渭河堤防工程無粘性土料填筑施工質量控制

呂正強 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。按照堤防工程設計規(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、結構狀態(tài)等因素，其物理力學性能、顆粒級配等指標呈現(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量控制指標的確定和質量控制方法提出了不同的要求。施工前和施工過程中，應該針對堤防工程取料場所處的位置，對填筑取土料場進行充分的調查試驗。按照《堤防工程施工技術規(guī)范》（SL260）的要求，試驗、調查料場無粘性土的自然顆粒級配情況，根據(jù)設計要求對料場土質做試驗鑒別，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、無粘性土的相對密度試驗等，為堤身填筑施工做好基本的技術準備，確定符合施工質量控制指標的施工碾壓參數(shù)，滿足設計圖紙和規(guī)范對堤防工程的質量要求。

1 無粘性土筑堤材料的料場調查、試驗和質量控制指標

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

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。

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

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

實際測定和檢驗試驗土的壓實密度時，一般直接測定無粘性土料的壓實干密度，試驗應該從滿足和方便施工質量控制的角度進行安排，試驗和測定質量控制指標。相對密度表達公式采用干密度指標時，其表達公式為：

式中，ρd——施工現(xiàn)場碾壓土料的干密度；

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

試驗室進行相對密度試驗時，按照土工試驗規(guī)程測定土料的最大和最小干密度ρdmax、ρdmin。然而在實際施工中，料場所取送的試樣級配，因為料場土料位置、分區(qū)、成因等實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，應該進行試驗組別試驗。試驗組別一是可以在料場不同區(qū)域，取送數(shù)組試樣進行試驗；二是可以根據(jù)料場情況進行試樣制備，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成一定的線性關系，所以，試驗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%等情況進行試樣制備，分組進行相對密度試驗，繪制粒徑小于5mm的組分含量與ρdmax、ρdmin關系曲線，并根據(jù)公式計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的關系曲線，該曲線就可以作為施工碾壓質量的控制標準。因此，施工質量控制指標不是一個簡單的干密度指標，這點與粘性土碾壓干密度控制指標不同，應該是一個相對的指標概念，是一個質量數(shù)據(jù)系統(tǒng)，具體執(zhí)行的質量標準應該與填筑土料小于5mm含砂量對應。

2 碾壓試驗和施工參數(shù)的確定

試驗室完成無粘性土料的相對密度試驗后，如何在施工中具體運用就需要具體確定施工參數(shù)。按照《堤防工程施工技術規(guī)范》（SL260）要求，應該通過現(xiàn)場碾壓試驗進行試驗驗證，并確定施工控制參數(shù)。碾壓試驗的目的為：一是核查土料壓實后是否能夠達到設計文件和規(guī)范規(guī)定的相對密度值；二是檢查壓實機具的性能是否滿足施工要求；三是選定合理的施工壓實參數(shù)、鋪土厚度、壓實方法和壓實遍數(shù)；四是確定有關質量控制的技術要求和檢測方法。

碾壓試驗的基本要求：一是試驗應在開工前完成；二是試驗所用的土料應具有代表性，并符合設計要求；三是試驗時采用的機具應與施工時使用機具的類型、型號相同。

碾壓試驗方法及質量檢測項目：在試驗場地中設置若干個試驗區(qū)，攤鋪不同厚度的土料；每個試驗區(qū)域按預定的試驗計劃、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。機械碾壓時應控制行車速度，一般不宜超過下列規(guī)定：平碾和振動碾為2km/h，鏟運機為2檔。取樣時，應同時用5mm分析篩對土樣進行篩分、稱重，計算小于5mm粒徑組分百分含量，與試驗室相對密度試驗報告ρdmax、ρdmin關系曲線進行對照。每個試驗區(qū)每次的取樣數(shù)應達12個，測定干密度值。測定壓實后土層厚度，并觀察壓實土層底部有無虛土層、上下層面結合是否良好，并作記錄。如果壓實機具種類不同，碾壓試驗應至少各做一次；若需對某參數(shù)做多種調控試驗時，應適當增加試驗次數(shù)。碾壓試驗的抽樣合格率，宜比大規(guī)模施工時規(guī)范規(guī)定的合格率提高3個百分點。

碾壓試驗完成后，應對試驗資料進行整理分析，繪制不同鋪土厚度時的干密度值或相對密度值與碾壓遍數(shù)的關系曲線等。根據(jù)碾壓試驗結果，出具碾壓試驗報告，提出正式施工時的鋪土厚度、碾壓遍數(shù)、相對密度控制指標等施工碾壓參數(shù)。由于粗粒料的無粘性特征，碾壓試驗和施工質量控制一般不對土料含水量進行控制。

3 無粘性土料填筑施工質量控制與評定

《堤防工程設計規(guī)范》規(guī)定，無粘性土料堤防的填筑質量標準應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不應小于0.60。采用無粘性土料筑堤時，施工填筑干密度合格率，1、2級堤防應大于等于90%，3、4級堤防應大于等于85%，并同時規(guī)定，不合格樣的干密度值不得小于設計干密度值的96%。實際填筑碾壓施工過程中，通過試驗室試驗和現(xiàn)場碾壓試驗，已經確定了基本的碾壓施工參數(shù)和根據(jù)相對密度控制指標計算的控制干密度。但如前所述，現(xiàn)場實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，所以，每次取樣檢驗、試驗壓實質量時，要對取樣坑中所取得的土樣用5mm篩進行篩分，計算其百分含量，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所取土樣的實際控制干密度，或者通過內插法計算一個控制干密度，用測定所取探坑的干密度和查得或計算所得的控制干密度進行比對。實測干密度大于或等于控制干密度，則該探坑試樣合格，碾壓質量合格。

4 結語

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量，可以比較如實客觀的反映土料在不同物理力學、不同顆粒級配狀態(tài)下的填筑質量，避免了現(xiàn)場填筑碾壓施工過程質量檢驗、試驗結果出現(xiàn)的假性合格和假性不合格。同時，由于在Dr～ρd曲線上查取和計算對應于小于5mm組分含量的控制干密度十分簡單快捷，也方便了現(xiàn)場碾壓填筑的質量控制，在無粘性土料填筑碾壓質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準和質量評價探討[J].四川水利發(fā)電，2006（4）.