土石方工程填筑壓實質量問題的判別

魏哲華

【摘要】土石方工程填筑壓實質量需要一個有力而完善的質量控制組織體系，在設計上適宜、可靠的基礎上，施工上做好土料場普查和填筑工作面的組織管理，分析設計要求與施工技術的差異性，及時改進施工工藝，既保證土石方填筑壓實質量達到設計要求，同時也保障施工合理性、經濟性的特性。

【關鍵詞】壓實指標；壓實質量；問題判別

1、概述

土石方工程是一種充分利用當地材料，選用適宜的施工工藝完成土體之間的緊密結合，保證土體壓實質量滿足工程建設需要這一特定要求。壓實質量控制主要包括料場、填筑工作面及施工工藝等各方面的質量管理。

2、土石方工程填筑壓實指標

土石方工程填筑一般以密度、壓實度、相對密度及孔隙率這四種之一作為壓實控制指標。

2.1 密度或壓實度

密度或壓實度控制指標適宜粘性土、少粘性土及礫質土，這是由土中固體物質組成特點所決定的，與土中粘粒的礦物成分、顆粒級配等緊密關聯。這類土在同一擊實功能條件下，干密度隨含水率的增加而增大，而當干密度增大到某一值后，含水率繼續增加干密度反而減小。干密度的這一最大值稱為該擊實功能下的最大干密度ρdmax，與它相對應的含水率為最優含水率ωop。如下圖1。

壓實度是填筑干密度與最大干密度的比值。施工現場質檢人員一般采用環刀法、灌砂法、灌水法三者方法中取其一檢測填筑密度。

2.2 相對密度

相對密度指標適宜無粘性土，這是由料質、風化程度、級配大小及形狀等特點決定的。這類土在礫石含量達到總土質量的不同比率時，依靠土體自身的骨架及相互充填作用，土體緊密程度發生變化。當礫石含量達到70%時，土體自身孔隙最小，密度最大。如下圖2。

相對密度利用公式（1）計算而得。

式中ρdmax為最大干密度，ρdmin為最小干密度，ρdo為填筑干密度。施工現場質檢人員一般采用灌砂法或灌水法檢測填筑密度并測定土的顆粒級配，從而計算土的相對密度。

2.3 孔隙率

按照水利水電工程天然建筑材料的要求，對于自由排水堆石材料的無粘性土適宜用孔隙率作為壓實控制指標，一般為20%～28%，但要根據堆石料的巖性、壩體的抗震等級等通過碾壓試驗確定。孔隙率按公式（2）計算而得。

式中，ρd為干密度，ρw為水的密度，Gs為土粒比重。施工現場質檢人員一般采用灌砂法或灌水法檢驗填筑密度并且測定土的顆粒級配確定土粒比重，從而計算土的孔隙率。

一種土的自身結構決定了在施工中它只有一個壓實控制指標。

3、土石方工程填筑壓實指標質量問題的判別

土固有的物質組成特點及土所處的物理狀態通過室內試驗確定土的基本物理性質指標，一定的施工工藝下現場碾壓試驗確定土的壓實特性，這兩種結合從而確定土的壓實質量。

工程中對壓實指標的選用主要存在以下幾個方面的質量問題：1、施工前未按規范要求開展料場的復查工作或料場復查工作做的不細致，過分依賴設計階段提供的料場資料，致使對土的基本物理性能指標掌握不準確；2、未開展實質性的碾壓試驗或生產性碾壓試驗，僅憑經驗確定土的壓實特性；3、施工期間對土的自然變異性敏感性不強，未開展有效的料場均一性復驗工作，致使施工期與碾壓試驗不匹配，不同的料源未采用不同的施工參數進行控制；4、對于少粘性土壓實指標確定的依據不充分。目前對少粘性土的壓實指標國際上沒有標準也沒有統一判定依據，在工程中一般采用美國工程兵團則規定當細粒組的細料含量超過5%時，98%的壓實度高于相對密度85%時，應采用標準擊實試驗指標控制，否則采用相對密度指標控制。

4、土石方填筑工程壓實質量問題的判別

保證土石方填筑工程壓實質量的前提是料場的質量控制做到位，在復驗土料的化學、物理基本力學性質、風化程度及含水率等是否符合設計要求的基礎上，依據碾壓試驗，進行合理的施工組織控制達到有效的壓實質量。

4.1 土與施工工序方面質量問題的判別

在填筑工作面上，按規定厚度將土石料散開鋪平后，用壓實機械進行壓實，減少料質孔隙增加容重以達到土體一定的緊密程度。但由于料質不均一性、控制含水量或施工工序管理不當，壓實質量不能滿足要求。主要表現為單元工程壓實合格率未達到規范要求。主要從以下方面進行分析：

1.填筑土料。土料的含水率未控制在碾壓試驗提供的合理范圍內、土料發生變化或土塊大小不滿足設計要求；鋪土前填筑面撒入其他雜物；若是冬季施工時凍土含量、凍塊含量、凍塊大小及土濕也都是影響土料不合格的因素；

2.新老土層結合面灑水、刨毛等處理。補水方式不當造成結合層面土料含水率過于潮濕或干燥出現的彈簧土、起皮等現象；填筑面如遇停工長時間暴露或是連續雨天等未進行保護；光面碾壓后土體未進行結合面的全面刨毛處理等。

3.鋪土控制。鋪土預留寬度未達到設計要求，削坡后出現虧坡現象；各料區的尺寸或周邊的結合分界線不明顯，造成土質混雜填筑現象；上料道路與集中卸料點的處理不滿足施工規范要求，運輸車輛通過的部位未及時變換道路，出現土體剪切破壞的現象；鋪料厚度不均一，超過允許偏差或低于碾壓試驗鋪土厚度，造成卸料面未均勻上升，導致碾壓后土層上部緊密而下部疏松或填筑工作面呈現小波浪式。

4.碾壓參數。碾壓方法、碾壓參數及碾壓機具的規格、重量與土體的碾壓試驗不一致，過壓造成的土體出現層間光面、剪力破壞等現象；或碾壓機具在長期工作中的重量未按規定檢定。

5.檢測方法。取樣部位沒有代表性，檢測方法和頻次不滿足規范或設計要求。

4.2 土與“四結合”部位壓實質量問題的判別

土與巖石、土與混凝土、土與土（縱橫接坡、土質岸坡結合、填筑層間結合）、土與砂礫料的結合處為“四結合”部位。

1.土與巖石結合部位。巖石表面存在裂隙、反坡、基礎有泉水、排水溝等不良地質條件、巖石結合面涂刷濃泥漿或粘土水泥漿與鋪土不同步等均影響結合面的整體穩定性及土體的壓實質量。

2.土與混凝土結合部位。混凝土表面粉末、乳皮、污物的清理程度、混凝土結合面上涂刷的泥漿配比及邊角處或拐角處的補壓均影響結合面的整體穩定性及土體的壓實質量。

3.土與土結合部位。鋪土前，剝至設計基本合格面；結合坡面上灑水、刨毛，土料的含水量均是壓實質量控制的著重點。

4.土與砂礫料結合部位。土料剝坡與否，土與砂礫料的施工順序；接觸帶的施工碾壓方式；砂礫石基礎自身的特性等是施工壓實質量管理的關鍵環節。

5、結束語

土石方工程填筑壓實質量的把控是土石方工程的關鍵點，要從料場的制備抓起，料場復查工作需做好空間、時間及質與量的規劃，通過對土料場的顆粒組成、液限、塑限和塑性指數等指標的判定，確立土料的基本物理力學性能，做好料場的分區、分段等合理規劃，明確不同填筑料的壓實特性。填筑前做好碾壓試驗或生產性碾壓試驗，確定機械參數、鋪土厚度、碾壓遍數等施工參數。填筑壓實中嚴格控制施工工序，加強土與“四結合”部位的技術管理，做到環環相扣，才能確保壓實質量滿足設計要求。

參考文獻：

[1]《水利水電工程施工質量通病防治導則》SL/Z 690-2013

[2]《水利水電工程天然建筑材料勘察規程》SL251-2015

[3]《碾壓式土石壩施工規范》DL/T5129-2013