壩體填筑粗粒土現場干密度碾壓對比試驗分析

翟欽

【摘要】進行水利工程粗粒土干密度試驗工作時，要根據試驗原則，注意水利工程粗粒土細節性問題，解決工程中存在的地質安全隱患，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用中表現出較高的專業水準的同時，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的適應性。

【關鍵詞】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量和施工效率已成為社會百姓關注的熱點和重點。因此，對水利工程粗粒土現場干密度試驗中存在的不足進行完善，明確水利工程粗粒土現場干密度試驗現狀和方式。在本文中，筆者根據工作經驗和對相關專業的學習，進行對新疆吐魯番市二塘溝水庫壩體粗粒土現場干密度碾壓對比試驗方法進行探討。希望給予相關行業的工作人員一定的啟發。

1、干密度試驗研究

現階段，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層面進行試驗研究工作。在進行試驗工作時，操作的目的一般為核實壩料設計填筑標準的合理性和可行性、確定滿足設計指標要求的各區壩料的施工參數及質量控制參數、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則確定依據等等。試驗過程中參考《碾壓式土石壩施工規范》、《水利水電工程粗粒土試驗規程》等等，更加合理的進行試驗工作。

2、粗粒土干密度試驗研究

2.1 試驗步驟及方法

首先要進行平整場地，對試驗場地的基面進行壓實處理，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桿，主要采用裝載機平料，但根據現場情況，如果細粒料不宜使用裝載機平料時，則使用人工后退法進行平料，使其滿足試驗要求的厚度和平整度，并進一步采用水準儀檢測鋪層厚度，測點間距2m，測量標尺最小刻度1mm，層厚測量在堆石料靜碾2遍后進行，沉降量測量每碾壓2遍進行一次。然后在進行碾壓時，需要用白灰標出各試驗區域和單元，以及碾壓等機械行走路線。振動碾在碾壓試驗區2m以外處起振到正常工況下，在專人指揮下進場，按進退錯距法碾壓，控制在2km/h范圍內，碾跡重疊控制在10-15cm以內。同時，還要采用灌砂法進行密度測定，試坑直徑以填筑料直徑為主，深度為單層碾壓層厚度。采用方格網篩人工篩分法進行級配分析，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行測量，并計算每層不同碾壓遍數的沉降量。

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，依據壩址填筑基礎面處理設計要求對原地面進行碾壓平整，保證基礎面平整密實，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行放線，放好護樁和水準點，測量基礎面高程。

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邊線處插鋼筋拉線，保證虛鋪厚度平整均勻、準確。整平過程中對局部不平及集料處用人工進行整平，確保填料均勻、平整。

2.2.4 整平后的高程測量

整平后再次進行高程測量，復核虛鋪厚度，并進行調整。壓實完畢后，最后再測量高程一次，記錄好數據。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型壓路機進行振動碾壓。碾壓順序從邊側向中間進退錯距碾壓，先靜壓一遍壓下凸起塊石，后振碾進行碾壓，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，按規定檢測項目進行檢測。檢測完成后進行下一層施工。

但是，在得出試驗結果時，還需要注意的時，經過試驗所得出的試驗結果，不一定就是完全準確的，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。這一準則在本次試驗工作中也不例外，應用兩點確定一直線的思想進行延伸，加強試驗兩點數據的準確性，但是，如果該兩點數據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，使得外推結果偏離實際結果的情況將越來越嚴重。

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%），可進行剔除料后剩余土料級配的一組最大干密度試驗，然后進行試驗范圍內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，以該兩組試驗結果進行外推，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，所占百分比越大，外推越精確，故應盡量使用兩點間百分含量差距最大的試驗數據結果進行外推。

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，盡量多級的進行剔除法試驗，使試驗數據點盡量多，采用盡量多的試驗數據點進行直線擬合，將擬合直線進行外推，從而提高外推精度。原因是，試驗數據點的誤差是隨機的，數據越多，擬合直線越精確，從而達到降低累積誤差的效果。

2.3 試驗結果分析

2.3.1 碾壓遍數與相對密度的關系

從試驗結果看出，在鋪料厚度一定的條件下，相對密度隨碾壓遍數的增加而增加。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、經濟，并且相對密度可以滿足設計要求，已基本達到了最佳密實狀態，即使增加碾壓遍數，密度值也不會過大的增加。

2.3.2 碾壓遍數與沉降率的關系

從試驗結果來看，碾壓遍數與沉降率具有良好的正相關關系，碾壓遍數增加，開挖料沉降率亦增大，同時，隨著碾壓遍數的增加，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，繼續碾壓作用不大。壩殼料虛鋪80cm厚度碾壓遍數超過8遍后，沉降曲線明顯變緩，說明此時填料已比較密實，繼續碾壓作用不大.

2.3.3 鋪料厚度與相對密度的關系

從試驗過程結果可以看出相同碾壓遍數情況下，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，碾壓遍數盡管達到10遍時，壩殼料干密度平均值可達到2.28 g/cm3，但是相對密度值平均值為0.82，不能滿足設計要求；在鋪料厚度為80cm，碾壓6遍時，盡管干密度平均值達到2.28 g/cm3，但相對密度為0.79，未能滿足設計要求，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，干密度未發生改變，相對密度值稍有增加且能滿足設計要求；在鋪料厚度為60cm，碾壓6遍時，盡管干密度平均值達到2.30 g/cm3，但因礫石含量基本在最優區域而相對密度只有0.81，未能滿足設計要求，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，在現有機械情況下，壩殼料鋪料厚度增大后即使增加碾壓遍數，碾壓后干密度和相對密度也難以達到設計要求。

3、增強試驗結果的準確度

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性的工作，所需要的工作人員，也是必須具有完善的地質學理論知識和試驗設備實際操作水平的高素質人才。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操守，對于干密度試驗工作的每一個細節都能認真對待。反復思考、反復平衡，認真仔細的進行試驗工作。對好的試驗方式要及時的進行記錄和完善，對有瑕疵的試驗方式要進行改進，并在以后的工作中避免。另外，進行粗粒土干密度試驗的工作人員還需要有先進的思想，因為現階段粗粒土干密度試驗方法的更新換代速度較快，試驗人員必須有快速適應的能力。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

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

3.3 嚴格選用試驗設備

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

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，制定一份科學有效的試驗流程在保證水利工程工程順利進行中占據重要位置。首先要求工作人員進行數據采集工作，其次根據工程數據進行試驗計劃的制定。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，進一步對試驗工程的工作質量進行保證。

結束語

在21世紀，我國水利工程將會面臨更多的挑戰，需要更積極地去認真完善粗粒土干密度試驗工作，研發出適合我國水利工程粗粒土試驗的先進技術。現階段，我國粗粒土干密度試驗技術在水利工程中的應用已十分廣泛，只有根據給施工工程的要求，加強粗粒土干密度試驗質量，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，促進城市中水利工程的穩定持續發展，促進水利工程地質的安全性和質量性的提高。

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