浅谈碾压混凝土重力坝取芯与压水试验施工及其结果分析
【摘要】本文以云南省红河马堵山水电站工程碾压混凝土重力坝取芯与压水试验施工为平台，详细的阐述了碾压混凝土重力坝取芯与压水试验的施工方法与过程，并根据取样与压水试验结果进行分析从而判断出碾压混凝土重力坝施工质量情况，供水利行业借鉴参考。
【关键词】碾压混凝土重力坝取芯；压水试验施工
1.工程概况
马堵山水电站工程位于红河干流下游红河州的个旧市、金平县境内，是红河干流三江口以下规划的12个梯级的第10个梯级在建梯级电站。水库总库容5.51亿m3，水库正常蓄水位217m，调节库容2.6亿m3。电站装机容量288MW，设计年发电量13.14亿kWh。本工程等别为二等工程，工程规模为大（2）型。枢纽主要建筑物挡水及泄水建筑物、引水系统及发电厂房，均为2级建筑物。工程总投资27.0亿元，总施工工期为48个月。
马堵山水电站工程坝型为碾压混凝土重力坝，共分为16个坝段，坝顶总长365.43m，坝顶高程为222.5m，最大坝高105.5m。混凝土总方量为100万m3，其中碾压混凝土62万m3，常态混凝土38万m3。
2.取芯与压水检查的目的
进一步检查碾压混凝土重力坝砼施工质量。检查的主要内容有：芯样的外观、胶结、骨料分布、密实性、层面结合、力学强度以及坝体抗渗等级等。
3.钻孔取芯、压水试验孔位布置
坝体上游0.5m范围为二级配变态砼，上游3.0m范围为二级配碾压砼防渗区，大坝内部为三级配碾压混凝土区。孔位布置由监理单位组织业主单位、设计单位与施工单位现场指定，遵循具有本工程碾压混凝土质量代表性的部位。本次取芯与压水试验设在RCC重力坝9#坝和12#坝段。检查内容为：▽195m高程以下二、三级配碾压混凝土进行钻孔取芯与压水试验检查。取芯共布设4个孔，分别在9#和12#坝段二级配区和三级配区个设一个，二级配区和三级配区取芯芯样直径分别为Ф150mm和Ф200mm；压水试验孔共布设四个，9#和12#坝段各两个，压水试验孔径75mm，自上而下分段进行，分段长度为2.0m，压水试验采用单点法，逐级加压。
4.取芯与压水施工方法
4.1钻孔取芯
钻孔压水试验依据《水工碾压混凝土施工规范》(SL53—94)、《水利水电工程钻孔压水试验规程》(SL25—92)以及我公司在云南红河南沙水电站取芯施工经验等组织施工。钻孔取芯孔径为219.0mm和171.0mm两种，分别钻取200.0mm 和150.0mm混凝土芯样。219.0mm孔径钻孔取芯由HGY-1000型钻机完成，171.0mm孔径钻孔取芯由XY-2、XU-2型钻机完成，用于钻孔取芯的机具具有很好的稳定性，不振动、不位移，能很好地适用于RCC钻孔取样，所有芯样均采用金刚石钻头钻取。对钻孔取出的芯样进行观测分析并进行混凝土芯样描述编制钻孔柱状图。
4.2压水试验
孔径75.0mm，自上而下分段进行，分段长度为2.0m，压水试验采用单点法，逐级加压。试验段分三级压力，▽195.0~▽180.0高程P设为0.3Mpa，▽180.0~▽163.0高程P设为0.6Mpa，▽163.0~基岩以下0.5m，P设为1.0Mpa。其中P 设=P计+ P水，P设为试段压力，P计为压力表指示压力，P水为压力计中心至压力计算零线水柱压力。压力表反映压力稳定，所有部位观测无漏水现象。这时采用电子秒表计时，进行流量观测，每隔5min记录一次水量，在流量无持续增大趋势，且连续5个流量中最大值与最小值之差小于最终值的10%时，试验便结束。当渗漏较大时，改用BW-150型水泵利用水表读数，读数的方法与试验工艺相同。
4.3压水试验结果分析
计算依据SL25-92《水利水电钻孔压水试验规程》，其试段透水率按下式计算∶
q=■·■
式中∶q--试段透水率（Lu），L--压水段长（m），Q--流量（L/min），P--试段压力值（Mpa）。根据以上计算公式求得各段试段透水率并进行成果汇总、分析。
5.封孔
取芯与全孔压水试验完成后，采用与RCC同标号的一级配混凝土进行回填封孔。
6.主要施工设备选用
钻机：采用HGY、XY、XU型地质钻机，钻孔采用金刚石钻头旋转钻进。止水栓塞：采用单管顶压式压缩胶塞止水隔离，胶塞外径为75mm。
计量系统；采用四组不同的计量装置形成一体，既可单独读数，也可共同联读。在压水试验过程中，根据渗透量的大小，在不更换设备的情况下，可确保计
量的连续性和准确性。流量泵：采用高精密流量泵，泵压力可在0~1.6MPa之间无级调节；流量可在0~1.33L/min之间任意调节。流量较大时，改用常规柱塞泵。H97-2型流量测试仪：该流量测试仪采用体积法配合电子表联合读数。由于碾压混凝土存在渗透离散性大的特点，本测试仪设四个档位，可满足不同流量的压水试验精度要求。测出的最小渗水量为0.00752L/mim。普通流量表：当流量较大时，均采用流量表计时读数。
7.芯样与压水试验结果分析
7.1芯样观测分析
对钻孔取出的芯样进行观测分析：混凝土整体质量较好，混凝土芯样表面光滑，结构密实，骨料分布均匀，胶结情况良好。碾压混凝土芯样采取率99.24%、芯样获得率为98.40%、混凝土芯样优良率达到89.29%、混凝土芯样合格率为95.67%。碾压混凝土局部可见小气孔，个别部位存在骨料集中、浆液离析、骨料包裹不密实，骨料超径等迹象。钻孔取芯层、缝、层面共计900个，断裂137个，层、缝面完好率84.78%，其中缝面100个，断裂19个，完好率81%；层面800个，断裂118个，完好率85.25%。三级配钻取Ф200mm芯样单根整长芯样6.0m，二级配钻取Ф150mm芯样单根整长芯样8.6m。
7.2芯样抗压强度
7.3芯样抗剪强度
本次芯样抗剪强度检测（RCC层面）由云南虹龙工程检测有限公司承担，层面抗剪切强度质量满足设计及规范要求，具体强度统计如下。
（说明：抗剪试验每组4个试件。）
7.4芯样容重
碾压混凝土三级配设计强度等级为Rcc18015，芯样直径为Ф200mm，芯样容重最大值2473Kg/m3，最小值2405Kg/m3，最小容重达到理论容重的97%，平均容重为2439，最小容重大于2400Kg/m3的设计要求值。
碾压混凝土二级配设计标号Rcc18020，芯样直径为Ф150mm，芯样容重最大值2447Kg/m3，最小值2402Kg/m3，最小容重达到理论容重的98%，最小容重大于2400Kg/m3的设计要求值。
8.压水试验结果分析
进行压水试验154段.次。压水试验最小透水率为0.00585Lu，最大透水率为1.092Lu (在YS2孔EL210.5~EL208.5高程)。小于0.01Lu的2段.次，占1.3%，小于0.1Lu的83段.次，占53.9%，小于0.5Lu的152段.次，占98.7%小于1.0Lu
