水下浮容重检测探讨长江口深水航道治理工程一期工程整治建筑物工程南北导堤超前护底 段设计断面完善工程S5 丁坝单位工程建设时，为达到降低工程造价节约成 本的目的，首次使用半圆体重力式结构，向半圆体腔内充砂压载，达到设计 要求的水下重量（以砂代砼）通过检测半圆体内充砂砂体固结后的水下浮 容重，计算半圆体内以砂代砼所需的充砂砂体的体积，使半圆体内所充填的 砂的总重量在设计的重量允许范围内，以确保半圆体既能满足在风浪作用下 的稳定，又满足地基承载力的要求因尚未查明目前国内关于水下砂样浮容重的检测标准、方法，根据土工 试验检测方法与现场实际相结合，运用物体在水中浮力理论模拟出以下检测 方法检测方法、步骤、结果分析1. 容量桶法1.1仪器设备：容量筒、弹簧秤.1.2.试验地点：室内水池中1.3试验步骤：1.3.1称5升容量桶在水中（桶+水）重量M1 ；1.3.2用5升容量桶装满吸水饱和砂，放入水中，称量（桶+砂+ 水）在水中重量；1.3.3水下容重计算：计算公式：r = （M-M1 ）/v式中：V —容量桶容积.单位mLM、M1—单位 g1.4具体操作：用5升容量桶装满吸水饱和砂，放入水中，称量（桶+砂+ 水）在水中重量，倒出砂后，称量桶在水中（桶+水）重量， 两者差即为砂在水下容重。
两次试验得出⑴0.880g/mL⑵ 0.930g/mL，平均结果为0.905g/mL因模拟条件和现场实际情 况差距较大，同时两组数据相差太大，没有作为正式结果2・取土器法2.1仪器设备：2.1.1. 取土器（环刀、取土环、半圆筒、导管、击头）见附图说明：取土器为购自京津公路仪器厂的专用土质检验取样工具，自带环刀、取土环、半 圆桶及锤击导竿，附有出厂合格证明；排出管内的压缩气体，同时增加取土器长度，我 们将导竿改换为与半圆筒内外径一致的导管，同时用带有透气孔的圆钢作为击头2.1.2. 夭平：感量1g2.1.3. 钢卷尺2.1.4 .其他：修土刀、大锤等2.2试验地点：S5 丁坝已充砂的半圆体2.3试验步骤：2.3.1. 称量取土环质量m1；2.3.2. 将取土器沿充砂袋“袖口”垂直放入半圆体至砂表面；（“袖口”是安 放在半圆体内的充砂袋通过予留孔漏在半圆体充砂口部分2.3.3. 锤击击头，将取土器垂直击入砂中，至砂袋中心；2.3.4 .关上透气孔，取出取土器，迅速打开半圆筒、用修土刀轻轻将取土 环外侧多余砂样削去，使环口面平齐；2.3.5 .迅速称量取土环、砂样总质量m；2.3.6 .水下容重计算：计算公式：r = [ （ m- m1 ） /v ] 一 1式中：v 一取土环容积、50mL；m、mi 一 单位 g；将取土器从另一充砂袋“袖口”插入，重复上述步骤，两次结果平均值即为 该半圆体内砂样水下容重。
2.4注意事项2.4.1插入取土器前要检查“袖口”是否通畅，以免环刀钻破砂袋；2.4.2击打时应注意导管的垂直度，保证取土器均匀下沉；2.4.3取出取土环的过程要迅速、仔细，避免水分的流失和土样破坏施工现场对半圆体内充砂砂样水下容重检测及充砂船砂样容重 检测得出的数据（表.1）进行分析可得出以下结论：1.检测工具的实用性取土器头部是京津公路仪器厂生产的专用取土仪器，导管纯属 为增加长度而加工，试验方法同公路检测方法基本一致，根据水下 取样条件，稍做改动以后砂样可以从水下取出，证明仪器可用2. 充填砂浮容重检测数据的准确性分析从表1运砂船所取的砂样容重数据可以看出，未固结、不在水 下、不受水压力作用时砂样容重为1.780g/mL，推算出该砂在取砂 过程中已经扰动（仅用头部一因丝扣怕砸，用木板垫好用脚踩入）、 不密实、未固结且未受泵压力和水压力作用时的水下容重为 0.780g/mL水下取出的3个砂样是从不同深度不同位置取出的⑴水下砂 面以下深度0.1米，水下容重0.840 g/mL ；⑵水下砂面以下深度1.0 米，水下容重0.870g/mL ；⑶水下砂面以下深度1.84米，水下容重0.920g/mL，符合自然规律。
为积累经验，取得准确数据对充填砂 继续进行检测（结果见表.2）从表.2可知在0.2米0.5米之间深度 砂样水下容重为0.880g/mL，在深度1.5米时0.950g/mL，平均结果 为0.915g/mL为了保证数据准确性，排除取土器管内壁与砂体间 摩擦阻力及其他因素对试验数据的影响在试验室内用容量瓶法（容 量瓶刻度线处很细，便于准确读数）进行模拟试验3. 容量瓶法3.1仪器设备：容量瓶、天平、吸管；3.2试验地点：横沙试验室内3.3试验步骤：3.3.1称量容量瓶重量M1；3.3.2将容量瓶灌满水；3.3.3用手将砂样放在瓶口处，砂样自由下落，水被涨出，摇动容量瓶，使瓶 颈下砂样密实下砂样密实，直至达到容量瓶刻度线；3.3.4称量容量瓶及饱和砂样总重量M3.3.5水下容重计算：计算公式：r = [ （ M-M1 ）尸]—1式中：V —容量桶容积.单位mLM、M]—单位g使用容量瓶做了三组各三次试验检测，检测结果(见表.3 )得 出水下容重为0.916 g/mL同时发现1天以后容量瓶中的砂面高度 变化很小、重量变化不大，容重基本接近，因此该砂样的沉淀稳定 时间较短，以上数据可认为是砂体固结后的水下容重。
考虑到容量 桶太粗，砂面高度的微小误差，会导致砂重量很大变化；而容量瓶 瓶颈以上很细，下部很粗，结构断面变化较大，在装砂过程中必须 摇动，砂样不是自然沉淀，有可能造成实测容重偏差试验室内进行 量筒+容量瓶法进行模拟试验4・容量瓶+量筒法4.1仪器设备：量筒、容量瓶、天平、吸管4.2试验地点：横沙试验室内4.3试验步骤：4.3.1称量量筒重量M1 ；4.3.2将容量瓶中放入砂样，并加满水；4.3.3将量筒内加满水；4.3.4用手堵住容量瓶口，倒插入量筒中，使砂自由下落，至筒内 砂超过指定高度为止，静置待砂面稳定后用吸管调整砂面高度， 到要求刻度，注意不得扰动下面砂体，吸出多余水；4.3.5称量量筒及饱和砂样总重量M4.3.6水下容重计算：计算公式：r = [ ( M-M1 )尸]—1式中：V —容量桶容积.单位mLM、M1——1单位 g通过两组各两次试验检测结果（见附表.4）,得出水下容重为0.876 g/mL o总评及结论因尚未查明目前国内关于水下砂样浮容重的检测标准、方法，以上所 有的试验检测方式和环境条件均为模拟，很难完全准确地代表 现场的充填砂过程和充填后砂体的密度经过对以上4种工具、 4种方法、1个对比试验（运砂船表面取样），进行了反复多次 不同形式、各种条件下的模拟检测、试验验证，共得出30个水 下容重数据，9个运砂船砂样容重数据。
通过对几种检测方法 的反复比较和认真分析后认为最后一次（量筒+容量瓶法）最 为接近现场实际因此认为所用的充砂半圆体内的特细砂水下 浮容重应为0.876g/mL最终交通部批文认可砂样浮容重的检测方法以“量筒+容量瓶法”为准，半圆体以特细砂水下浮容重为0.876g/mL考虑控制， 并作为以后设计时的参考依据。