可變能量動力觸探儀在回填碾壓試驗中的應(yīng)用研究

楊 萍，楊慶義

（山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250013）

便攜式可變能量動力觸探儀（PANDA儀）由法國帕斯卡大學研制，法國Solsolution公司制造。該儀器在法國廣泛應(yīng)用于回填土的密實度檢測（法國檢測標準編：XP P 94－105），并已應(yīng)用于諸如已有建筑物地基、隧道和大型設(shè)備難以進點就位的各類工程勘察。

便攜式可變能量動力觸探儀從原理、儀器的設(shè)計、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理都與傳統(tǒng)的恒定能量動力觸探試驗有一定的區(qū)別，它充分利用了現(xiàn)代計算機技術(shù)，具有輕便、操作簡單、自動化程度高、精度高等特點，以其可變輕巧的動能裝置代替笨重的勢能裝置，在現(xiàn)代巖土工程勘測設(shè)備中具有一定的先進性。該儀器主要針對顆粒粒徑范圍為0～50 mm的淺層土體（4～8 m深）進行勘探，測定地基土的密實度、承載力等主要參數(shù)，檢測各類回填土在施工期間及施工后的密實度，是較理想的輕便型檢測儀器。

利用PANDAN儀在某電廠利用粉煤灰筑壩碾壓試驗中，以其試驗結(jié)果準確、迅速、直觀等特點，取得了良好的效果。

1 工程實例

某電廠貯灰場即將貯滿，為解決庫容問題，同時考慮到減少占地、庫內(nèi)粉煤灰的綜合利用等原因，決定利用庫內(nèi)存灰對原有灰壩進行加高。由于粉煤灰結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、顆粒成分的特殊性，勘測、試驗除采用常規(guī)的鉆探、取土、標貫外，還增加了PANDA儀現(xiàn)場試驗，現(xiàn)場在鉆孔間沉積的粉煤灰上，按鋪料厚度的不同和碾壓次數(shù)的不等，共布置碾壓試驗場8個，布置66個PANDA儀試驗點，在原始沉積的粉煤灰上布置7個PANDA儀試驗點。

2 試驗結(jié)果分析與整理

在碾壓前、后，PANDA儀試驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯的變化。在原始沉積的粉煤灰qd曲線中，qd值在垂直方向上有極大的不均勻性，所得到的qd值為0.61～82 MPa，數(shù)值范圍相差極大，存在著工程軟弱面；而按不同的鋪料厚度、碾壓次數(shù)、含水量分別進行的試驗場地的qd曲線，qd值在垂直方向上較為均勻，其范圍值為2.30～11.0 MPa，無軟弱面存在，有利于灰壩的工程穩(wěn)定性。

為了保證粉煤灰筑壩的質(zhì)量，取得較理想的壓實效果，對粉煤灰按不同的鋪料厚度、碾壓次數(shù)、含水量等進行碾壓試驗。試驗結(jié)果見表1。

從表1的錐頭動力阻力qd的統(tǒng)計結(jié)果可以看出，qd的大小與填料厚度成反比，與碾壓次數(shù)成正比。對不同的填料厚度，碾壓4次所獲得的qd較之碾壓6次和8次的小，碾壓效果不好。對于碾壓6次和8次的試驗，填料厚度為0.30 m和0.50 m時均能獲得較好的效果。對于填料厚度為0.70 m時，根據(jù)試驗曲線分析，碾壓后的密實度不均勻，其壓實效果不易控制，曲線波動較大。因此，從施工速度、壓實效果和經(jīng)濟方面綜合分析，以填料厚度0.50 m、碾壓6次為施工控制參數(shù)為宜。

表1 碾壓試驗統(tǒng)計結(jié)果

在場地粉煤灰碾壓后含水量與干密度關(guān)系中，含水量與干密度之間具有很好的相關(guān)性，在試驗用的粉煤灰的含水量范圍內(nèi)，干密度與含水量成反比，而且這種相關(guān)性明顯的超過鋪料厚度、碾壓次數(shù)與干密度的相關(guān)性。盡管鋪料厚度和碾壓次數(shù)不同，但就一般情況而言，含水量小于40%，干密度就大于1 g/cm3，含水量越小，干密度越大，壓實效果越好。因此，施工時，要想獲得較好的壓實效果，控制含水量是關(guān)鍵性的因素。

本次在現(xiàn)場試驗中還發(fā)現(xiàn)，即使雨水過后，只要場地不積水，仍可進行施工。這也說明粉煤灰的可施工性。此一點，較之黏性土回填施工時含水量難控制的情況，有很大的優(yōu)點。根據(jù)粉煤灰現(xiàn)場碾壓試驗和室內(nèi)擊實試驗所反映出的壓實特性，粉煤灰在壓實時，與一般土相比，其控制含水量范圍可適當放寬在26.0%～35.0%之間。

通過結(jié)合粉煤灰物理力學性質(zhì)、擊實試驗、現(xiàn)場碾壓試驗，考慮到施工難度、施工周期與施工質(zhì)量等因素，粉煤灰筑壩的最優(yōu)碾壓方案為：以填料厚度為0.50 m，碾壓次數(shù)為6次，填料含水量控制在26.0%～35.0%，其壓實效果可達到干密度pd＞1.05 g/cm3，qd＞5 MPa。按照上述碾壓方案進行灰壩施工，并在每完成3層粉煤灰碾壓后，及時進行PANDA儀測試，經(jīng)多次現(xiàn)場檢測結(jié)果表明，總體的碾壓效果與試驗效果相同，有的甚至要超過試驗效果。由于含水量難以完全控制在 26.0%～35.0%范圍內(nèi)，使個別施工段碾壓效果達不到設(shè)計要求，qd曲線表明在檢測點處明顯存在著垂直向的不均勻性，qd值大部分處在否定區(qū)內(nèi)，碾壓密實度欠佳，經(jīng)過控制含水量后進行復壓，經(jīng)復壓后的qd曲線表明碾壓較均勻，碾壓密實度較前有明顯提高，均在肯定區(qū)內(nèi)，經(jīng)現(xiàn)場多次檢測，其qd值及干密度pd值均達到設(shè)計要求，保證了整個壩體加高工程的施工質(zhì)量。

3 結(jié)束語

便攜式可變能量動力觸探儀在粉煤灰碾壓試驗中取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。以其試驗結(jié)果直觀、準確、有效，贏得了業(yè)主、設(shè)計單位及施工單位的好評，并具有攜帶方便、自動化程度高、精度高等特點，在巖土工程勘測及回填土的密實度質(zhì)量檢測、電力建設(shè)中的灰場的灰壩施工質(zhì)量檢測、基槽的檢驗等工程中都具有廣泛的應(yīng)用前景。