73m，其中柱狀芯樣長39.63m，芯樣采取率98.95%、芯樣獲得率98.70%；1.95m 常態(tài)混凝土鉆孔進尺中，所取芯樣1.95m，其中柱狀芯樣長1.95m，芯樣采取率100%、芯樣獲得率100%。4.7m 基巖鉆孔進尺中所取芯樣4.51m，其中柱狀芯樣長4.21m，基巖芯樣采取率95.95%、芯樣獲得率89.57%[4]。

（2）芯樣外觀分析。對取出芯樣進行外觀檢查，根據《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》（SL 53—1994）中的質量評定標準進行統(tǒng)計分析。

獲取的107.29m 壩體混凝土柱狀芯樣，芯樣表面光滑，骨料分布均勻，表面致密，膠結優(yōu)良的104.79m，壩體混凝土芯樣外觀優(yōu)良率97.67%，芯樣外觀合格率98.46%。

獲取的105.34m 壩體碾壓混凝土柱狀芯樣，芯樣表面光滑，骨料分布均勻，表面致密，碾壓混凝土芯樣外觀合格率98.44%。

其中，20m C9020W6F50 壩體變態(tài)混凝土柱狀芯樣中，芯樣表面光滑，骨料分布均勻，表面致密，膠結優(yōu)良的20.0m，壩體變態(tài)混凝土芯樣外觀優(yōu)良率100%，壩體變態(tài)混凝土芯樣外觀合格率100%。

獲取的45.71m C9020W6F50 壩體二級配碾壓混凝土柱狀芯樣，芯樣表面光滑，骨料分布均勻，表面致密，膠結優(yōu)良的44.56m，壩體二級配碾壓混凝土芯樣外觀優(yōu)良率97.48%，壩體二級配碾壓混凝土芯樣外觀合格率98.36%。

獲取的39.63m C9015W4F100 壩體三級配碾壓混凝土柱狀芯樣中，芯樣表面光滑，骨料分布均勻，表面致密，膠結優(yōu)良的38.28m，壩體三級配碾壓混凝土混凝土芯樣外觀優(yōu)良率96.59%，壩體三級配碾壓混凝土芯樣外觀合格率97.73%。

95m C9020 壩體常態(tài)混凝土柱狀芯樣中，芯樣表面光滑，骨料分布均勻，表面致密，膠結優(yōu)良的1.95m，壩體常態(tài)混凝土芯樣外觀優(yōu)良率100%，壩體常態(tài)混凝土芯樣外觀合格率100%。

（3）芯樣斷口類別與折斷形態(tài)。108m 壩體混凝土進尺中，所取107.29m 柱狀芯樣，共有斷口87 個，即87 節(jié)，柱狀芯樣平均長度1.23m，其中，C9020W6F50 變態(tài)混凝土芯樣斷口13 個，占14.94%。C9020W6F50 二級配防滲碾壓混凝土芯樣斷口39 個，占44.83%。C9015W4F100 三級配碾壓混凝土芯樣斷口34 個，占39.08%。C9020 常態(tài)混凝土芯樣斷口1 個，占1.15%。86 個碾壓混凝土芯樣斷口中，按芯樣折斷形態(tài)共分6 類，即：C1 型：機械人工折斷，芯樣斷口呈齒狀；C2 型：層面折斷，芯樣斷口較平整；C3 型：縫面折斷，芯樣斷口粘砂漿；C4 型：人工搬運折斷，芯樣斷口呈不規(guī)則狀；C5 型：漿液離析，骨料集中或分離而折斷；C6 型：大骨料占芯樣的1/3 而折斷。斷口總數占比為：C1 型占25.58%；C2 型占13.95%；C3 型占15.12%；C4 型占18.60%；C5 型占25.58%；C6 型占1.17%。

以上數據表明，碾壓混凝土芯樣斷口多為機械人工和骨料集中或分離折斷。

2.2.5 現場壓水試驗

（1）試驗步驟及技術要求。采用XY-2 型巖芯鉆機?73mm 金剛石鉆頭旋轉造孔，每鉆進一壓水段長后，利用鉆機卷揚把止水栓塞連通管下至試驗段頂部高程，且將止水栓塞射水管延長至距試段孔底0.5m，加壓手動泵，將止水栓塞栓緊固定，啟動壓力供水泵，調整進水水管泄壓閥，將連通管試段內空氣、巖粉、廢渣沖洗干凈，遵循從小到大的原則，逐步調整進水管泄壓閥，待試段孔內回水清潔，無巖粉，氣泡帶出現后，逐步調整返水管道上泄壓閥，當孔口壓力表指針接近該段壓水試驗壓水值并無來回擺動時，繼續(xù)調整返水管道上泄壓閥，返水管道上泄壓閥制水量大小宜以孔口壓力表指針穩(wěn)定在設計壓力值為準[5]。

本次壓水試驗采用自上而下單點法，純壓式壓水，分段試驗段長為5m，設計壓力孔深30m 以上為0.3MPa，60m 以上壓力為0.6MPa。

（2）壓水試驗成果。當孔口回水管道上壓水表反映的壓力穩(wěn)定在設計壓力上，記量內管道無漏水現象，且記錄儀顯示的流量無增大或減小的趨勢時，開始記時讀數，每隔5min 記錄一次流量，連續(xù)5 個流量中，最大值與最小值之差小于最終值的10%時，試驗便結束。

（3）壓水成果分析。通過現場壓水試驗得知，位于三級配混凝土區(qū)的9 段/次壓水試驗，透水率為0.19～3.3Lu；位于二級配混凝土區(qū)的9 段/次壓水試驗，透水率為0.15～2.4Lu，表明該壩體具有較好的防滲性能。

2.3 芯樣力學性能結果

按照要求選取相應高程的芯樣，作抗剪斷強度、抗壓強度等力學指標的測定，判斷其力學性能。抗剪斷強度、抗壓強度分別如表2、表3 所示。

表2 抗剪斷試驗結果

表3 抗壓強度試驗結果

通過芯樣進行室內力學性能檢試驗，位于三級配區(qū)的C15 混凝土芯樣抗壓強度為21.2MPa～21.4MPa，抗剪斷試驗中c′為3.67MPa～3.68MPa，f′為1.06～1.03；位于二級配區(qū)的C20 混凝土芯樣抗壓強度為26.0MPa ～27.3MPa，抗剪斷試驗中c′為3.73MPa ～3.83MPa，f′為1.06～1.16；位于變態(tài)混凝土區(qū)的C20混凝土芯樣抗壓強度23.0MPa～23.7MPa，抗剪斷試驗中c′為3.78MPa，f′為1.12，說明了大壩澆筑的質量比較好。

3 結語

通過保豐水庫大壩碾壓混凝土鉆孔取芯試驗，從芯樣的外觀質量評價、芯樣斷口類別及折斷形態(tài)、芯樣力學試驗以及鉆孔壓水測試試驗成果分析，驗證了大壩碾壓混凝土的強度、容重、密實度、層間結合均滿足設計指標要求，說明大壩整體澆筑質量是比較好的，為下一步工程下閘蓄水奠定了堅實的基礎。