可變能量動力觸探儀在回填碾壓試驗中的應用研究

楊 萍，楊慶義

（山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250013）

便攜式可變能量動力觸探儀（PANDA儀）由法國帕斯卡大學研制，法國Solsolution公司制造。該儀器在法國廣泛應用于回填土的密實度檢測（法國檢測標準編：XP P 94－105），并已應用于諸如已有建筑物地基、隧道和大型設備難以進點就位的各類工程勘察。

便攜式可變能量動力觸探儀從原理、儀器的設計、數據采集及數據處理都與傳統的恒定能量動力觸探試驗有一定的區別，它充分利用了現代計算機技術，具有輕便、操作簡單、自動化程度高、精度高等特點，以其可變輕巧的動能裝置代替笨重的勢能裝置，在現代巖土工程勘測設備中具有一定的先進性。該儀器主要針對顆粒粒徑范圍為0～50 mm的淺層土體（4～8 m深）進行勘探，測定地基土的密實度、承載力等主要參數，檢測各類回填土在施工期間及施工后的密實度，是較理想的輕便型檢測儀器。

利用PANDAN儀在某電廠利用粉煤灰筑壩碾壓試驗中，以其試驗結果準確、迅速、直觀等特點，取得了良好的效果。

1 工程實例

某電廠貯灰場即將貯滿，為解決庫容問題，同時考慮到減少占地、庫內粉煤灰的綜合利用等原因，決定利用庫內存灰對原有灰壩進行加高。由于粉煤灰結構、狀態、顆粒成分的特殊性，勘測、試驗除采用常規的鉆探、取土、標貫外，還增加了PANDA儀現場試驗，現場在鉆孔間沉積的粉煤灰上，按鋪料厚度的不同和碾壓次數的不等，共布置碾壓試驗場8個，布置66個PANDA儀試驗點，在原始沉積的粉煤灰上布置7個PANDA儀試驗點。

2 試驗結果分析與整理

在碾壓前、后，PANDA儀試驗數據出現明顯的變化。在原始沉積的粉煤灰qd曲線中，qd值在垂直方向上有極大的不均勻性，所得到的qd值為0.61～82 MPa，數值范圍相差極大，存在著工程軟弱面；而按不同的鋪料厚度、碾壓次數、含水量分別進行的試驗場地的qd曲線，qd值在垂直方向上較為均勻，其范圍值為2.30～11.0 MPa，無軟弱面存在，有利于灰壩的工程穩定性。

為了保證粉煤灰筑壩的質量，取得較理想的壓實效果，對粉煤灰按不同的鋪料厚度、碾壓次數、含水量等進行碾壓試驗。試驗結果見表1。

從表1的錐頭動力阻力qd的統計結果可以看出，qd的大小與填料厚度成反比，與碾壓次數成正比。對不同的填料厚度，碾壓4次所獲得的qd較之碾壓6次和8次的小，碾壓效果不好。對于碾壓6次和8次的試驗，填料厚度為0.30 m和0.50 m時均能獲得較好的效果。對于填料厚度為0.70 m時，根據試驗曲線分析，碾壓后的密實度不均勻，其壓實效果不易控制，曲線波動較大。因此，從施工速度、壓實效果和經濟方面綜合分析，以填料厚度0.50 m、碾壓6次為施工控制參數為宜。

表1 碾壓試驗統計結果

在場地粉煤灰碾壓后含水量與干密度關系中，含水量與干密度之間具有很好的相關性，在試驗用的粉煤灰的含水量范圍內，干密度與含水量成反比，而且這種相關性明顯的超過鋪料厚度、碾壓次數與干密度的相關性。盡管鋪料厚度和碾壓次數不同，但就一般情況而言，含水量小于40%，干密度就大于1 g/cm3，含水量越小，干密度越大，壓實效果越好。因此，施工時，要想獲得較好的壓實效果，控制含水量是關鍵性的因素。

本次在現場試驗中還發現，即使雨水過后，只要場地不積水，仍可進行施工。這也說明粉煤灰的可施工性。此一點，較之黏性土回填施工時含水量難控制的情況，有很大的優點。根據粉煤灰現場碾壓試驗和室內擊實試驗所反映出的壓實特性，粉煤灰在壓實時，與一般土相比，其控制含水量范圍可適當放寬在26.0%～35.0%之間。

通過結合粉煤灰物理力學性質、擊實試驗、現場碾壓試驗，考慮到施工難度、施工周期與施工質量等因素，粉煤灰筑壩的最優碾壓方案為：以填料厚度為0.50 m，碾壓次數為6次，填料含水量控制在26.0%～35.0%，其壓實效果可達到干密度pd＞1.05 g/cm3，qd＞5 MPa。按照上述碾壓方案進行灰壩施工，并在每完成3層粉煤灰碾壓后，及時進行PANDA儀測試，經多次現場檢測結果表明，總體的碾壓效果與試驗效果相同，有的甚至要超過試驗效果。由于含水量難以完全控制在 26.0%～35.0%范圍內，使個別施工段碾壓效果達不到設計要求，qd曲線表明在檢測點處明顯存在著垂直向的不均勻性，qd值大部分處在否定區內，碾壓密實度欠佳，經過控制含水量后進行復壓，經復壓后的qd曲線表明碾壓較均勻，碾壓密實度較前有明顯提高，均在肯定區內，經現場多次檢測，其qd值及干密度pd值均達到設計要求，保證了整個壩體加高工程的施工質量。

3 結束語

便攜式可變能量動力觸探儀在粉煤灰碾壓試驗中取得了良好的經濟效益和社會效益。以其試驗結果直觀、準確、有效，贏得了業主、設計單位及施工單位的好評，并具有攜帶方便、自動化程度高、精度高等特點，在巖土工程勘測及回填土的密實度質量檢測、電力建設中的灰場的灰壩施工質量檢測、基槽的檢驗等工程中都具有廣泛的應用前景。