某引水總干改擴建工程填筑料試驗分析

楊志勇

某引水總干改擴建工程填筑料試驗分析

楊志勇

（新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局，烏魯木齊830000）

某引水總干渠一期二步改擴建工程，依據SL237—1999《土工試驗規程》對總干渠加高填筑料的工程特性進行了試驗。試驗材料是從總干渠K83～K127 km渠段填筑料場取得，通過試驗分析了解土料品類，并對土料進行擊實試驗和相對密度試驗，為填筑施工質量控制提出了合理的最大密度和相對密度控制指標。

土料；試驗；指標；分析

1 工程概況

北疆某供水工程總干渠渠道全長158 km，屬Ⅱ等工程。總干渠大部分地層為第三系、第三系地層屬內陸湖相積，呈層狀透鏡體和團塊狀分布，巖性以砂礫巖、砂巖、泥質砂巖、砂質泥巖、泥巖為主。砂質泥巖、泥巖占渠道總長21.6%，當砂質泥巖、泥巖中蒙脫石含量達7%以上，沿途表現出脹縮特征，蒙脫石含量越高，產生的膨脹率越大，對渠道造成的危害也越嚴重。總干渠斷面型式以梯形和弧形渠底斷面為主，為窄深式結構，設計流量68 m3／s，加大流量75 m3／s，渠深5.4～5.6 m，底寬4 m，邊坡系數1∶2，縱坡1／10000～1／12500。

2 料場情況

總干渠加高填筑土料試樣分別取自K83＋500右岸白砂巖料場、K85＋500左岸白砂巖料場、K105＋500白砂巖料場、K127黃砂料場。

3 試驗目的

1）通過顆粒分析試驗了解土料品類。

2）通過擊實試驗和相對密度試驗為填筑施工質量控制提出合理的最大密度和相對密度控制指標。具體見表1、表2。

表1 改擴建工程土的基本性質試驗成果表

4 顆粒分析試驗

土的基本工程特性與其顆粒級配有很大關系。如壓實的密度主要受到粒徑＜5 mm（以下稱含砂量）和＞5毫含量（以下稱含礫量）比例的影響。本次試驗共進行了4個土料的顆粒分析試驗。從結果看出各所取土樣的顆粒級配變化范圍較大，砂粒含量均在50%以上，粒徑＜0.075 mm含量在10%以內，屬于粗粒土中的砂類土。4個土樣中雖然含少量少，但對土的工程性質影響大。

表2 不同P5含量干密度計算表

5 擊實試驗

填筑料場的顆粒分析見圖1。

圖1 填筑料場顆粒分析曲線

本次試驗分別對K83、K85、K105、K127料場土料進行了擊實試驗。輕型擊實試樣顆粒最大粒徑為5 mm，擊實功能為592.2 kJ／m3。從擊實曲線看出，K83、K85、K105料場土料的干密度隨土的含水率而變化，說明該土具有凝聚性細粒土特性。而K127料場土料干密度隨含水率呈上下波動變化，具有無黏性土的性質。

由K83料場白砂巖土料＜5 mm粒徑最優含水量時最大干密度值達到1.94 g／cm3；施工單位及質檢中心現場測試＞5 mm粒徑含量（P5含量）在2%～5%，根據SL237—1999《土工試驗規程》［1］公式5.3.1，如按P5＝5%的校正最大干密度可達1.97 g／cm3。石子密度為2.68 g／cm3。

K85料場白砂巖土料＜5mm粒徑最優含水量時最大干密度值達到1.92 g／cm3；施工單位及質檢中心現場測試＞5 mm粒徑含量（P5含量）在15%左右，如按P5＝15%的校正最大干密度可達2.005 g／cm3。

K105料場白砂巖土料粒徑均＜5mm，基本無石子，最優含水量時最大干密度值僅達到1.88 g／cm3。

K127料場含＞5mm粒徑的顆粒較多，最大為38%。篩除5mm顆粒進行的擊實試驗。其最大干密度隨含水量變化呈現波動變化，具有無黏性土性質，故進行了顆粒＜5 mm土料的相對密度試驗。

6 相對密度試驗

從顆粒分析和擊實試驗看，K127料場黃砂土料具有礫質土性質，即最大干密度除了與最優含水量有關外還與含礫量有關。但考慮到現場土料的含水量較小為3%～4%，施工配水成本高，因此進行了風干土料的相對密度試驗。以便對目前按自然含水量施工的土料作評價。相對密度試驗目的是求出墊層料的最大和最小干密度后，從而根據設計要求的相對密度值，確定現場壓實干密度。一般含礫土的最大和最小干密度隨礫石含量而變化，而施工單位和質檢中心多次測試P5含量在30%左右，所以本次相對密度試驗依據SL237—1999《土工試驗規程進行》直接進行風干砂最大密度和最小密度試驗，并依據公式5.3.1計算P5（30%以內）在不同含量時的土料校正最大密度和校正最小密度。根據試驗結果繪制相對密度～干密度～礫石含量三因素相關圖。現場密度控制可根據設計相對密度和土料P5含礫量，利用三因素相關圖確定現場控制干密度。相對密度控制指標適用于無凝聚性土。

7 結 語

通過分析試驗，對一期二步改擴建工程填筑料特性有了比較深入的理性認識。填筑土料場隨著向下游推移，白沙巖的工程性質也產生變化。粗顆粒礫卵石變少，砂顆粒增加，最大干密度和最優含水量個料場也差別較大。根據對試驗成果的分析特提出如下建議：

1）根據設計地質單位意見，K83、K85、K105料場“白砂巖”按黏性土控制，即采用0.97的壓實度控制現場干密度。由于各料場石子含量不同，建議根據現場實測石子含量按校正后最大干密度控制施工質量，即按式5.3.1計算實際施工干密度。

2）通過相對密度試驗，得出K127黃砂料場相對密度～干密度～含礫量三因素相關圖，可作為施工現場干密度及相對密度控制依據。

3）鑒于現場土料含水量均小于最優含水量，對各料場均在天然含水的條件下進行增加壓實功能的碾壓試驗，確定合理碾壓參數，進而保證施工質量。

［1］南京水利科學研究院.SL237—1999土工試驗規程［S］.北京：中國水利水電出版社，1999.

TU41

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1007-7596（2015）07-0063-02

2015-06-28

楊志勇（1978-），男，山東臨沂人，工程師。