宋文浚

(山西省水利水电科学研究院，山西 太原 030002)

守口堡水库胶凝砂砾石筑坝试验研究

宋文浚

(山西省水利水电科学研究院，山西 太原 030002)

胶凝砂砾石筑坝技术是一种新型筑坝技术，本文通过在守口堡水库库区，模拟大坝施工工艺铺设11m×90m试验段，养护180天后，切割立方体大试件并对其进行抗压强度检测，试验结果满足设计要求。

守口堡大坝；胶凝砂砾石；试验

胶凝砂砾石筑坝技术采用当地砂砾石材料(包括砂、石、砾石等)和胶凝材料拌和均匀后筑坝，水泥用量少，充分利用当地筑坝材料就地取材，减少了废弃料，用效率高的运输机械和压实机械施工，施工工艺简单且速度快，材料运输量也大为减少，节约了成本，降低了施工对环境的影响。

胶凝砂砾石筑坝技术在我国四川、福建等地进行了围堰工程的应用，但用于永久工程目前尚没有先例。

1 工程概况及基本情况

山西省守口堡水库控制流域面积291km2，枢纽工程由大坝、水电站、引水建筑物等组成，大坝坝顶长354m，坝高61.6m，总库容980万m3。工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级，是一座农业灌溉、工业供水及防洪等综合利用的小(1)型水库。

守口堡水库枢纽工程首次将胶凝砂砾石坝型应用在永久工程中，是我国首座胶凝砂砾石坝，被水利部确定为科研试验坝进行研究。水库坝址区河床有丰富的砂砾石，砂砾料覆盖层厚度合适，为建造胶凝砂砾石大坝提供了良好条件。

2 试验方案

守口堡水库大坝主体为胶凝砂砾石，上下游防渗保护均采用常态混凝土，胶凝砂砾石设计抗压强度等级要求为180天达到6MPa标准。

此次试验在大同守口堡水库胶凝砂砾石坝施工现场进行，位置在水库坝址上游河床上，现场进行模拟胶凝砂砾石坝的胶凝砂砾石填筑、碾压试验，养护180天后切割立方体大试件，最后对大试件进行抗压强度检测。

在水库坝址上游河床位置，当大坝正常施工时，从搅拌站随机取料，模拟守口堡大坝坝体施工工艺，试验设计的试验段宽约11m、长约90m，进行胶凝砂砾石的碾压试验。碾压分2层进行，铺料厚度每层350～450mm，胶凝砂砾石料为大坝施工使用的专用拌和设备所拌和，自卸汽车运输，推土机平料，用大型振动碾压机碾压，先无振动碾压2遍，再有振动碾压6遍，边角部位用手扶式振动碾碾压，层间面铺设一层1∶3的水泥砂浆，砂浆层厚15mm，铺两层，每层的碾压方式相同。碾压完毕后，养护180天，然后切割出350mm×350mm×350mm立方体大试件，对其抗压强度进行检测并分析。

3 试验材料分析

试验材料为现场取样，包括水泥、粉煤灰、砂砾石料以及添加的碎石，送至水工实验室进行检测。

3.1 水泥

守口堡水库施工现场所用水泥为普通硅酸盐P.O 42.5水泥，其物理力学性能试验结果见表1。

表1 水泥物理力学性能试验结果

3.2 粉煤灰

粉煤灰理化性能试验结果见表2。

表2 粉煤灰理化性能试验结果

3.3 砂砾石料

从守口堡水库料场取砂砾石料，按0.10～0.25mm、0.25～0.50mm、0.50～1mm、1～2mm、2～5mm、5～10mm、10～20mm、20～40mm、40～60mm、60～80mm、80～100mm、100～120mm、120～150mm、>150mm进行细筛分，颗粒级配结果见表3。

表3 原样砂砾石料颗粒级配试验结果

依据《胶结颗粒料筑坝技术导则》(SL 678—2014)，砂砾石中粒径小于5mm的砂料宜在18%～35%,粗骨料中粒径为5～40mm的骨料宜为35%～65%，大于150mm的石料宜剔除。表3显示砂砾石料的砂率为32%， 5～40mm的石料含量为25%，砂率略显偏大，5～40mm石料偏少。

为了降低砂率，提高5～40mm粒径的石料含量，经试验，在胶凝砂砾料中添加25%的5～40mm粒径的碎石，可以达到相对理想的效果(见表4)。

表4 5～40mm粒径碎石理化学性能试验结果

4 试验分析

为了能够真实地检测胶凝砂砾石坝体的力学性能，同时又不影响大坝的正常施工进度，试验采用与大坝所用胶凝砂砾石配合比、拌和方式、养护方式都相同的试验方法，现场进行模拟试验。

模拟坝体养护龄期达到180天后开始切割试块。在试验段上用混凝土专用切割工具切取350mm×350mm×350mm左右的立方体大试件，进行胶凝砂砾石的抗压强度试验(由于施工场地和切割工具的限制，大试件切割得不太规格，后经过加工整平,试件尺寸有所偏差)。大试件抗压强度试验分为两组，一组由于需要加工修整，因此在230天龄期时进行抗压强度试验，另一组在大试件达到365天后进行抗压强度试验。抗压强度试验设备为WAW-5000kN万能试验机，依据《水工混凝土试验规程》(SL 352—2006)进行试验，现场切割的大试件立方体抗压强度试验数据见表5，现场切割情况见图1，抗压强度试验情况见图2。

表5 守口堡胶凝砂砾石筑坝材料切割大试块抗压强度试验数据

图1 现场切割胶凝砂砾石大试件

图2 胶凝砂砾石大试件抗压强度试验

由表5可知，大试件抗压强度测试值在230天时和369天时，抗压强度值均达到并超过守口堡水库胶凝砂砾石工程设计抗压强度6MPa的要求，胶凝砂砾石大试件表观密度平均值为2.44kg/m3(量测法测试)，在正常范围内。试验证明：按照科学严谨的施工工艺，胶凝砂砾石筑坝技术水泥用量少、就地取材、减少废弃料、节约成本、施工工艺简单且速度快等优势可以很好地发挥出来。

5 结 语

山西省守口堡水库枢纽工程胶凝砂砾石坝现场模拟大坝碾压试验，切取边长350mm的立方体试件，进行抗压强度力学性能试验，试验数据均满足设计要求。

由于检测条件及试验时间等限制，目前取得的仅是胶凝砂砾石筑坝方面的初步试验成果，其中大试件抗冻性能和胶凝砂砾石配合比等还有待进一步深入研究。

Experimental Study on Gelled Sand Gravel Dam Construction in Shoukoubao Reservoir

SONG Wenjun

(ScienceResearchInstituteofWaterResourcesandHydropowerofShanxi,Taiyuan030002,China)

The gelled sand gravel dam construction technology is a new type of dam construction technology. This paper simulates the dam construction technology to lay 11m × 90m test section at the Shoukoubao reservoir area and cuts the cube large test piece for compression strength test after curing 180 days. Moreover, the test result satisfies the design requirements.

Shoukoubao dam; gelled sand and gravel; test

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.01.014

TV64

A

1673-8241(2017)01- 0049- 03