土方回填的質(zhì)量管理與控制

王海超，喬愛龍，王運(yùn)平

(河南潤安建設(shè)集團(tuán)有限公司，河南 安陽 455000)

1 工程簡介

該工程為一座水閘工程，根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，基面為級(jí)配不良的砂且存在地震液化問題，設(shè)計(jì)要求挖除換填為粉質(zhì)粘土，滲透系數(shù)不大于1×10－5(cm/s)，有機(jī)質(zhì)含量不大于20%，壓實(shí)系數(shù)不小于0.98，填筑之前用刨毛機(jī)將原土體表層深松3～5cm，以利于新舊土體結(jié)合，填筑時(shí)分層壓實(shí)，分層厚度不大于30cm。

2 施工過程

2.1 碾壓試驗(yàn)階段

碾壓試驗(yàn)之前，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理，選定土源，確定回填土料;根據(jù)試驗(yàn)室土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)(最大干密度1.76，最優(yōu)含水率14.0%)，在土方回填前，選擇試驗(yàn)場地并整平清理，劃分為兩個(gè)鋪土區(qū)域Ⅰ和Ⅱ。

鋪土均為最大設(shè)計(jì)厚度0.3m(所選壓實(shí)機(jī)械的功效滿足要求)，確定含水率適中(根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，手握土成團(tuán)，較費(fèi)勁，手掌無水印，土團(tuán)自50cm高處落地成蒜瓣?duì)睿?00cm高處落地松散)。

鋪土區(qū)域Ⅰ(10m×15m)采用推土機(jī)碾壓3遍，和鋪土區(qū)域Ⅱ(5m×5m)采用蛙式打夯機(jī)夯實(shí)4遍，經(jīng)現(xiàn)場采用環(huán)刀取樣檢驗(yàn)其壓實(shí)度均不能滿足要求，再次安排推土機(jī)碾壓至第4遍，蛙夯夯至第6遍，方能滿足壓實(shí)度0.98的要求，并委托有資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室檢測，具體結(jié)果如表1。

表1 碾壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.2 回填土施工

基底驗(yàn)收合格后，回填土從最低處開始均衡上升，回填土銜接處的坡度不小于1∶3(否則，按要求開挖臺(tái)階處理)，鋪土前檢測含水率，結(jié)合天氣情況，如含水量過大，要翻曬，含水量過小，可適量灑水。

采用自卸汽車運(yùn)土，裝載機(jī)鋪料，推土機(jī)平整、碾壓，人工配合撿去有害雜質(zhì)，虛鋪厚度不超過0.3m，施工中嚴(yán)格檢測鋪土厚度(鋪土區(qū)確定幾個(gè)測點(diǎn)，鋪土前后由測量員和監(jiān)理單位旁站監(jiān)理共同確認(rèn)、記錄)，鋪土厚度檢測合格后，安排推土機(jī)先平整穩(wěn)壓1遍，再排壓4遍，搭接寬度為軌跡的1/2。靠近結(jié)構(gòu)邊緣和邊角部位采用人工鋪料，蛙夯夯壓6遍，搭接寬度為夯跡的1/3，每層壓實(shí)后，按規(guī)范要求環(huán)刀取樣，其中現(xiàn)場自檢1～2個(gè)(自檢合格后，其他環(huán)刀試樣送實(shí)驗(yàn)室)合格，方可回填上一層。

3 遺留問題

換填部位地基承載力試驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求，分部驗(yàn)收會(huì)議上，針對實(shí)驗(yàn)室的環(huán)刀檢測結(jié)果存在質(zhì)疑，根據(jù)擊實(shí)理論，當(dāng)壓實(shí)功和壓實(shí)方法不變時(shí)，則土的干密度隨含水率的增加而增加，當(dāng)干密度達(dá)到最大值時(shí)，含水率繼續(xù)增加，干密度反而減小，其中干密度的最大值為最大干密度，其對應(yīng)的含水率為最優(yōu)含水率，但該分部工程的環(huán)刀檢測數(shù)據(jù)反而存在以下問題。

(1)部分環(huán)刀試樣的含水率偏離最優(yōu)含水率越遠(yuǎn)，相應(yīng)的干密度反而越大，該變化與土工試驗(yàn)的曲線走向不一致。

(2)現(xiàn)場檢測的壓實(shí)度大于100%的不少，與擊實(shí)試驗(yàn)本身的最大干密度相違背，不符合實(shí)際情況。

4 問題分析

4.1 試驗(yàn)誤差

(1)粉質(zhì)粘土是指有機(jī)物含量不超5%，當(dāng)含有少量碎石時(shí)，粒徑不宜大于50mm。一般而言，如果粗粒土較多，最大干密度越大，最優(yōu)含水量越小，就擊實(shí)試驗(yàn)本身，一般在現(xiàn)場取一種土料來決定最大干密度和最優(yōu)含水率，而現(xiàn)場的土料成分不均勻和存在一定的變化性，進(jìn)行擊實(shí)，只能代表該類土的性質(zhì)，具有大部分填土的代表性。

(2)擊實(shí)試驗(yàn)方法分為輕型和重型擊實(shí)。輕型擊實(shí)適用于粒徑小于5mm粘性土，單位體積擊實(shí)功為592.2kJ/m3，重型擊實(shí)適用于粒徑小于20mm的土，其單位體積擊實(shí)功為2684.9kJ/m3，同一種土隨著夯擊能量的增加，最優(yōu)含水率減少，最大干密度增加，而在同樣的夯擊能量下改變錘擊數(shù)，最大干密度和最優(yōu)含水率所得的結(jié)果不一樣，如表2所示。

表2 最大干密度和最優(yōu)含水率的關(guān)系［2］

(3)實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)過程中，不同的擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)、試樣制備、潤滑劑、余土高度、土的重復(fù)使用等因素，也會(huì)改變試驗(yàn)的結(jié)果［3］。

4.2 現(xiàn)場人為因素

(1)可能存在采集點(diǎn)的多次碾壓，導(dǎo)致檢測結(jié)果大于100%。

(2)現(xiàn)場采用的環(huán)刀體積200cm3，環(huán)刀高度5cm，環(huán)刀測得的容重是環(huán)刀內(nèi)土樣所在某一深度中的平均深度，它不能代表整個(gè)碾壓層的平均密實(shí)度，由于碾壓層隨著深度的增加是呈遞減趨勢，如果環(huán)刀取得表層范圍的土，所測值偏大，如果環(huán)刀取得底層范圍的土，所測值偏小。

(3)當(dāng)壓實(shí)機(jī)具一定，碾壓遍數(shù)一定，荷載時(shí)間越長，土的壓實(shí)度越高。

(4)環(huán)刀按照一定的比例經(jīng)檢測機(jī)構(gòu)標(biāo)定體積，均為200cm3，因此現(xiàn)場所用環(huán)刀體積均按照200cm3考慮所取得土樣的干密度，可能會(huì)因環(huán)刀體積的變化存在一定的誤差。

(5)環(huán)刀法是一種破壞性檢測，適用于不含骨料的細(xì)粒土，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，操作方便，缺點(diǎn)是受土質(zhì)限制，當(dāng)環(huán)刀打入土中，產(chǎn)生應(yīng)力使土松動(dòng)，密實(shí)度有所降低，環(huán)刀壁越厚影響越大。

5 建議

(1)土方回填過程中，現(xiàn)場施工人員應(yīng)該邊施工邊檢查壓實(shí)度，當(dāng)壓實(shí)度遠(yuǎn)大于要求值時(shí)，表明壓實(shí)度或土質(zhì)發(fā)生了變化;當(dāng)壓實(shí)度小于要求值時(shí)，表明壓實(shí)度不夠，針對這些情況，找出原因，及時(shí)的采取措施，如增加碾壓遍數(shù)、控制鋪土厚度和行車速度、改變碾壓機(jī)械或重新做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)等。

(2)填土壓實(shí)度的控制，可采用與現(xiàn)場施工設(shè)備擊實(shí)功相同的室內(nèi)試驗(yàn)，求出的最大干密度和最優(yōu)含水率更能準(zhǔn)確的指導(dǎo)現(xiàn)場施工。針對現(xiàn)場土質(zhì)的復(fù)雜性和多變性，試驗(yàn)數(shù)據(jù)不完全適用，但隨著碾壓遍數(shù)的增加，每遍碾壓后的沉降量越來越小，最后幾乎為0，這是一個(gè)確定的規(guī)律，因此，可以采取控制最終碾壓后的沉降值作為控制壓實(shí)度的輔助控制方法［4］。

(3)根據(jù)土的擊實(shí)理論求得的最大干密度是相對于標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)功下的最大干密度，是一個(gè)相對最大干密度，結(jié)合三相理論，可以推導(dǎo)出絕對最大干密度公式如下:

其中:

Pmax——絕對最大干密度;

Gs——土粒比重(詳見表3);

表3 常見土粒比重

Pw——水的密度(是一個(gè)定值);

W——土的含水量(是一個(gè)百分?jǐn)?shù))。

當(dāng)土料一定時(shí)，其顆粒比重一定，水的密度為定值，可以得出絕對最大干密度。工程實(shí)踐中經(jīng)常遇到檢測的干密度大于試驗(yàn)中求得的最大干密度，相應(yīng)的壓實(shí)系數(shù)大于1的現(xiàn)象，通過公式(1)可知，這是一種正?，F(xiàn)象。

(4)回填土的壓實(shí)度的控制主要是施工過程中的控制，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正，如果土方已按照要求施工完成，回填質(zhì)量仍有異議，可以采取輕便動(dòng)力觸探等方法進(jìn)行復(fù)核。

6 結(jié)語

土方回填的壓實(shí)度控制是一個(gè)復(fù)雜的過程，施工前的碾壓試驗(yàn)盡量取得多方面的參考數(shù)據(jù)，施工中要對土方的回填質(zhì)量加強(qiáng)控制，及時(shí)檢查、糾偏。

［1］張莉萍．擊實(shí)試驗(yàn)若干問題的探討［J］．山西建筑，2002，28(05):24-25．

［2］GB/T50123-1999．土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［3］陳輝，雷勝友．土的擊實(shí)試驗(yàn)影響因素［J］．建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，22(02):73-75．

［4］郭拴寧．壓實(shí)填土最大干密度若干問題的分析［J］．電力勘測，1999，6(02):21-24．

［5］JGJ79-2002．建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］．