復(fù)雜地質(zhì)條件下壓實度檢測方法的改進

齊文 丁一 岳亞軍

0 引言

在土石方工程中,填筑體以土為骨架,水、氣充填在土石顆粒的孔隙中。通常,對土體進行夯實和碾壓使大小土塊、土顆粒重新排列,將部分水和空氣排出,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的結(jié)果是單位體積內(nèi)土顆粒增加,單位體積的密度增大,減小孔隙率,稱之為壓實[1]。土石方工程上衡量填筑體的壓實程度,是施工現(xiàn)場實際達到干密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗得到最大干密度的比值百分數(shù)為壓實度。由于回填料結(jié)構(gòu)層次等因素的不同,確定室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)密度的方法也多樣化,有些方法需在實踐中進一步完善。

1 回填料的多樣性

廣西河池機場位于河池市的西北方向,地處南丹縣與河池市交界的八步村見塘山的高坡臺地與棟梁山之間的山梁上,場址區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,主要挖方區(qū)地質(zhì)情況包含:雜填土、硬塑狀含角礫粉質(zhì)黏土、強風(fēng)化頁巖、泥巖粉砂巖、中風(fēng)化灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、頁巖、微風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r、微風(fēng)化灰?guī)r等,而且以微風(fēng)化灰?guī)r居多,大粒徑石料占有很大比例。

2 常用壓實度檢測方法

對黏性土、砂性土和碎礫石土,常用檢測方法有灌沙法、灌水法、環(huán)刀法。這三種方法都通過最佳含水量和最大干密度進行控制,該數(shù)據(jù)使用擊實試驗獲得。最大干密度是指在標(biāo)準(zhǔn)擊實曲線(駝峰曲線)上最大的干密度值,該值對應(yīng)的含水量即為最佳含水量[2]。

3 固體體積率控制壓實度檢測標(biāo)準(zhǔn)

最大干密度指標(biāo)的計算是建立在均質(zhì)填料的基礎(chǔ)上,即材質(zhì)是同種級配的土石混合填料。而對于爆破碎石填料,即使粗料含量相同,由于巖石顆粒密度的變化,不同巖石含量變化同樣會引起最大干密度值產(chǎn)生變化。對于高填方工程,出現(xiàn)不同巖質(zhì)的混合填料是不可避免的:一方面由于巖石的種類和級配不同,造成批次填料中的巖石在挖運堆填過程中形成搭配比例的波動;另一方面,山體巖石本身在其形成過程中存在差異(厚薄相間巖層、軟弱夾層、巖性差異等),造成爆破后巖塊顆粒密度變化較大[3]。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范及相類工程經(jīng)驗,盡管確定的壓實干密度上下波動較大,但固體體積率相對較為穩(wěn)定和有規(guī)律。因此在本工程試驗中,引入固體體積率的概念,以便更有效的進行施工質(zhì)量控制。

試驗段采用全料浮稱法進行固體體積率室內(nèi)試驗。

3.1 試驗原理

1)固體體積率的概念[4]。

固體體積率為現(xiàn)場開挖試坑中試料固體的體積與試坑體積之比。

其中,V固為試料固體的體積;V為試坑體積。

固體體積率的另外一種計算公式如下:

其中,ρ為開挖試坑填料的堆積干密度;ρd為開挖試坑填料的顆粒加權(quán)視密度。

2)全料浮稱法的原理。

全料浮稱法是將JTG E40-2007公路土工試驗規(guī)程、GB/T 50123-1999土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)中浮稱法和體積排開法相結(jié)合的一種試驗方法[6]。試坑的體積通過現(xiàn)場灌水法試驗獲得,由于水的密度為1 g/cm3,所以現(xiàn)場試坑灌水的質(zhì)量即為試坑的體積。現(xiàn)場試料的體積 V料=V固+V水,根據(jù)體積排開法原理,浮稱法室內(nèi)試驗時,烘干試料浮稱前后試料重量之差即為固體排開體積。如果使用未烘干填料進行浮稱,浮稱前后試料重量差再扣除所浮試料含水體積為所浮試料固體體積。

3)全料浮稱法誤差分析。

全料浮稱法室內(nèi)試驗中,誤差主要由儀器誤差、讀數(shù)誤差和取樣袋引起的液面變化誤差三部分構(gòu)成。其中儀器誤差為系統(tǒng)誤差,不可避免。讀數(shù)誤差采取一次試驗由同一個實驗員讀數(shù)來減小。取樣袋引起的誤差分析如下:

按現(xiàn)場試料較高含水量5%,試料質(zhì)量為100 kg進行誤差分析。100 kg試料分為3袋,一個取樣袋浮稱過程中引起的液面高度變化為0.1 L,100 kg試料累計液面變化0.3 L,100 kg試料排開體積約為38 L,實驗過程中取樣袋引起的累計誤差為0.8%,在試驗允許誤差范圍內(nèi)。

3.2 室內(nèi)試驗步驟

3.2.1 含水量試樣浮稱

1)將含水量試樣重新稱取重量,以排除試樣再將帶回含水量試樣進行全料烘干,直至恒重(一般情況烘干6 h～8 h);2)烘干后用電子鉤秤吊起,待穩(wěn)定后讀數(shù)稱重;3)將烘干后試樣沒入水中,確保試料不沉底、不碰壁,浸泡范圍以水沒過試料為準(zhǔn),浸泡過程中晃動試料,以排除氣泡并使水充分填充試料,待電子鉤秤讀數(shù)穩(wěn)定后讀取試料浮重量;4)將浮稱試料吊起,待水分排干后,卸除試料,進行下一組試料浮稱。

3.2.2 試坑剩余試料浮稱

1)稱取每一袋試料重量 M1,M2…。

2)按烘干試樣浮稱法進行浮稱試驗,讀取試料浮重量 M′1,M′2…。

3)計算固體率。

3.3 數(shù)據(jù)分析

1)含水量。

2)測含水量用烘干試樣。

3)剩余未烘干試樣。

4)試料固體體積。

5)固體體積率。

4 結(jié)語

在機場建設(shè)過程中,土石方工程的壓實度是施工質(zhì)量管理的最為重要的指標(biāo)之一,在高填方機場更是如此。壓實度的檢測要依據(jù)規(guī)范嚴格執(zhí)行,及時根據(jù)不同的回填料,對檢測標(biāo)準(zhǔn)中最大干密度進行調(diào)整,不能造成不必要的復(fù)檢和超密現(xiàn)象。這對于保證施工質(zhì)量和加快施工進度有著極其重要的作用和意義。

[1]喬志琴.公路工程試驗檢測[M].北京:人民交通出版社,2007.

[2]陸鼎中,程家駒.路基路面工程[M].上海:同濟大學(xué)出版社,1995.

[3]劉 宏.四川九寨黃龍機場高填方地基變形與穩(wěn)定性系統(tǒng)研究[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2006.

[4]張 超.路基路面試驗檢測技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2004.

[5]劉 芳.影響路基壓實度因素的淺析[J].山西建筑,2008,34(3):295-296.

[6]喬志琴.公路施工試驗檢測[M].北京:人民交通出版社,2007.