袁文華

（湖南華意項(xiàng)目管理有限公司，湖南衡陽(yáng) 421001）

0 引言

在水利工程施工工作開(kāi)展的過(guò)程中，需要充分考慮到土壤條件可能產(chǎn)生的影響。針對(duì)粘性圖進(jìn)行碾壓時(shí)會(huì)較多的運(yùn)用到大型的碾壓器設(shè)備，這類碾壓器設(shè)備產(chǎn)生的碾壓重量較大，我們需要科學(xué)合理的開(kāi)展輕型擊實(shí)試驗(yàn)，為水利工程細(xì)粒土碾壓適用性的提升提供有效的參考依據(jù)。

1 案例工程情況介紹

在本次研究中，我們選取的案例工程來(lái)自于某地區(qū)一座規(guī)模較大的防洪控制工程，該水庫(kù)的總體容量超過(guò)了12 億m3，在正常情況下，水庫(kù)的蓄水位高度達(dá)到了88m，死水位的高度控制在84m，洪水位則設(shè)置在95m，處在汛期的水位應(yīng)當(dāng)控制在86m。該水利工程中所構(gòu)建的大巴屬于混合壩，在設(shè)置一段普通土壩的基礎(chǔ)之上，還增設(shè)了一段穩(wěn)定性較強(qiáng)的混凝土壩，大壩的總體長(zhǎng)度為3.98km，土壩的長(zhǎng)度約為3.42km，混合土壩的長(zhǎng)度約為0.56km。土壩采取的是粘土心墻砂殼形式，寬度約為4.2m，邊坡比為2:1，大壩的上游采取的是混凝土連鎖塊護(hù)砌的形式，大壩的下游采取的則是混凝土預(yù)制塊護(hù)砌。為了充分保障整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，對(duì)大壩粘土心墻的壓實(shí)度提出了較高的要求，其質(zhì)量應(yīng)當(dāng)控制在99%之上。

2 粘土心墻碾壓施工過(guò)程中存在的壓實(shí)度問(wèn)題

在案例工程中，針對(duì)土壩段粘土心墻的填筑施工，我們運(yùn)用到的主要原料為粉質(zhì)粘土?？睖y(cè)工作開(kāi)展的過(guò)程中提取土樣，用于開(kāi)展輕型擊試驗(yàn)，將最大的干密度控制在1.65g/cm3以上，含水率則需要控制在16%～20%這一范圍內(nèi)。在試驗(yàn)前的復(fù)核階段，我們獲取到了與該工程相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，最大的干密度約為1.70g/cm3，最大的含水率為18.3%，均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

之所以要開(kāi)展碾壓實(shí)驗(yàn)，一個(gè)最主要的目的就是為了獲取有關(guān)于土層厚度、壓實(shí)方法以及碾壓頻率等相關(guān)的參數(shù)信息，同時(shí)對(duì)于壓實(shí)機(jī)所具備的性能進(jìn)行檢測(cè)。在施工范圍內(nèi)，選擇了多個(gè)試驗(yàn)區(qū)域，這幾個(gè)試驗(yàn)區(qū)域的含水率各不相同，分別為16.4%、18.3%以及21.5%，試驗(yàn)區(qū)域的鋪土厚度分別為30cm、35cm 以及40cm，碾壓的次數(shù)分別為4 次、6 次以及8 次，為了充分保障獲取到的數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性和可靠性，我們將不同的土層厚度、壓實(shí)方法以及碾壓頻率進(jìn)行了隨機(jī)搭配，共計(jì)產(chǎn)生了27 個(gè)試驗(yàn)小組，在每個(gè)試驗(yàn)小組中提取五份樣品，共計(jì)獲取到135 分樣品。以不同鋪土厚度為主要的參考依據(jù)，調(diào)節(jié)試驗(yàn)區(qū)的含水率，反復(fù)進(jìn)行碾壓，得出有效的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。①當(dāng)鋪土厚度為30cm 時(shí)，碾壓4 次，無(wú)論含水率高低，試驗(yàn)區(qū)的干密度不會(huì)發(fā)生變化；輾壓6次。無(wú)論含水率的高低，試驗(yàn)區(qū)的干密度不會(huì)發(fā)生變化；碾壓8次，無(wú)論含水率的高低，試驗(yàn)區(qū)的干密度不會(huì)發(fā)生變化。但總體來(lái)說(shuō)，碾壓4 次時(shí)的合格率較低，而碾壓6 次和碾壓8 次時(shí)合格率能夠達(dá)到百分之百；②當(dāng)鋪土的厚度為35cm 時(shí)，當(dāng)含水率為16.4%時(shí)，碾壓4 次的干密度為1.65，碾壓6 次的干密度為1.70，碾壓8 次的干密度為1.71；當(dāng)含水率為18.3%時(shí)，碾壓4 次的干密度為1.68，碾壓6 次的干密度為1.71，碾壓8 次的干密度為1.72；當(dāng)含水率為21.5%時(shí)，碾壓四次的干密度為1.63，碾壓6 次的干密度為1.70，碾壓8 次的干密度為1.70；③當(dāng)鋪土的厚度為40cm 時(shí)，當(dāng)含水率為16.4%時(shí)，碾壓4 次的干密度為1.63，碾壓6 次的干密度為1.69，碾壓8 次的干密度為1.70；當(dāng)含水率為18.3%時(shí)，碾壓4 次的干密度為1.66，碾壓6 次的干密度為1.69，碾壓8 次的干密度為1.71；當(dāng)含水率為21.5%時(shí)，碾壓四次的干密度為1.64，碾壓6 次的干密度為1.68，碾壓8 次的干密度為1.70。

在施工過(guò)程中，我們所獲取的壓實(shí)度超百組數(shù)共計(jì)135 組，占檢測(cè)總數(shù)的7.6%。在此基礎(chǔ)之上，提出以下幾點(diǎn)問(wèn)題，在開(kāi)展粘土心墻細(xì)粒土碾壓施工工作的過(guò)程中，導(dǎo)致超百問(wèn)題出現(xiàn)的原因是什么？輕型擊實(shí)試驗(yàn)是否應(yīng)當(dāng)被適用于水利工程細(xì)粒土現(xiàn)場(chǎng)碾壓工作開(kāi)展的過(guò)程中？

3 細(xì)粒土擊實(shí)試驗(yàn)

采用擊實(shí)試驗(yàn)的方式研究細(xì)粒土的壓實(shí)性能，我們將研究的目標(biāo)確定為明確細(xì)粒土的含水率、了解細(xì)粒土的擊實(shí)功、掌握干密度，同時(shí)明確這三者之間存在的內(nèi)在聯(lián)系。

3.1 含水率計(jì)算

通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們可以發(fā)現(xiàn)，細(xì)粒土的含水率情況會(huì)在很大程度上受到吸力土自身的性質(zhì)的影響。當(dāng)處在最優(yōu)含水率時(shí)，土壤中的水分相對(duì)較為適宜，細(xì)粒土之間產(chǎn)生的阻力較弱，進(jìn)行擊實(shí)處理也更加便捷，土壤中的顆粒能夠緊密連結(jié)，最終達(dá)到最大的干密度。如果細(xì)粒土中的含水量遠(yuǎn)超于最優(yōu)的含水率，細(xì)粒土內(nèi)部會(huì)形成水膜，新歷土之間產(chǎn)生的阻力會(huì)逐步減小，土顆粒之間潛藏的水分難以被及時(shí)排除，土壤中的孔隙較大，在進(jìn)行碾壓時(shí)需要嚴(yán)格控制孔隙之間的壓力，才能產(chǎn)生更為突出的擊實(shí)性能。土層中的含水率較高必將影響最終的壓實(shí)干密度，細(xì)粒土較為分散，可塑性能較為突出，更容易出現(xiàn)變形。反之，如果含水率明顯低于最優(yōu)含水率，那么在細(xì)粒土層中間所形成的水膜則較薄，細(xì)粒土之間產(chǎn)生的阻力較大，此時(shí)土壤的凝聚性能較差，細(xì)粒土的可塑性較小，強(qiáng)度較為突出，在潮濕的環(huán)境下極易出現(xiàn)沉降問(wèn)題，容易導(dǎo)致大壩出現(xiàn)裂縫或坍塌。

總體來(lái)說(shuō)，在現(xiàn)代水利工程施工開(kāi)展的過(guò)程中，通過(guò)壓實(shí)細(xì)粒土有助于強(qiáng)化土壤結(jié)構(gòu)，而擊實(shí)試驗(yàn)的開(kāi)展則有助于核算出更加可靠的含水率。

3.2 合理功選擇

在默認(rèn)為細(xì)粒土的含水率不變的情況下，采取較小的擊實(shí)功逐步進(jìn)行擊實(shí)，擊實(shí)功增大也會(huì)導(dǎo)致土的干密度的增大，但這一上升趨勢(shì)達(dá)到特定階段時(shí)，即便我們?nèi)耘f保持著持續(xù)增大擊實(shí)功的方式，土的干密度條件也不會(huì)發(fā)生大規(guī)模的變化，此時(shí)，我們便可以將這一特定階段視為臨界點(diǎn)。用處在臨界點(diǎn)時(shí)的擊實(shí)功的大小進(jìn)行擊實(shí)處理能夠取得較為突出的效果。如果選擇運(yùn)用超過(guò)臨界點(diǎn)的擊實(shí)功施加荷載力，則無(wú)法達(dá)到這一效果。適宜的擊實(shí)功能夠發(fā)揮指導(dǎo)現(xiàn)代水利工程細(xì)粒土碾壓工作開(kāi)展的作用。

3.3 碾壓試驗(yàn)

在進(jìn)行碾壓試驗(yàn)時(shí)，我們往往會(huì)運(yùn)用到振動(dòng)凸塊碾，在設(shè)置好相應(yīng)的壓實(shí)參數(shù)之后，在合理功的作用下，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲簩?shí)參數(shù)，能夠達(dá)到完成碾壓試驗(yàn)的目的，取得較為突出的壓實(shí)成果。在現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)工作開(kāi)展的過(guò)程中，我們需要充分考慮到不同類型的壓實(shí)器具的適應(yīng)性，調(diào)整攤鋪厚度和碾壓的頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)于細(xì)粒土合理功的調(diào)整。除此之外，我們還需要重點(diǎn)關(guān)注一下幾方面的問(wèn)題。首先是壓實(shí)器具的選擇，許多研究人員在選擇碾壓器具的過(guò)程中往往存在一定的誤區(qū)，那就是重型的碾壓器具能夠達(dá)到重型擊實(shí)的效果，但事實(shí)上，過(guò)重的碾壓器具反而會(huì)破壞土體，影響后續(xù)的試驗(yàn)。另外，在控制碾壓頻率的過(guò)程中，碾壓的次數(shù)不可過(guò)少，以便避免漏碾現(xiàn)象的出現(xiàn)。其次，在正品的調(diào)整方面，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合共振物理原理，有針對(duì)性的改變激振的頻率，以便取得更加優(yōu)質(zhì)的壓實(shí)效果。最后，在政府的控制方面，如果試驗(yàn)區(qū)域的黏土層相對(duì)較薄，則應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)膲旱驼穹?。除此之外，針?duì)粘性土的碾壓速率應(yīng)當(dāng)控制在一定范圍內(nèi)，避免削弱能夠產(chǎn)生的碾壓效果。

3.4 導(dǎo)致壓實(shí)度超百問(wèn)題出現(xiàn)的原因

在我國(guó)的許多地區(qū)，當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件較多的受到時(shí)間的推移以及周邊環(huán)境的變化所帶來(lái)的影響，無(wú)論是土層還是巖石圈層的性質(zhì)都較為復(fù)雜，自然界中的土層的組成結(jié)構(gòu)存在著明顯的差異，但基本的構(gòu)造形式卻大致相同。土層具備突出的指標(biāo)離散特性，我們不能以特定區(qū)域的土層情況來(lái)替代其他區(qū)域的土層情況，應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性的了解不同類型的土樣的物理性能，結(jié)合水利工程開(kāi)展的具體條件以及當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，獲取更加可靠的信息。根據(jù)研究過(guò)程中所獲取到的土樣數(shù)據(jù)，如果確保粘土心墻土方填筑碾壓能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，那么壓實(shí)度的比值必然會(huì)達(dá)到99%以上，因此這種超百現(xiàn)象是有著一定的合理性的。

4 總結(jié)

綜上所述，細(xì)粒土現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)工作的開(kāi)展有助于我們計(jì)算出最優(yōu)的含水率，從而為后續(xù)施工工作的開(kāi)展提供有效的參考依據(jù)。如果采取超過(guò)合理功的擊實(shí)功進(jìn)行擊實(shí)處理，則產(chǎn)生的擊實(shí)效果會(huì)受到一定的影響。細(xì)粒土現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)工作的開(kāi)展能夠幫助我們獲得精準(zhǔn)可靠的參數(shù)，通過(guò)采取施工碾壓的方法，達(dá)到良好的壓實(shí)效果。重型碾壓器具的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)更多的考慮年壓的頻率和壓實(shí)層的厚度，從而有效提高生產(chǎn)工作的開(kāi)展效率，盡可能的不對(duì)于區(qū)域內(nèi)原有的土體結(jié)構(gòu)造成破壞。除此之外，盡管我們要求將壓實(shí)度控制在不小于99%的情況下，但偶爾出現(xiàn)的超百現(xiàn)象也是有其合理性原因的，這與其指標(biāo)的離散性有著直接的關(guān)系。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，我們可以靈活運(yùn)用輕型擊實(shí)試驗(yàn)的形式，指導(dǎo)現(xiàn)代水利工程細(xì)粒土碾壓工作的開(kāi)展，從而為提高水利工程施工工作的開(kāi)展水平貢獻(xiàn)一份力量。