粉土填筑質(zhì)量控制及檢測方法探析

沈國鋒

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粉土填筑質(zhì)量控制及檢測方法探析

沈國鋒

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評價粉土的工程特性是一個困難和不確定的過程，其比粘土或砂更加難確定。在試驗過程中，粉土的樣本容易被擾動，樣本的質(zhì)量非但明顯取決于土的類型和應力歷史，而且在整個取樣、制備、試驗過程中諸多因素都會對樣本有影響?；诖?，本文將結(jié)合工程實際，著重分析探討粉土填筑質(zhì)量控制及檢測方法，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

粉土填筑；檢測方法；質(zhì)量

1、粉土填筑檢測方法

1.1 瞬態(tài)瑞雷波法原理

瞬態(tài)瑞雷波法檢測原理是在地面上產(chǎn)生一瞬時沖擊力，以此產(chǎn)生一定頻率范圍的在一起以脈沖的形式向前傳播，由距震源一定距離的多道檢波器接收，經(jīng)信號采集、儀器記錄，利用瑞雷波處理軟件對所記錄的瑞雷波信號，在時間域開窗提取和F-K域進行瑞雷波提取，把各個頻率的瑞雷波分離開來，從而獲得瑞雷波速度隨深度的變化曲線，即瑞雷波頻散曲線。頻散曲線的變化規(guī)律與地下地質(zhì)條件存在著內(nèi)在聯(lián)系，通過對頻散曲線進行解釋，可獲得地下某一深度范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造情況和不同深度的瑞雷波速度值，而瑞雷波速度值的大小與介質(zhì)的物理特性有關(guān)，據(jù)此可對巖土的物理性質(zhì)做出評價。

1.2 檢測方法

鄭徐水庫壩體吹填粉土干密度瞬態(tài)瑞雷波法檢測選擇壩體段長度100m，樁號為9+070～1+170，壩頂高程6.2m。壩體吹填粉土深度約5m。在壩頂上布置1條瞬態(tài)瑞雷波法檢測測線，測線距離防浪墻5m。在樁號為9+070～1+170測線上共布置12個瞬態(tài)瑞雷波檢測點，樁號分別為9+149、9+143、9+137、9+131、9+125、9+119、9+113、9+106、9+100、9+094、9+088、9+082。

在每個瞬態(tài)瑞雷波檢測點檢測時，把12個檢波器對稱埋置在檢測點的兩側(cè)，震源點和檢波器排列在一條直線上。檢波器頻率為4Hz震源采用18磅大鐵錘加鐵板。儀器主要工作參數(shù)為：道距為1m，偏移距為2m、5m。采集道數(shù)為12道，采樣間隔為0.5ms，采樣點數(shù)為1024點，通頻帶寬為全通。

利用瑞雷波處理軟件對現(xiàn)場所記錄的瑞雷波信號在時間域開窗提取和F-K域進行瑞雷波提取，把各個頻率的瑞雷波分離開來，從而獲得瑞雷波速度隨深度的變化曲線，即瑞雷波頻散曲線。利用實測的各測點的頻散曲線進行層位劃分，并計算出各測點的各層瑞雷波速度值VR。

在慈溪鄭徐水庫現(xiàn)場所進行的瑞雷波檢測點中選取4個點進行造孔取樣，4個點樁號分別為9+149、9+131、9+113、9+094。取樣后在室內(nèi)做干密度試驗。對各層介質(zhì)瑞雷波速度值與干密度值進行對比分析，運用指數(shù)回歸建立了VR與ρd相關(guān)關(guān)系。回歸分析建立VR與ρd相關(guān)關(guān)系的原始數(shù)據(jù)見圖4-5。對于樁號9+070～1+170段壩體吹填粉土建立的VR與ρd的關(guān)系式如下：

上式相關(guān)系數(shù)為0.91，由式(4-3)可知，實測出VR值就可以換算出介質(zhì)干密度ρd值。

1.3 檢測成果分析

(1)根據(jù)所有測點計算結(jié)果表明，各測點各層介質(zhì)的干密度值范圍為：1.242～1.669g/cm3，大多數(shù)層位干密度值在1.380g/cm3以上，少數(shù)層位干密度值在1.380g/cm3以下。鄭徐水庫壩體吹填粉土干密度值設(shè)計要求控制在1.380g/cm3以上，瞬態(tài)瑞雷波法檢測壩體吹填粉土干密度值結(jié)果合格率為92%。

(2)根據(jù)吹填粉土壩體(樁號9+082～9+149段)瑞雷波速度剖面圖，壩體總體介質(zhì)瑞雷波速度較高，密實性較好，壩頂以下2m左右范圍內(nèi)局部介質(zhì)瑞雷波速度較低，密實性較差。由此可見，根據(jù)吹填粉土壩體瑞雷波速度剖面圖，可以確定吹填粉土壩體介質(zhì)的密實情況及可能存在軟弱、疏松、密實性差部位，從而全面了解吹填粉土壩體施工質(zhì)量。

(3)利用瞬態(tài)瑞雷波法檢測瑞雷波波速，可作為水庫壩體吹填粉土干密度質(zhì)量控制的一種快速檢測方法。鄭徐水庫壩體吹填粉土干密度測試研究表明，壩體吹填粉土干密度的增加，其瑞雷波波速亦增加，室內(nèi)試驗的干密度與瞬態(tài)瑞雷波法檢測所得干密度差值大都在0.03g/cm3之內(nèi)，兩者相關(guān)性很高。根據(jù)水庫壩體吹填粉土VR與ρd的關(guān)系式，干密度值按設(shè)計要求控制在1.380g/cm3來考慮，水庫壩體吹填粉土瑞雷波波速應達到120m/s；同時建立了VR與Va的關(guān)系式，表明空隙率指標與瑞雷波法的一致性。

2、粉土填筑質(zhì)量控制

《堤防工程施工規(guī)范》(SL260-2014)規(guī)定：吹填施工時需適時檢測吹填土沿程顆粒大小分布情況以及干密度和強度隨吹填土固結(jié)時間的關(guān)系。規(guī)范規(guī)定：吹填土質(zhì)量檢測可在50m堤長范圍每次檢測干密度樣3～4個，抗剪強度樣1組。單元工程吹填土初期干密度值的合格標準和外觀質(zhì)量標準，可參照碾壓筑堤相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。這是由于吹填土施工期填土的密度和抗剪強度較低，從抗滑穩(wěn)定性的角度出發(fā)，為保證吹填土堤安全而提出的。該規(guī)范條文說明指出：土料吹填筑堤質(zhì)量控制比較困難，實踐中應當加強施工工程控制。SL260-2014中關(guān)于吹填土堤填筑的質(zhì)量控制雖有論述，但是并未提出明確的控制指標，而且規(guī)范中介紹的質(zhì)量控制方法量大面廣，對現(xiàn)場施工管理提出較高的要求，現(xiàn)場的可操作性仍需進一步驗證。

綜上，沖填土單純采用某一指標進行質(zhì)量控制存在不足，而現(xiàn)行規(guī)范并未明確提出沖填土堤的質(zhì)量控制指標，需綜合考慮填筑體的實際情況，提出與工程相適應的質(zhì)量控制指標。而空隙率法不僅包含干密度、含水率、比重等指標，能較全面的反映工程實際的情況，而且對土料含水率敏感，對加強吹填工程過程管理指導作用顯著；同時，其使用較為簡便，易于統(tǒng)一，能避免設(shè)計人員選取設(shè)計干密度的困擾，利于工程管理，可用于粉土吹填工程質(zhì)量控制。

[1]仇濤.粉土工程特性及填筑質(zhì)量檢測方法研究[D].浙江大學，2015.

[2]和民鎖.高速鐵路路基填筑質(zhì)量檢測方法控制指標及評價體系研究[D].中南大學，2010.

[3]保華富，王海波，龐桂，王坤.大壩礫石土防滲心墻填筑質(zhì)量快速檢測方法研究[J].水利與建筑工程學報，2014，01：105-111.