土方回填的質量管理與控制

王海超，喬愛龍，王運平

(河南潤安建設集團有限公司，河南 安陽 455000)

1 工程簡介

該工程為一座水閘工程，根據地質勘查報告，基面為級配不良的砂且存在地震液化問題，設計要求挖除換填為粉質粘土，滲透系數不大于1×10－5(cm/s)，有機質含量不大于20%，壓實系數不小于0.98，填筑之前用刨毛機將原土體表層深松3～5cm，以利于新舊土體結合，填筑時分層壓實，分層厚度不大于30cm。

2 施工過程

2.1 碾壓試驗階段

碾壓試驗之前，經業主、監理，選定土源，確定回填土料;根據試驗室土工試驗數據(最大干密度1.76，最優含水率14.0%)，在土方回填前，選擇試驗場地并整平清理，劃分為兩個鋪土區域Ⅰ和Ⅱ。

鋪土均為最大設計厚度0.3m(所選壓實機械的功效滿足要求)，確定含水率適中(根據經驗，手握土成團，較費勁，手掌無水印，土團自50cm高處落地成蒜瓣狀，自100cm高處落地松散)。

鋪土區域Ⅰ(10m×15m)采用推土機碾壓3遍，和鋪土區域Ⅱ(5m×5m)采用蛙式打夯機夯實4遍，經現場采用環刀取樣檢驗其壓實度均不能滿足要求，再次安排推土機碾壓至第4遍，蛙夯夯至第6遍，方能滿足壓實度0.98的要求，并委托有資質的實驗室檢測，具體結果如表1。

表1 碾壓試驗數據

2.2 回填土施工

基底驗收合格后，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，按要求開挖臺階處理)，鋪土前檢測含水率，結合天氣情況，如含水量過大，要翻曬，含水量過小，可適量灑水。

采用自卸汽車運土，裝載機鋪料，推土機平整、碾壓，人工配合撿去有害雜質，虛鋪厚度不超過0.3m，施工中嚴格檢測鋪土厚度(鋪土區確定幾個測點，鋪土前后由測量員和監理單位旁站監理共同確認、記錄)，鋪土厚度檢測合格后，安排推土機先平整穩壓1遍，再排壓4遍，搭接寬度為軌跡的1/2。靠近結構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，每層壓實后，按規范要求環刀取樣，其中現場自檢1～2個(自檢合格后，其他環刀試樣送實驗室)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滿足設計要求，分部驗收會議上，針對實驗室的環刀檢測結果存在質疑，根據擊實理論，當壓實功和壓實方法不變時，則土的干密度隨含水率的增加而增加，當干密度達到最大值時，含水率繼續增加，干密度反而減小，其中干密度的最大值為最大干密度，其對應的含水率為最優含水率，但該分部工程的環刀檢測數據反而存在以下問題。

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

(2)現場檢測的壓實度大于100%的不少，與擊實試驗本身的最大干密度相違背，不符合實際情況。

4 問題分析

4.1 試驗誤差

(1)粉質粘土是指有機物含量不超5%，當含有少量碎石時，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，最優含水量越小，就擊實試驗本身，一般在現場取一種土料來決定最大干密度和最優含水率，而現場的土料成分不均勻和存在一定的變化性，進行擊實，只能代表該類土的性質，具有大部分填土的代表性。

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

表2 最大干密度和最優含水率的關系［2］

(3)實驗室在進行擊實試驗過程中，不同的擊實標準、試樣制備、潤滑劑、余土高度、土的重復使用等因素，也會改變試驗的結果［3］。

4.2 現場人為因素

(1)可能存在采集點的多次碾壓，導致檢測結果大于100%。

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

(3)當壓實機具一定，碾壓遍數一定，荷載時間越長，土的壓實度越高。

(4)環刀按照一定的比例經檢測機構標定體積，均為200cm3，因此現場所用環刀體積均按照200cm3考慮所取得土樣的干密度，可能會因環刀體積的變化存在一定的誤差。

(5)環刀法是一種破壞性檢測，適用于不含骨料的細粒土，優點是設備簡單，操作方便，缺點是受土質限制，當環刀打入土中，產生應力使土松動，密實度有所降低，環刀壁越厚影響越大。

5 建議

(1)土方回填過程中，現場施工人員應該邊施工邊檢查壓實度，當壓實度遠大于要求值時，表明壓實度或土質發生了變化;當壓實度小于要求值時，表明壓實度不夠，針對這些情況，找出原因，及時的采取措施，如增加碾壓遍數、控制鋪土厚度和行車速度、改變碾壓機械或重新做標準擊實試驗等。

(2)填土壓實度的控制，可采用與現場施工設備擊實功相同的室內試驗，求出的最大干密度和最優含水率更能準確的指導現場施工。針對現場土質的復雜性和多變性，試驗數據不完全適用，但隨著碾壓遍數的增加，每遍碾壓后的沉降量越來越小，最后幾乎為0，這是一個確定的規律，因此，可以采取控制最終碾壓后的沉降值作為控制壓實度的輔助控制方法［4］。

(3)根據土的擊實理論求得的最大干密度是相對于標準擊實功下的最大干密度，是一個相對最大干密度，結合三相理論，可以推導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(是一個定值);

W——土的含水量(是一個百分數)。

當土料一定時，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。工程實踐中經常遇到檢測的干密度大于試驗中求得的最大干密度，相應的壓實系數大于1的現象，通過公式(1)可知，這是一種正常現象。

(4)回填土的壓實度的控制主要是施工過程中的控制，發現問題及時糾正，如果土方已按照要求施工完成，回填質量仍有異議，可以采取輕便動力觸探等方法進行復核。

6 結語

土方回填的壓實度控制是一個復雜的過程，施工前的碾壓試驗盡量取得多方面的參考數據，施工中要對土方的回填質量加強控制，及時檢查、糾偏。

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

［2］GB/T50123-1999．土工試驗方法標準［S］．

［3］陳輝，雷勝友．土的擊實試驗影響因素［J］．建筑科學與工程學報，2005，22(02):73-75．

［4］郭拴寧．壓實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．建筑地基處理技術規范［S］．