貴州某變電站回填土質(zhì)量檢測(cè)方法的探討研究

張俊建

（中國(guó)電建集團(tuán)貴州電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550009）

場(chǎng)地回填層質(zhì)量控制是變電站工程施工質(zhì)量的重要組成部分，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，場(chǎng)地內(nèi)回填層的壓實(shí)系數(shù)應(yīng)達(dá)到0.94及以上，回填土的顆粒級(jí)配應(yīng)為良好，且回填土顆粒最大粒徑不應(yīng)超過300mm。結(jié)合本工程場(chǎng)地、建 （構(gòu)）筑物的特點(diǎn)，以及回填土基本特性，采用了適宜的檢測(cè)試驗(yàn)方法，確保檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果及所作出的評(píng)價(jià)報(bào)告真實(shí)可靠。

1 工程概況

變電站地處低山構(gòu)造剝蝕殘丘麓部緩坡地段，原始地形由北西側(cè)、呈人工梯坎 （稻田）狀，向北東側(cè)及南西側(cè)逐漸降低。場(chǎng)地西部緊靠山丘，挖方區(qū)主要分布在該地段；北東部及西南部相對(duì)較低，填方區(qū)主要分布在該地段，其中：北東部回填層一般厚度0.5m～2.0m，最厚約3m；西南部填方區(qū)回填層一般厚度0.5m～4.0m，最厚約6.0m。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試坑鑒別，場(chǎng)地回填層中、下部填料主要來源于場(chǎng)地挖方土料，為粉質(zhì)粘土含少量碎石 （＜5%） ～混碎石（5%～15%），上部填料主要來源于場(chǎng)地挖方土料與外購(gòu)渣石混合體，為粘土混～混多量 （15%～25%）碎石，站內(nèi)道路及進(jìn)站道路則以外購(gòu)渣石為主。

2 檢測(cè)方法、原理及結(jié)果

2.1 檢測(cè)方法的確定

據(jù)前期勘測(cè)資料，場(chǎng)平挖方以粘土為主。按設(shè)計(jì)方案需外購(gòu)一定量填料且要求外購(gòu)料為碎石，碎石應(yīng)首先與場(chǎng)地挖方土料充分拌勻后再鋪墊壓實(shí)，因而填料為素填土，屬碎石土類。本次回填土質(zhì)量檢測(cè)制定了詳細(xì)的檢測(cè)試驗(yàn)工作大綱，綜合施工進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)條件及其他外部因素，本次檢測(cè)試驗(yàn)工作按照?qǐng)銎绞┕さ某跗凇⒅衅诩澳┢?，分三次進(jìn)行回填層壓實(shí)質(zhì)量測(cè)定，采用的檢測(cè)方法包括現(xiàn)場(chǎng)試坑灌水法測(cè)密度、現(xiàn)場(chǎng)采取試樣、室內(nèi)顆分試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)及含水率試驗(yàn)。

2.2 基本原理

1）灌水法，根據(jù)場(chǎng)地條件及回填層巖土構(gòu)成特性，選擇試坑灌水法檢測(cè)壓實(shí)密度較為可靠，本試驗(yàn)方法適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粗粒土的密度。將選定試驗(yàn)處的試坑地面整平，除去表面松散的土層，挖至要求深度，邊挖邊將坑內(nèi)的試樣裝入盛土容器內(nèi)，稱取試樣質(zhì)量；試坑挖好后，將大于試坑容積的塑料薄膜袋平鋪于坑內(nèi)，將水緩慢注入塑料薄膜袋中直至注滿，記錄用水體積。根據(jù)實(shí)測(cè)試坑內(nèi)回填土的重量、灌水得出的試坑體積，計(jì)算出回填土的密度。

2）顆分試驗(yàn)，采用規(guī)定的不同孔徑標(biāo)準(zhǔn)篩，將風(fēng)干、松散土樣按相關(guān)操作依次進(jìn)行篩析，分別稱量、計(jì)算出各小于某粒徑試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，繪制顆粒大小分布曲線，通過曲線截取相關(guān)參數(shù)，計(jì)算出土樣的顆粒不均勻系數(shù) （Cu）和曲率系數(shù) （Cc）。

3）擊實(shí)試驗(yàn)，首先測(cè)定代表性風(fēng)干土的風(fēng)干含水率，根據(jù)土樣塑限預(yù)估最優(yōu)含水率，配置一組試樣并靜置1～2天后，分別取出并采用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)和計(jì)算，將所獲得的參數(shù)按規(guī)定制圖，在圖中獲取土樣的最大干密度和最優(yōu)含水率。若采用的是輕型擊實(shí)試樣，應(yīng)按規(guī)定檢查是否需進(jìn)行結(jié)果校正。

2.3 檢測(cè)結(jié)果

按相關(guān)試驗(yàn)要求，結(jié)合場(chǎng)地回填區(qū)特征及其建構(gòu)筑物布置施工條件，先后在現(xiàn)場(chǎng)選取7個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行回填層壓實(shí)密度檢測(cè)，稱取挖出的回填土濕重量和干重量，在坑底與坑壁鋪設(shè)薄膜，向坑內(nèi)灌水并記錄水的體積，結(jié)合室內(nèi)含水率試驗(yàn)，計(jì)算出回填土的天然密度、含水率和干密度。并先后采取7組具代表性試樣進(jìn)行室內(nèi)篩分試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)，以測(cè)定回填土粒徑的均勻程度和級(jí)配優(yōu)劣、回填土的最大干密度和最優(yōu)含水率。具體結(jié)果見表2.3-1、表2.3-2、表2.3-3。

表2.3-1 2014年10月中下部回填土層檢測(cè)結(jié)果

表2.3-2 2014年12月道路回填土層結(jié)果

表2.3-3 2015年5月上部回填土層檢測(cè)結(jié)果

3 回填土層分析與評(píng)價(jià)

3.1 回填土顆粒級(jí)配特性

根據(jù)室內(nèi)篩分試驗(yàn)結(jié)果可知：

1）場(chǎng)地回填層中、下部填料不能同時(shí)滿足Cu＞5及Cc=1～3條件，屬不良級(jí)配材料 （表2.3-1）。由于填料的粉、粘粒含量在48.1%～74.4%之間，土層壓實(shí)特性主要受土體含水率控制。

2）場(chǎng)地回填層上層填料能同時(shí)滿足Cu＞5及Cc=1～3條件，屬良好級(jí)配材料 （表2.3-3）。填料的粉、粘粒含量在29%～38%之間，土層壓實(shí)特性受土體含水率及顆粒級(jí)配雙重控制。

3）站內(nèi)道路及進(jìn)站道路回填層填料以渣石為主，能同時(shí)滿足Cu＞5及Cc=1～3條件，屬良好級(jí)配材料 （表2.3-2）。填料的粉、粘粒含量在8% ～20%之間，土體壓實(shí)特性主要受顆粒級(jí)配控制。

3.2 回填土擊實(shí)特性

為準(zhǔn)確判定回填土層壓實(shí)質(zhì)量，先后分三次在場(chǎng)地回填層中不同地段、不同深度，采取了7組試樣進(jìn)行室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知：

第一次和第三次檢測(cè)對(duì)象均為站內(nèi)回填層，所取試樣的檢測(cè)結(jié)果比較接近，填土最大干密度 （ρd）在1.75～1.82（g/cm3）之間，說明兩組測(cè)試所取試樣的擊實(shí)基本特性相近；第二次檢測(cè)對(duì)象為站區(qū)道路回填層，回填材料以外購(gòu)渣石為主，所測(cè)得的最大干密度為2.24g/cm3。

3.3 回填土均勻性

通過三次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查鑒別，結(jié)合采取土樣進(jìn)行的室內(nèi)試驗(yàn)資料分析認(rèn)為，場(chǎng)地回填層所含碎石、砂及粘性土分布不均。其中，站內(nèi)回填層中、下部填料粉、粘粒含量在48.1%～74.4%之間相對(duì)較高；上層粉、粘粒含量在29%～38%之間相對(duì)一般；站內(nèi)道路及進(jìn)站道路填料渣石含量在62%～71%之間，粉、粘粒含量較低。

3.4 回填土壓實(shí)性

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的壓實(shí)密度，結(jié)合室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)、含水率試驗(yàn)，綜合檢得出回填層的壓實(shí)系數(shù)λc，具體試驗(yàn)結(jié)果見表2.3-1、表2.3-2、表2.3-3。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，壓實(shí)系數(shù)應(yīng)達(dá)到0.94及以上。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，除GZ2的壓實(shí)系數(shù)為0.93以外，其他檢測(cè)點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果中壓實(shí)系數(shù)λc在0.94～0.96之間，滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)與設(shè)計(jì)溝通，GZ2所處區(qū)域?yàn)樽冸娬镜木G化帶，上部沒有建、構(gòu)筑物存在，且站區(qū)內(nèi)回填土不做為基礎(chǔ)持力層，因此在該區(qū)內(nèi)壓實(shí)系數(shù)達(dá)到0.93時(shí)也可以滿足設(shè)計(jì)基本要求。

4 結(jié)論和建議

4.1 結(jié)論

1）站區(qū)回填材料均勻性存在差異，同時(shí)受施工影響，使得現(xiàn)場(chǎng)采取的試樣的基本特性 （如密度、級(jí)配、擊實(shí)性等）存在差異。

2）室內(nèi)篩分試驗(yàn)揭示，回填層土質(zhì)不夠均勻，顆粒分布及其級(jí)配有好有差，壓實(shí)的控制條件不同。

3）通過室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)，測(cè)得了回填層各檢測(cè)點(diǎn)的最大干密度，變化范圍為1.75～2.24（g/cm3）；通過現(xiàn)場(chǎng)密度試驗(yàn)、室內(nèi)含水率試驗(yàn)，測(cè)得試樣的干密度，變化范圍為1.65～2.15（g/cm3）。

4）根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算出回填層的壓實(shí)系數(shù)（λc） =0.93～0.96。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件和設(shè)計(jì)要求，綜合評(píng)價(jià)整個(gè)回填層壓實(shí)質(zhì)量及其穩(wěn)定性能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 建議

對(duì)于變電站內(nèi)回填土質(zhì)量檢測(cè)，重點(diǎn)是要解決回填土作為持力層的均勻性、整體穩(wěn)定性和密實(shí)度，所實(shí)施的檢測(cè)手段雖然都能取得較好的檢測(cè)效果，在一定程度上保證了施工質(zhì)量的可靠性，但是均有一定的局限性，依然可能存在多方面的問題。因此，在后期的檢測(cè)工程中，可嘗試采取新技術(shù)、新方法、多手段結(jié)合，以保證在回填土檢測(cè)中取得更好的效果。