輕型和重型擊實試驗對比分析

王 棟

(山西省建筑設計研究院，山西太原 030013)

1 概述

多年建筑經驗表明，在進行土方的壓實作業過程中，正確的進行土體的壓實工作，在合理的參數指標基礎上，選擇合理的壓實方法，可以在保證達到較好壓實質量指標的條件下，大大的節省費用［1］。工程中常用壓實度來控制工地壓實質量［2］。將室內擊實試驗得到的土體最大干密度作為標準控制工地現場施工時所要求達到的干密度。室內擊實試驗是模擬工程實際情況，在室內利用擊實儀，將土體按照一定的標準試驗方法進行擊實，測定土體擊實后的干密度與含水量之間的關系，并確定最大干密度及最優含水量，從而在現場通過壓實度對壓實施工質量進行控制，檢驗施工過程中壓實度是否達到有關規定。事實上，土體在現場的碾壓或夯實與室內擊實試驗是有區別的。室內擊實試驗也分為標準輕型與重型兩種，二者反映的擊實能不同，得到的擊實曲線也不同。因此，有必要探討兩種擊實試驗之間的差異，為合理選擇擊實能與擊實方法提供參考。

2 輕型與重型擊實試驗

我國各行業對輕型和重型擊實試驗的擊實標準規定有所不同，但相差不大［3-5］。SL 237-1999土工試驗規程和GB/T 50123-1999土工試驗方法標準中擊實標準的規定基本相同，JTJ 051-93公路土工試驗規程中擊實標準在錘底直徑、落距、擊實筒尺寸和層擊數等方面與前二者有略微的差別。GB/T 50123-1999中輕、重型擊實標準有關參數見表1。

表1 輕、重型擊實標準參數

輕型擊實和重型擊實試驗的過程和步驟及有關區別如下:

1)取一定數量的風干土樣進行碾壓。其中輕型約20 kg，重型約為50 kg。2)將碾壓后的土樣過篩，輕型擊實試驗過5 mm篩，重型擊實試驗過20 mm篩。拌勻后測定土樣的風干含水率。3)根據塑限預估最優含水率，并制備一組至少5個以上不同含水率的試樣。每兩個含水率之間的差值約為2%，其中輕型擊實試驗的預估含水率中2個大于塑限，1個接近塑限，2個小于塑限。重型擊實試驗應至少有3個預估含水率小于塑限。按照公式:mw=來計算加水量。4)將一定質量的土樣按預定含水率均勻噴灑所需加水量，拌勻后密封、靜置備用。一般靜置的時間為一晝夜。5)將擊實儀置于堅實平整的地面上，在擊實筒內壁和地板上涂抹凡士林，連接擊實筒及護筒。將制備好的試樣按一定質量進行分層擊實。輕型擊實法每層土體質量約為600 g～800 g，分3層進行擊實，每層擊數為25。重型擊實法每層土體質量約為900 g～1 100 g，分5層進行擊實，每層56擊。注意每層交接面處應進行刨毛，并使得擊實完成后超出擊實筒頂的試樣高度不超過6 mm。6)刮平擊實筒頂部和底部的余土后秤取擊實筒連同試樣的質量，精確至1 g。7)取出試樣，從試樣中心處取一定質量的土樣進行含水率測定，稱量精確至0．01 g。試樣的含水率應取2個平行測定的結果。平行差不大于1%。8)對其余預配含水率下的試驗重復上述步驟。9)計算各不同含水率下擊實試樣的干密度，繪制擊實曲線，并測定最大干密度和最優含水量。

3 同種土在不同擊實方法下的擊實結果比較

試驗選用液限為16．1%，塑性指數為9．9%，比重為2．7的低液限粉土分別進行室內輕型和重型擊實試驗。試驗結果如表2和圖1所示。

表2 同種土輕型和重型擊實試驗結果

圖1 同種土在輕型和重型擊實下的擊實曲線

可見，同種土在不同的擊實方法下得到的最優含水量和最大干密度有較大的差異。隨著擊實能增加，最優含水量減小，最大干密度增大。從壓實度定義可以看出，室內擊實試驗得到的最大干密度對判別壓實質量是非常重要的參數。在進行壓實度的計算時，應特別注意得到最大干密度所采用的擊實標準。若現場擊實能大于室內擊實采用的擊實能，則會出現壓實度假性偏大，無法保證工程安全;反之若現場擊實能小于室內擊實采用的擊實能，雖可提高填筑時土體的安全性和穩定性，但卻會造成壓實度值偏低，難以達到規范要求而使得施工難度和工程造價大幅增加。

4 采用重型擊實標準控制路基壓實質量

有關試驗研究表明，各種不同類型的土體采取重型擊實方法得到的最大干密度均比輕型擊實方法得到的最大干密度要大，平均增大7% ～12%，且土體的塑性指數越高，最大干密度增大的幅值越大。近年來，隨著道路交通壓力的逐漸增大，提高路基壓實質量的要求迫不及待［6，7］。表3是我國在某一時期分別采取的以輕型和重型擊實為標準的最低壓實度要求。從表中可以看出，采用重型擊實標準的壓實度值雖比采用輕型標準的壓實度值小2%～3%，但由于重型擊實的最大干密度是輕型擊實最大干密度的1．07倍～1．12倍，因此按照重型擊實標準控制的壓實度要求計算的路基土在施工現場需達到的干密度仍然大于按輕型擊實控制的干密度。可見，采用重型擊實標準控制路基的壓實度質量，將提高實際壓實時土體的干密度，增加路基土的強度。

表3 不同擊實標準下的壓實度控制

5 結語

上述研究結果表明，同種土在重型擊實和輕型擊實下得到的擊實曲線不同，重型擊實得到的最大干密度大于輕型擊實得到的最大干密度，而前者的最優含水率小于后者的最優含水率。根據不同擊實標準判定土體的壓實質量存在較大的差異。現場壓實時，應注意采用與室內擊實試驗一致的擊實能，這樣計算的壓實度才具有真實的可比性。否則將造成壓實質量與實際不符，無法保證工程的安全性。此外，最大干密度和最優含水量對于路基壓實質量均具有重要的意義。隨著壓實機械的多樣化和壓實方法的不斷改進，研究最大干密度和最優含水量受這些因素的影響，將對準確控制填土壓實質量具有實際的工程意義。

［1］趙繼志，唐質勇．采用重型擊實標準提高路基壓實質量［J］．交通運輸工程學報，2004，4(2):14-18．

［2］任本杰，郭兆清．基于標準擊實試驗中值得注意問題的分析［J］．工程與建設，2006，20(3):241-243．

［3］GB/T 50123-1999，土工試驗方法標準［S］．

［4］SL 237-1999，土工試驗規程［S］．

［5］JTJ 051-93，公路土工試驗規程［S］．

［6］劉義新，魯教銀，吳 軍．輕型擊實與重型擊實在市政道路工程中的應用［J］．山西建筑，2007，33(30):293．

［7］鄭麗君．土的輕型與重型擊實試驗結果的統計分析［J］．巖礦測試，2006，25(3):297-298．