堤防工程压实度控制方法.doc

摘 要：笔者从事黄河下游防洪工程的施工管理，对影响堤防工程施工压实度的因素有比较清楚的认识，发现仅靠控制设计压实度还不能有效地保证工程质量，为在以后的施工管理中更好的保证工程质量，笔者认为应根据料场的实际情况以及施工条件确定控制压实度。
主题词：堤防；施工；压实度；控制

1堤防工程施工中质量控制的主要指标
1.1设计压实度是根据《堤防工程设计规范》确定的94%；施工含水量按土料试验所确定的值控制。
1.2施工压实度、干密度、含水量的确定。
土料的施工压实度、干密度是根据土场多组代表性的土样进行击实试验（一般25组以上）所得；施工含水量也是根据土场取样试验得出的。
2质量控制过程中影响压实度的因素
2.1含水量变化对压实度的影响
由于击实试验的最优含水量只是一个确定值，即严格来讲，只有在最优含水量时才能达到最大干密度。这在土料天然含水量变化的条件下是不可能的。因此，按土料击实试验所确定的压实度、最大击实干密度在施工中是很难达到的。
2.2现场含水量的不均匀对现场压实度控制的影响
由于现场土料总是呈粒状的多，而且要求快速取得结果，故尤其碾压前增加或减少含水量主要限于土团表面，因而击实曲线不能反映土的真正击实特性。对于粘粒含量较高的土类，这种影响会愈加显著，自然击实试验的精度会愈差，随之压实度的控制会造成失真，试验表明由于击实土样采取由“干到湿”和由“由湿到干”的不同制备方法，则最优含水量差值可达5%，最大干密度相差0.5g/cm3。
2.3压实度很难适应施工含水量的变化
例如设计压实度为100%时，而实际在天然含水量变化幅度内是难以达到的，故只能用提高压实功能的方法来解决，因而标准击实功能便会失去严格的意义。
2.4原状土的结构对控制最大干密度的影响
现场最大击实大干密度与室内击实试验结果会有一定甚至很大的差异。例如，某工程现场填筑土料采用压实度控制的三点法击实的最大干密度为1.51g/cm3，最优含水量为28%，而相应的室内击实试验最大密度则为1.57g/cm3，最优含水量为26.4%。因此，很难想象这种实验室确定的压实度有多大的意义。主要原因在于现场原状土不可避免地或多或少会保持原状土粒的部分粘聚力与结构状态，因而在同样的击实功能下，自然会得到较低的击实密度和较高的最优含水量，且粘性愈强或粘粒含量愈高的土，这种趋势愈明显，因此，会给现场压实度控制的精度带来很大的疑问。
2.5施工时的土体结构对压实度的影响
现场填筑施工的土体结构状态与室内制备样的结构有很大差别，也会使试验实验最大击实干密度受到很大的影响。黄河防洪工程施工的土场往往层淤层沙，且沙土厚度较大，无法进行土料调配，这与室内试验时的土体结构有很大的差别。据室内对施工土料填筑试样与室外试验土样进行了抗剪强度、压缩试验的多组对比试验，发现抗剪强度的摩擦角值仅为土料试样的90%，c值则仅为60%；而压缩系数则随着土体的干密度大小，差别很大。经试验：在设计干密度下，施工原状土样的压缩系数仅为室内土样的1/3，当干密度增加到很大时，上述两者的压缩系数才趋于一致。
2.6施工干密度与室内试验控制干密度的差别很大
在质量控制过程中，为了达到设计的压实度（干密度）往往要将压实平均干密度提高0.04～0.05g/cm3，这也是满足合格率要求的必然结果，而这一平均干密度的提高，必然会导致压缩变形的大量变化，而以上结构状态，是室内试验计算中尚未考虑的因素。
2.7土料的粘粒含量不均一对于设计密度的影响
大堤加高的土场均为临河滩区，其土料均为黄河来大水时淤积而成，土料粘粒含量差别较大，土场土料粘粒含量都具有某种程度的不均匀性，为层状分布，实践证明，土料击实试验所确定的设计干密度在施工中有时是达不到的，有时又是极易达到的，出现后种情况实际上是没有达到设计的孔隙率，实际是造成了工程质量的降低。
3关于施工控制碾压参数问题
土料填筑至少包括以下几道工序：开蹬、卸料，铺料、洒水、压实和抽样检查。所以，控制压实参数仅是压实工序中的一项重要手段而不是目的，即对于各种土料，都必须通过控制碾压参数达到设计所要求的压实标准。而问题在于对施工的全过程如何检查和监理、施工人员是否遵守了这一规定，笔者认为目前唯一有效的手段就是通过各种方法测定压实后的干密度和含水量，以判断其合格率是否达到设计标准，而控制碾压参数只能作为施工自检或监理人员抽查。不能设想，一段大堤的压实质量只是用控制碾压参数就能评定其质量优劣。
4解决以上问题，应采用以下方法
4.1施工条件系数法
采用施工条件系数法的优点是，最大设计干密度是根据施工条件系数法计算出来的，是根据多组代表性土样进行击实试验（一般25组以上）最大干密度的平均值，乘以施工条件系数，便可得到设计干密度，而施工含水量则可根据附图确定。而压实度则为土料的设计干密度与相应标准击实功能的最大干密度的比值，其施工含水量按塑限或最优含水量上、下某一幅度根据经验确定。
按附图的方法，根据设计干密度大致确定含水量的施工范围（当然要根据设计干密度下土的力学指标，并考虑塑限、天然含水量范围、施工设备与条件等）应是合理的。所以，采用施工条件系数可允许在设计干密度(施工控制最大干密度)与最大干密度之间有一定的变幅。
采用施工条件系数法有下列优点：
4.1.1小浪底土坝设计明确要求坝料达到一定的设计干密度和填筑含水量，才能据此确定相应的强度、压缩变形、渗透系数等物理力学性质指标，并进行坝坡稳定分析。而压实度则不能直接反映出以上指标的大小。试验证明：对不同性质的土料，尤其是透水性较大的砂性土料与透水性较小的粘土，在具有相同的压实度条件下，其渗透系数可相差几个量级。所以，压实度仅是一种相对性指标，难以与填土的物理力学性质指标建立直接的函数关系。而施工条件系数法则直接得到的是设计干密度，当然会与土的力学性质紧密协调一致。
采用施工条件系数可较好地解决这一问题，应该允许填筑干密度有某一下限值，即设计干密度，并严格通过碾压参数的控制来达到这一下限值。
4.1.2实际现场施工的碾压是不均匀的，因此，也会造成局部干密度达不到击实的最大干密度，利用施工条件系数法可有效地解决这一问题。
4.1.3可以消除取样的误差。不管任何取样方法，现场控制仅能具有一定的精度，而不能类似室内击实试验那样精确。利用施工条件系数法可有效地解决这一问题。
4.1.4质量控制人员在质量控制中采取的方法，是采取现场取干密度控制，而不是控制压实度，虽是间接的，却直接有效。
4.2对粘性土和砾质土，分别采用环刀法或灌砂法，都会比现场压实度控制快、准确和直观。尤其是粘性土，用“三锤一镐”的环刀法操作简便，一位稍有经验的质控人员在15-2min左右，便可根据湿密度判断是否合格和确定可否继续填土，在土料填筑的压实度施工控制中，这是独特的宝贵经验，值得保持和发展。
4.3实际原型干密度与室内制备样的判别是很大的，建议施工过程中为了达到设计的干密度标准，将压实平均干密度提高0.04～0.05 g/cm3，这也是满足合格率要求的必然结果。
在1999年某大堤加高工程施工过程中，由于土场层淤层沙，且沙土厚度较大，无法进行土料调配，施工干密度无论如何也达不到设计压实度所要求的干密度，只好采取黄河传统的质量控制要求，即按干密度不小于1.5g/cm3要求控制。这是施工条件系数法的直接反映。

结语：防洪工程的质量控制不应局限于某一规范规定，而应根据施工的实际情况采取简捷的控制方法，在防洪工程土料填筑施工质量控制过程中，采用施工条件系数是较为合理的，质量控制也比较直观。

（作者单位：齐河黄河河务局）