環(huán)刀法檢測壓實度超百的成因分析及控制措施

楊鰲

環(huán)刀法檢測壓實度超百的成因分析及控制措施

楊鰲

對土方填筑要求達到的壓密標準，工程上采用壓實度控制。壓實度是施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵指標之一，反映現(xiàn)場壓實后的密度狀況，壓實度越高，密度越大，材料整體性能越好。在對以往工程中使用環(huán)刀法進行土方填筑壓實度檢測時，經(jīng)常出現(xiàn)壓實度超過100%的現(xiàn)象，下面就其產(chǎn)生的原因作一些探討。

一、壓實度超百的成因分析

壓實度定義是填土干密度與室內(nèi)標準功能擊實的最大干密度的比值乘以百分之百。也就是說壓實度是一個相對值，它相對于達到最大干密度的百分比，因此在一般情況下，壓實度不會超過100%。對于工程中經(jīng)常出現(xiàn)的壓實度超百的現(xiàn)場，主要有以下幾個方面的原因。

1.擊實試驗的結(jié)果不具有代表性

在土方填筑之前，需對填筑的土料進行室內(nèi)標準擊實試驗，以確定最大干密度值及最優(yōu)含水量，為施工質(zhì)量的控制提供參數(shù)。擊實試驗時如果料場土料成分不均勻，所取土料不能代表整個料場的土料組成，就會導(dǎo)致試驗結(jié)果與實際情況出現(xiàn)偏離，造成實際的壓實度偏大或偏小，當試驗結(jié)果得出的最大干密度小于現(xiàn)場實際土料的最大干密度時，就會出現(xiàn)壓實度超百的現(xiàn)象。

以某工地施工現(xiàn)場的料場土料擊實試驗為例。根據(jù)規(guī)范及施工要求，本次所作擊實試驗為輕型擊實試驗，其單位體積擊實功能為592.2kJ/m3。擊實儀按SL112-95校驗方法進行校驗，天平和其他計量器應(yīng)按有關(guān)檢定規(guī)程進行檢定。對現(xiàn)場所取5組土料在試驗室內(nèi)進行烘干、碾磨、過篩等加工，使其符合試驗要求。擊實試驗成果列于表1。

根據(jù)擊實試驗成果表，對同一料場所取的五組土料得出的成果完全不同。如果取4#的試驗成果作為最大干密度值，1#、2#、3#、5#位置所取土料填筑后壓實度均可能超過100%。

2.擊實試驗方法的局限性

水利工程中，擊實試驗是按照《土工試驗規(guī)程》（SL237-1999）來進行擊實試驗，為現(xiàn)場施工質(zhì)量的控制提供參數(shù)。輕型擊實試驗其單位體積擊實功能為592.2kJ/m3。擊實錘質(zhì)量2.5kg，錘底直徑51mm，落高305mm。擊實筒內(nèi)徑102mm，筒高116mm，容積947.4cm3。擊實儀的擊錘配備導(dǎo)筒，擊錘與導(dǎo)筒間應(yīng)有足夠的

間隙使錘能自由下落。擊實試驗時取約為20kg代表性風(fēng)干土樣碾散，碾散后過5mm篩，并測定土樣的風(fēng)干含水率。根據(jù)土的塑限預(yù)估最優(yōu)含水量，按依次相差約2%的含水量制備一組（不少于5個）試樣。按預(yù)定含水量用噴水設(shè)備均勻噴灑所需加水量，拌勻并裝入塑料袋內(nèi)或密封于盛土器內(nèi)靜置備用。根據(jù)土的性質(zhì)，靜置時間分別為12～24h。經(jīng)過試樣處理后，土的顆粒均勻性及含水量的均勻性皆很好，并且空隙率較小。另外，在對土樣的制備過程中，原土中含有的氧化鐵、氧化鋁、有機質(zhì)等組成的膠結(jié)連接受到擾動而破壞，再經(jīng)擊實后，這種膠結(jié)連接更大大降低，以致?lián)魧嵲囼炈米畲蟾擅芏纫话愣急壤碚摰淖畲蟾擅芏纫?，這些都是導(dǎo)致檢測壓實度時超百現(xiàn)象的出現(xiàn)的原因。

由于該試驗規(guī)程已頒布十余年，而擊實錘產(chǎn)生的擊實作用與現(xiàn)有的壓實機械無論在壓實功能還是壓實原理上都有很大的差距，在試驗室用擊實試驗?zāi)M現(xiàn)場的振動壓實，測量確定的最大干密度和最優(yōu)含水量不一定就是土料在現(xiàn)有壓實器械下所能達到的最大干密度和所需的最優(yōu)含水量，故擊實試驗很大程度上已經(jīng)不能滿足工程的實際需要。

3.碾壓設(shè)備及填土厚度的因素

壓實機械碾壓是實現(xiàn)壓實度的主要手段，所用的壓實機械對一定含水量下的填土壓實有很大的影響。填土壓實后的干密度與碾壓設(shè)備在其上施加的功有一定關(guān)系。當施工現(xiàn)場所用的碾壓設(shè)備的壓實功大于擊實試驗功時，就有可能造成壓實度超百現(xiàn)象。另外，在碾壓的過程中，每層填土厚度由碾壓試驗確定，但在實際施工中由于施工者的工藝水平不同，造成鋪土后的層厚與要求有誤差。如鋪土層過厚，則鋪土層底部達到壓實度要求時，其頂面壓實度可能會造成壓實度超百現(xiàn)象。

實踐經(jīng)驗證明：土基壓實時，在機具類型、土層厚度及行程遍數(shù)已選定的條件下，壓實操作時宜先輕后重、先慢后快、先邊緣后中間（超高路段等需要時，則宜先低后高）。壓實時，相鄰兩次的輪跡應(yīng)重疊輪寬的1/3，保持壓實均勻，不漏壓，對于壓不到的邊角，應(yīng)鋪以人力或小型機具夯實。壓實過程中，經(jīng)常檢查含水量和密實度，以達到符合規(guī)定壓實度的要求。

4.施工水平的不均勻性

施工水平的均勻性高低可以通過檢測數(shù)據(jù)的偏差系數(shù)Cv的大小來反映。Cv越大，施工水平的均勻性越差，施工管理水平越差；反之則越好?，F(xiàn)行規(guī)范壓實的評定標準檢驗評定段的壓實度代表值K（算術(shù)平均值的下置信界限）為：

式中：K均為檢驗評定段內(nèi)務(wù)測點壓實度的平均值；ta為分布表中隨測點數(shù)和保證率（或置信度a）而變的系數(shù)；S為檢測值的標準差；n為檢測點數(shù)；K0為壓實度標準值。其中S=Cv·k。

根據(jù)統(tǒng)計，施工質(zhì)量好的路基壓實度的偏差系數(shù)Cv約為3%，一般為4%，有時甚至超過5%。如某公路路基要求的壓實度K0=95%，保證率系數(shù)為95%，則檢測壓實度的測點數(shù)n為 6的情況下。另外，符合規(guī)范要求的壓實度平均值K均隨Cv的不同而有所不同。當Cv=0.04時，K均≥98.2；當Cv=0.05時，K均≥99.1；Cv=0.06時，K均≥99.9；Cv=0.07時，K均≥100.8。也就是說，施工水平的均勻性越差，施工管理水平越差，要想滿足規(guī)范的壓實度，單個點的檢測值越大，超過100%的幾率就越多。

5.檢測過程中引起的誤差

在用環(huán)刀法對施工現(xiàn)場進行取樣時，若土已經(jīng)超出環(huán)刀高度，繼續(xù)擊打環(huán)刀蓋，造成人為對土樣的擠壓，檢測結(jié)果會偏高。或者采集點經(jīng)過多次輾壓，使得檢測結(jié)果明顯大于100%。如果回填土中含有鈣質(zhì)結(jié)核，現(xiàn)場取樣可能會恰巧取到，這時現(xiàn)場干密度就會偏高很多。所以用環(huán)刀法檢測時，試驗完成后要把土環(huán)刀中取出，檢測是否有鈣質(zhì)結(jié)核。

表1 擊實試驗成果表

二、壓實度超百的控制措施

針對壓實度超百的各種成因分析，現(xiàn)提出幾點控制措施，盡量減少和避免壓實度超百現(xiàn)象的發(fā)生。

（1）在回填土料場的選取和管理上要嚴格把關(guān)，以防不同種類的土料相互混雜，盡量保證填筑土料的成分均勻。

（2）由于一般室內(nèi)擊實試驗的結(jié)果不能滿足工程實際的需要，所以應(yīng)對擊實所得的最大干密度進行數(shù)學(xué)修正，并根據(jù)理論計算推導(dǎo)出理論最大干密度。

（3）在正式施工前應(yīng)選取試驗場地進行試壓，對采用不同碾壓設(shè)備和碾壓方式的不同試驗場地進行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果確定合理的碾壓機械和碾壓方式。鋪土厚度應(yīng)小于壓實設(shè)備壓土?xí)r的作用深度，鋪得過厚，要壓多遍才能達到規(guī)定的密實度；鋪得過薄，也要增加機械的總壓實遍數(shù)。恰當?shù)匿佂梁穸饶苁雇练綁簩嵍鴻C械的功耗最少。

（4）提高施工隊伍的管理水平，加強施工隊伍質(zhì)量意識，增強施工技術(shù)人員的責任心、使命感。

（5）在檢測過程中，檢測人員應(yīng)嚴格按照規(guī)范章程要求進行操作，盡量減少人為因素對試驗結(jié)果的影響。

三、結(jié)語

產(chǎn)生壓實度超百的因素有很多，在壓實施工過程中應(yīng)根據(jù)壓實土體的應(yīng)用要求，確定合適的最大干密度值及最優(yōu)含水量，提出合理的壓實度設(shè)計指標，以科學(xué)的方法達到合理和經(jīng)濟的目的。施工過程中，嚴格按照規(guī)范進行施工，避免管理上、施工上的混亂。在實際檢測中應(yīng)根據(jù)具體情況，按照標準、規(guī)范和設(shè)計文件及有關(guān)的規(guī)定等進行嚴格質(zhì)量檢測■

（作者單位：安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 233000）