呂正強(qiáng) 唐列俊

（陜西省寶雞峽工程局 陜西 寶雞 721001）

渭河堤防工程施工中，咸陽以西渭河河段筑堤材料多為砂、砂卵石和砂礫石。按照堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范對堤防工程填筑材料的要求，渭河河灘內(nèi)的砂、砂卵石和砂礫石均符合規(guī)范對筑堤材料的要求，是合格的筑堤材料。但由于從寶雞到咸陽段，渭河河灘分布的筑堤材料沉積位置、成因、結(jié)構(gòu)狀態(tài)等因素，其物理力學(xué)性能、顆粒級配等指標(biāo)呈現(xiàn)多樣性和較大程度的變異性，渭河主河道以北以砂礫石為主，并夾雜較多泥沙；渭河主河道以南以砂卵石為主，土料含泥量較少；楊凌到咸陽段以砂為主，該段主河道以南，由于南山支流入渭口沖刷回流的因素，部分土料沉積點(diǎn)可能就是十分純凈的砂。堤防填筑以河道取土為主，人工不可能，也沒有必要改變筑堤土料的級配狀態(tài)，這就對填筑施工的質(zhì)量控制指標(biāo)的確定和質(zhì)量控制方法提出了不同的要求。施工前和施工過程中，應(yīng)該針對堤防工程取料場所處的位置，對填筑取土料場進(jìn)行充分的調(diào)查試驗(yàn)。按照《堤防工程施工技術(shù)規(guī)范》（SL260）的要求，試驗(yàn)、調(diào)查料場無粘性土的自然顆粒級配情況，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對料場土質(zhì)做試驗(yàn)鑒別，對筑堤土料的適用性做初步評估，核查土料特性，做土料顆粒分析試驗(yàn)、無粘性土的相對密度試驗(yàn)等，為堤身填筑施工做好基本的技術(shù)準(zhǔn)備，確定符合施工質(zhì)量控制指標(biāo)的施工碾壓參數(shù)，滿足設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范對堤防工程的質(zhì)量要求。

1 無粘性土筑堤材料的料場調(diào)查、試驗(yàn)和質(zhì)量控制指標(biāo)

按照土力學(xué)關(guān)于土料的分類命名，砂、砂卵石、砂礫石通稱為無粘性土料。堤防工程設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求，用無粘性土料填筑堤防工程時(shí)，應(yīng)該采用相對密度進(jìn)行填筑質(zhì)量控制。工程上為了反映和表明無粘性土料所達(dá)到的密實(shí)狀態(tài)，采用將現(xiàn)場土的孔隙比e和該種土所能達(dá)到的最密實(shí)狀態(tài)時(shí)的孔隙比emin和最疏松狀態(tài)時(shí)的孔隙比emax相比對的方法，以此來表示孔隙比為e時(shí)土的密實(shí)程度。這種度量土料密實(shí)程度的指標(biāo)稱為相對密度Dr，相對密度表達(dá)公式為：

式中，e——現(xiàn)場土的空隙比；

emax、emin——土的最大孔隙比和最小孔隙比。

土工試驗(yàn)規(guī)程對土的最大孔隙比和最小孔隙比的試驗(yàn)方法作了明確規(guī)定，一般的土工試驗(yàn)室都能試驗(yàn)測定。

當(dāng)Dr=0時(shí)，表示土料處于最疏松狀態(tài)；當(dāng)Dr等于1時(shí)，表示土料處于最密實(shí)狀態(tài)。一般情況下，用相對密度判定無粘性土的密實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)Dr≤1/3時(shí)為疏松狀態(tài)；當(dāng)1/3

實(shí)際測定和檢驗(yàn)試驗(yàn)土的壓實(shí)密度時(shí)，一般直接測定無粘性土料的壓實(shí)干密度，試驗(yàn)應(yīng)該從滿足和方便施工質(zhì)量控制的角度進(jìn)行安排，試驗(yàn)和測定質(zhì)量控制指標(biāo)。相對密度表達(dá)公式采用干密度指標(biāo)時(shí)，其表達(dá)公式為：

式中，ρd——施工現(xiàn)場碾壓土料的干密度；

ρdmax、ρdmin——試驗(yàn)室試驗(yàn)測定無粘性土料的最大干密度和最小干密度。

試驗(yàn)室進(jìn)行相對密度試驗(yàn)時(shí)，按照土工試驗(yàn)規(guī)程測定土料的最大和最小干密度ρdmax、ρdmin。然而在實(shí)際施工中，料場所取送的試樣級配，因?yàn)榱蠄鐾亮衔恢?、分區(qū)、成因等實(shí)際顆粒級配的變異性，可能不能完全代表料場土料的全部情況，應(yīng)該進(jìn)行試驗(yàn)組別試驗(yàn)。試驗(yàn)組別一是可以在料場不同區(qū)域，取送數(shù)組試樣進(jìn)行試驗(yàn)；二是可以根據(jù)料場情況進(jìn)行試樣制備，制備不同小于5mm含量的試樣。已成無粘性土填筑施工工程的實(shí)踐證明，土料級配中，粒徑小于5mm的組分含量和ρdmax、ρdmin成一定的線性關(guān)系，所以，試驗(yàn)室可以按照粒徑小于5mm的組分含量的不同情況，按照粒徑小于5mm含量10%、20%、30%、40%等情況進(jìn)行試樣制備，分組進(jìn)行相對密度試驗(yàn)，繪制粒徑小于5mm的組分含量與ρdmax、ρdmin關(guān)系曲線，并根據(jù)公式計(jì)算某一控制相對密度下的施工控制干密度。在同一曲線圖上繪制粒徑小于5mm的不同組分含量與填筑碾壓控制干密度ρd的關(guān)系曲線，該曲線就可以作為施工碾壓質(zhì)量的控制標(biāo)準(zhǔn)。因此，施工質(zhì)量控制指標(biāo)不是一個(gè)簡單的干密度指標(biāo)，這點(diǎn)與粘性土碾壓干密度控制指標(biāo)不同，應(yīng)該是一個(gè)相對的指標(biāo)概念，是一個(gè)質(zhì)量數(shù)據(jù)系統(tǒng)，具體執(zhí)行的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該與填筑土料小于5mm含砂量對應(yīng)。

2 碾壓試驗(yàn)和施工參數(shù)的確定

試驗(yàn)室完成無粘性土料的相對密度試驗(yàn)后，如何在施工中具體運(yùn)用就需要具體確定施工參數(shù)。按照《堤防工程施工技術(shù)規(guī)范》（SL260）要求，應(yīng)該通過現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，并確定施工控制參數(shù)。碾壓試驗(yàn)的目的為：一是核查土料壓實(shí)后是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)文件和規(guī)范規(guī)定的相對密度值；二是檢查壓實(shí)機(jī)具的性能是否滿足施工要求；三是選定合理的施工壓實(shí)參數(shù)、鋪土厚度、壓實(shí)方法和壓實(shí)遍數(shù)；四是確定有關(guān)質(zhì)量控制的技術(shù)要求和檢測方法。

碾壓試驗(yàn)的基本要求：一是試驗(yàn)應(yīng)在開工前完成；二是試驗(yàn)所用的土料應(yīng)具有代表性，并符合設(shè)計(jì)要求；三是試驗(yàn)時(shí)采用的機(jī)具應(yīng)與施工時(shí)使用機(jī)具的類型、型號相同。

碾壓試驗(yàn)方法及質(zhì)量檢測項(xiàng)目：在試驗(yàn)場地中設(shè)置若干個(gè)試驗(yàn)區(qū)，攤鋪不同厚度的土料；每個(gè)試驗(yàn)區(qū)域按預(yù)定的試驗(yàn)計(jì)劃、規(guī)定的操作要求，碾壓至某一遍數(shù)后，在填筑碾壓作業(yè)面上取樣做填筑干密度檢測。機(jī)械碾壓時(shí)應(yīng)控制行車速度，一般不宜超過下列規(guī)定：平碾和振動碾為2km/h，鏟運(yùn)機(jī)為2檔。取樣時(shí)，應(yīng)同時(shí)用5mm分析篩對土樣進(jìn)行篩分、稱重，計(jì)算小于5mm粒徑組分百分含量，與試驗(yàn)室相對密度試驗(yàn)報(bào)告ρdmax、ρdmin關(guān)系曲線進(jìn)行對照。每個(gè)試驗(yàn)區(qū)每次的取樣數(shù)應(yīng)達(dá)12個(gè)，測定干密度值。測定壓實(shí)后土層厚度，并觀察壓實(shí)土層底部有無虛土層、上下層面結(jié)合是否良好，并作記錄。如果壓實(shí)機(jī)具種類不同，碾壓試驗(yàn)應(yīng)至少各做一次；若需對某參數(shù)做多種調(diào)控試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加試驗(yàn)次數(shù)。碾壓試驗(yàn)的抽樣合格率，宜比大規(guī)模施工時(shí)規(guī)范規(guī)定的合格率提高3個(gè)百分點(diǎn)。

碾壓試驗(yàn)完成后，應(yīng)對試驗(yàn)資料進(jìn)行整理分析，繪制不同鋪土厚度時(shí)的干密度值或相對密度值與碾壓遍數(shù)的關(guān)系曲線等。根據(jù)碾壓試驗(yàn)結(jié)果，出具碾壓試驗(yàn)報(bào)告，提出正式施工時(shí)的鋪土厚度、碾壓遍數(shù)、相對密度控制指標(biāo)等施工碾壓參數(shù)。由于粗粒料的無粘性特征，碾壓試驗(yàn)和施工質(zhì)量控制一般不對土料含水量進(jìn)行控制。

3 無粘性土料填筑施工質(zhì)量控制與評定

《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，無粘性土料堤防的填筑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該按照相對密度確定，1、2級以及高度超過6m的3級堤防，填筑相對相對密度Dr不應(yīng)小于0.65；低于6 m的3級及3級以下堤防填筑相對密度Dr不應(yīng)小于0.60。采用無粘性土料筑堤時(shí)，施工填筑干密度合格率，1、2級堤防應(yīng)大于等于90%，3、4級堤防應(yīng)大于等于85%，并同時(shí)規(guī)定，不合格樣的干密度值不得小于設(shè)計(jì)干密度值的96%。實(shí)際填筑碾壓施工過程中，通過試驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)，已經(jīng)確定了基本的碾壓施工參數(shù)和根據(jù)相對密度控制指標(biāo)計(jì)算的控制干密度。但如前所述，現(xiàn)場實(shí)際的碾壓干密度與填筑土料中小于5mm粒徑組分的百分含量有關(guān)，所以，每次取樣檢驗(yàn)、試驗(yàn)壓實(shí)質(zhì)量時(shí)，要對取樣坑中所取得的土樣用5mm篩進(jìn)行篩分，計(jì)算其百分含量，在控制干密度ρd與小于5mm粒徑組分含量的曲線上截圖查取一個(gè)所取土樣的實(shí)際控制干密度，或者通過內(nèi)插法計(jì)算一個(gè)控制干密度，用測定所取探坑的干密度和查得或計(jì)算所得的控制干密度進(jìn)行比對。實(shí)測干密度大于或等于控制干密度，則該探坑試樣合格，碾壓質(zhì)量合格。

4 結(jié)語

采用控制相對密度Dr～控制干密度ρd曲線控制無粘性土料的碾壓質(zhì)量，可以比較如實(shí)客觀的反映土料在不同物理力學(xué)、不同顆粒級配狀態(tài)下的填筑質(zhì)量，避免了現(xiàn)場填筑碾壓施工過程質(zhì)量檢驗(yàn)、試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)的假性合格和假性不合格。同時(shí)，由于在Dr～ρd曲線上查取和計(jì)算對應(yīng)于小于5mm組分含量的控制干密度十分簡單快捷，也方便了現(xiàn)場碾壓填筑的質(zhì)量控制，在無粘性土料填筑碾壓質(zhì)量控制過程中值得采用。

[1]孫陶，高希章.土石壩無粘性粗粒料填筑標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量評價(jià)探討[J].四川水利發(fā)電，2006（4）.