壩體填筑粗粒土現(xiàn)場干密度碾壓對比試驗分析

翟欽

【摘要】進(jìn)行水利工程粗粒土干密度試驗工作時，要根據(jù)試驗原則，注意水利工程粗粒土細(xì)節(jié)性問題，解決工程中存在的地質(zhì)安全隱患，保證工程整體安全。工作人員需要在粗粒土干密度碾壓對比試驗應(yīng)用中表現(xiàn)出較高的專業(yè)水準(zhǔn)的同時，還要更多的參考水利工程實際情況，盡最大努力將粗粒土現(xiàn)場干密度碾壓對比試驗工作做到最好，最大程度的保證水利工程地質(zhì)的適應(yīng)性。

【關(guān)鍵詞】水利工程；粗粒土；干密度碾壓對比試驗

前言

隨著城市生活對水利工程的需求逐漸增大，保障水利工程的施工質(zhì)量和施工效率已成為社會百姓關(guān)注的熱點和重點。因此，對水利工程粗粒土現(xiàn)場干密度試驗中存在的不足進(jìn)行完善，明確水利工程粗粒土現(xiàn)場干密度試驗現(xiàn)狀和方式。在本文中，筆者根據(jù)工作經(jīng)驗和對相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)，進(jìn)行對新疆吐魯番市二塘溝水庫壩體粗粒土現(xiàn)場干密度碾壓對比試驗方法進(jìn)行探討。希望給予相關(guān)行業(yè)的工作人員一定的啟發(fā)。

1、干密度試驗研究

現(xiàn)階段，對粗粒土最大干密度的處理方法，從事這方面的研究人員一般都會從技術(shù)層面進(jìn)行試驗研究工作。在進(jìn)行試驗工作時，操作的目的一般為核實壩料設(shè)計填筑標(biāo)準(zhǔn)的合理性和可行性、確定滿足設(shè)計指標(biāo)要求的各區(qū)壩料的施工參數(shù)及質(zhì)量控制參數(shù)、檢驗所選用的壓實機械的適用性及其性能的可靠性、研究確定壩料填筑的施工工藝，為制定填筑施工的實施細(xì)則確定依據(jù)等等。試驗過程中參考《碾壓式土石壩施工規(guī)范》、《水利水電工程粗粒土試驗規(guī)程》等等，更加合理的進(jìn)行試驗工作。

2、粗粒土干密度試驗研究

2.1 試驗步驟及方法

首先要進(jìn)行平整場地，對試驗場地的基面進(jìn)行壓實處理，以減少基層對碾壓試驗的影響。其次在選擇壓實機械設(shè)備時，選擇20t以上自行式振動碾，行走速度0-12km/h再確定平料，在試驗料堆旁立好高度標(biāo)桿，主要采用裝載機平料，但根據(jù)現(xiàn)場情況，如果細(xì)粒料不宜使用裝載機平料時，則使用人工后退法進(jìn)行平料，使其滿足試驗要求的厚度和平整度，并進(jìn)一步采用水準(zhǔn)儀檢測鋪層厚度，測點間距2m，測量標(biāo)尺最小刻度1mm，層厚測量在堆石料靜碾2遍后進(jìn)行，沉降量測量每碾壓2遍進(jìn)行一次。然后在進(jìn)行碾壓時，需要用白灰標(biāo)出各試驗區(qū)域和單元，以及碾壓等機械行走路線。振動碾在碾壓試驗區(qū)2m以外處起振到正常工況下，在專人指揮下進(jìn)場，按進(jìn)退錯距法碾壓，控制在2km/h范圍內(nèi)，碾跡重疊控制在10-15cm以內(nèi)。同時，還要采用灌砂法進(jìn)行密度測定，試坑直徑以填筑料直徑為主，深度為單層碾壓層厚度。采用方格網(wǎng)篩人工篩分法進(jìn)行級配分析，將從密度坑挖出的料全部篩分。最后，工作人員還要對碾壓前后均測量填筑層面的高程進(jìn)行測量，并計算每層不同碾壓遍數(shù)的沉降量。

2.2 碾壓試驗

2.2.1 場地處理

由于該試驗段為原河床段，地基為砂卵石地基，依據(jù)壩址填筑基礎(chǔ)面處理設(shè)計要求對原地面進(jìn)行碾壓平整，保證基礎(chǔ)面平整密實，相對高差小于10cm。

2.2.2 測量放線

按試驗大綱要求，對碾壓試驗場地邊線進(jìn)行放線，放好護(hù)樁和水準(zhǔn)點，測量基礎(chǔ)面高程。

2.2.3 攤鋪整平

壩體填料采用自卸汽車倒車卸料攤鋪，推土機整平。在碾壓試驗條帶兩側(cè)邊線處插鋼筋拉線，保證虛鋪厚度平整均勻、準(zhǔn)確。整平過程中對局部不平及集料處用人工進(jìn)行整平，確保填料均勻、平整。

2.2.4 整平后的高程測量

整平后再次進(jìn)行高程測量，復(fù)核虛鋪厚度，并進(jìn)行調(diào)整。壓實完畢后，最后再測量高程一次，記錄好數(shù)據(jù)。測量時采用定點測量控制樁測點位置，以保證各測點是攤鋪前所測的各點。

2.2.5 碾壓

碾壓機械采用XS261型壓路機進(jìn)行振動碾壓。碾壓順序從邊側(cè)向中間進(jìn)退錯距碾壓，先靜壓一遍壓下凸起塊石，后振碾進(jìn)行碾壓，橫向接頭輪跡重疊不小于40cm。做到無漏壓、無死角、壓實均勻。振動壓路機運行速度2km/h。

2.2.6 檢測

每層填筑壓實后，按規(guī)定檢測項目進(jìn)行檢測。檢測完成后進(jìn)行下一層施工。

但是，在得出試驗結(jié)果時，還需要注意的時，經(jīng)過試驗所得出的試驗結(jié)果，不一定就是完全準(zhǔn)確的，其存在誤差的可能性也是非常大的。只有在試驗過程中，具有針對性的選擇試驗方式，才能做到最大限度的降低試驗誤差額度。這一準(zhǔn)則在本次試驗工作中也不例外，應(yīng)用兩點確定一直線的思想進(jìn)行延伸，加強試驗兩點數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，但是，如果該兩點數(shù)據(jù)本身就存在誤差的話，那么在延伸的過程中會造成誤差的再次累積，使得外推結(jié)果偏離實際結(jié)果的情況將越來越嚴(yán)重。

建議在試驗過程中采用以下方法以消除累積誤差：

如果料含量較低（低于總料的20%），可進(jìn)行剔除料后剩余土料級配的一組最大干密度試驗，然后進(jìn)行試驗范圍內(nèi)能剔除最多粗料后的剩余土料級配的一組最大干密度試驗，以該兩組試驗結(jié)果進(jìn)行外推，求得原級配料的最大干密度，這樣處理能最大限度的降低積累誤差。原因是外推時，外推量不大，即使試驗存在一定誤差，由于外推量小，累積誤差也較小，一般可滿足要求。另外，外推誤差的大小與使用外推的兩點在整個外推中所占百分比有關(guān)，所占百分比越大，外推越精確，故應(yīng)盡量使用兩點間百分含量差距最大的試驗數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行外推。

如果料的含量較大，無法滿足第一點的要求時，可在剔除土后的土料范圍內(nèi)，盡量多級的進(jìn)行剔除法試驗，使試驗數(shù)據(jù)點盡量多，采用盡量多的試驗數(shù)據(jù)點進(jìn)行直線擬合，將擬合直線進(jìn)行外推，從而提高外推精度。原因是，試驗數(shù)據(jù)點的誤差是隨機的，數(shù)據(jù)越多，擬合直線越精確，從而達(dá)到降低累積誤差的效果。

2.3 試驗結(jié)果分析

2.3.1 碾壓遍數(shù)與相對密度的關(guān)系

從試驗結(jié)果看出，在鋪料厚度一定的條件下，相對密度隨碾壓遍數(shù)的增加而增加。在壩殼料碾壓6遍到8遍時的相對密度增加幅度較明顯，碾壓8遍到10遍時的相對密度雖有所增加但是增加幅度變化不明顯，也就是說石料在碾壓8遍時最為合理、經(jīng)濟，并且相對密度可以滿足設(shè)計要求，已基本達(dá)到了最佳密實狀態(tài)，即使增加碾壓遍數(shù)，密度值也不會過大的增加。

2.3.2 碾壓遍數(shù)與沉降率的關(guān)系

從試驗結(jié)果來看，碾壓遍數(shù)與沉降率具有良好的正相關(guān)關(guān)系，碾壓遍數(shù)增加，開挖料沉降率亦增大，同時，隨著碾壓遍數(shù)的增加，沉降率增加幅度逐漸減緩。膜下墊層料虛鋪20cm厚度碾壓遍數(shù)超過4遍后，沉降曲線明顯變緩，說明此時填料已比較密實，繼續(xù)碾壓作用不大。壩殼料虛鋪80cm厚度碾壓遍數(shù)超過8遍后，沉降曲線明顯變緩，說明此時填料已比較密實，繼續(xù)碾壓作用不大.

2.3.3 鋪料厚度與相對密度的關(guān)系

從試驗過程結(jié)果可以看出相同碾壓遍數(shù)情況下，隨著鋪料厚度的減小，相對密度在逐漸增加，鋪料厚度從100cm到80cm時的相對密度增加規(guī)律較明顯，鋪料厚度從80cm到60cm時的相對密度增加幅度不太明顯。同時，壩殼料在鋪料厚度為100cm，碾壓遍數(shù)盡管達(dá)到10遍時，壩殼料干密度平均值可達(dá)到2.28 g/cm3，但是相對密度值平均值為0.82，不能滿足設(shè)計要求；在鋪料厚度為80cm，碾壓6遍時，盡管干密度平均值達(dá)到2.28 g/cm3，但相對密度為0.79，未能滿足設(shè)計要求，碾壓8遍時，壩殼料干密度平均值2.30 g/cm3，相對密度0.88，碾壓10遍時，干密度平均值2.30g/cm3，相對密度0.89，干密度未發(fā)生改變，相對密度值稍有增加且能滿足設(shè)計要求；在鋪料厚度為60cm，碾壓6遍時，盡管干密度平均值達(dá)到2.30 g/cm3，但因礫石含量基本在最優(yōu)區(qū)域而相對密度只有0.81，未能滿足設(shè)計要求，碾壓8遍時，壩殼料干密度平均值2.28 g/cm3，相對密度0.89，碾壓10遍時，干密度平均值2.29g/cm3，相對密度0.90，相對密度值均能滿足設(shè)計要求。證明了振動碾的振動力以壓實波的方式向填筑層內(nèi)傳播，振動壓力隨深度的增加逐漸減弱，壓實功能降低。因此，鋪料厚度對壓實效果影響很大，從碾壓試驗成果表中可以看出，在現(xiàn)有機械情況下，壩殼料鋪料厚度增大后即使增加碾壓遍數(shù)，碾壓后干密度和相對密度也難以達(dá)到設(shè)計要求。

3、增強試驗結(jié)果的準(zhǔn)確度

3.1 增加粗粒土干密度試驗操作管理人員水平

要知道，粗粒土干密度試驗工作是一項具有系統(tǒng)性的工作，所需要的工作人員，也是必須具有完善的地質(zhì)學(xué)理論知識和試驗設(shè)備實際操作水平的高素質(zhì)人才。參與粗粒土干密度試驗的工作人員還要遵守最基本的職業(yè)操守，對于干密度試驗工作的每一個細(xì)節(jié)都能認(rèn)真對待。反復(fù)思考、反復(fù)平衡，認(rèn)真仔細(xì)的進(jìn)行試驗工作。對好的試驗方式要及時的進(jìn)行記錄和完善，對有瑕疵的試驗方式要進(jìn)行改進(jìn)，并在以后的工作中避免。另外，進(jìn)行粗粒土干密度試驗的工作人員還需要有先進(jìn)的思想，因為現(xiàn)階段粗粒土干密度試驗方法的更新?lián)Q代速度較快，試驗人員必須有快速適應(yīng)的能力。最大程度的保證水利工程粗粒土干密度試驗的有效和可靠。

3.2 逐漸提高干密度試驗技術(shù)

當(dāng)今時代是高科技的時代，是技術(shù)的時代，要想干密度試驗工作越來越先進(jìn)，還需要對于粗粒土干密度試驗技術(shù)水平逐漸提高，加強相關(guān)研究工作。提高社會各階層對于粗粒土干密度試驗技術(shù)的認(rèn)識和要求，其試驗檢測單位也加強對其的重視性，保證相關(guān)粗粒土干密度試驗技術(shù)水平逐漸提高，以及促進(jìn)粗粒土干密度試驗技術(shù)的科學(xué)含量和先進(jìn)性也同樣不斷提高。才能促進(jìn)粗粒土干密度試驗整體的科學(xué)含量和先進(jìn)性、可靠性、有效性不斷提高。

3.3 嚴(yán)格選用試驗設(shè)備

試驗設(shè)備作為保障工程試驗檢測質(zhì)量的根本，必須要加強對其的管理。水利工程施工會涉及到眾多領(lǐng)域，在購置試驗設(shè)備時要考慮到其試驗設(shè)備對于水利工程的適用情況以及購買經(jīng)費是否充足的問題。最終選擇那些試驗設(shè)備必須是購價適中、試驗設(shè)備維修簡單、運行效率高、性能較好的試驗設(shè)備，購買后對于其使用管理也要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督。通過對工程試驗設(shè)備管理程度的提高，有效保證粗粒土干密度試驗質(zhì)量。所以，相關(guān)工作人員在進(jìn)行檢查試驗設(shè)備時，一要檢查是否符合施工標(biāo)準(zhǔn)，二要檢查是否質(zhì)量達(dá)標(biāo)，三要檢查試驗設(shè)備基本性能。

3.4 制定合理的粗粒土干密度試驗計劃

制定合理的試驗流程也是有利于完善工程的有力途徑，制定一份科學(xué)有效的試驗流程在保證水利工程工程順利進(jìn)行中占據(jù)重要位置。首先要求工作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，其次根據(jù)工程數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗計劃的制定。使試驗工程可按照合理的試驗流程，保障水利工程試驗工作的效率，進(jìn)一步對試驗工程的工作質(zhì)量進(jìn)行保證。

結(jié)束語

在21世紀(jì)，我國水利工程將會面臨更多的挑戰(zhàn)，需要更積極地去認(rèn)真完善粗粒土干密度試驗工作，研發(fā)出適合我國水利工程粗粒土試驗的先進(jìn)技術(shù)。現(xiàn)階段，我國粗粒土干密度試驗技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用已十分廣泛，只有根據(jù)給施工工程的要求，加強粗粒土干密度試驗質(zhì)量，改善以往的存在的問題，從而建立一個完整高效的粗粒土干密度試驗的系統(tǒng)，促進(jìn)城市中水利工程的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)水利工程地質(zhì)的安全性和質(zhì)量性的提高。

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