齊文 丁一 岳亞軍

0 引言

在土石方工程中,填筑體以土為骨架,水、氣充填在土石顆粒的孔隙中。通常,對(duì)土體進(jìn)行夯實(shí)和碾壓使大小土塊、土顆粒重新排列,將部分水和空氣排出,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的結(jié)果是單位體積內(nèi)土顆粒增加,單位體積的密度增大,減小孔隙率,稱之為壓實(shí)[1]。土石方工程上衡量填筑體的壓實(shí)程度,是施工現(xiàn)場實(shí)際達(dá)到干密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)得到最大干密度的比值百分?jǐn)?shù)為壓實(shí)度。由于回填料結(jié)構(gòu)層次等因素的不同,確定室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)密度的方法也多樣化,有些方法需在實(shí)踐中進(jìn)一步完善。

1 回填料的多樣性

廣西河池機(jī)場位于河池市的西北方向,地處南丹縣與河池市交界的八步村見塘山的高坡臺(tái)地與棟梁山之間的山梁上,場址區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,主要挖方區(qū)地質(zhì)情況包含:雜填土、硬塑狀含角礫粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化頁巖、泥巖粉砂巖、中風(fēng)化灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、頁巖、微風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r、微風(fēng)化灰?guī)r等,而且以微風(fēng)化灰?guī)r居多,大粒徑石料占有很大比例。

2 常用壓實(shí)度檢測方法

對(duì)黏性土、砂性土和碎礫石土,常用檢測方法有灌沙法、灌水法、環(huán)刀法。這三種方法都通過最佳含水量和最大干密度進(jìn)行控制,該數(shù)據(jù)使用擊實(shí)試驗(yàn)獲得。最大干密度是指在標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)曲線(駝峰曲線)上最大的干密度值,該值對(duì)應(yīng)的含水量即為最佳含水量[2]。

3 固體體積率控制壓實(shí)度檢測標(biāo)準(zhǔn)

最大干密度指標(biāo)的計(jì)算是建立在均質(zhì)填料的基礎(chǔ)上,即材質(zhì)是同種級(jí)配的土石混合填料。而對(duì)于爆破碎石填料,即使粗料含量相同,由于巖石顆粒密度的變化,不同巖石含量變化同樣會(huì)引起最大干密度值產(chǎn)生變化。對(duì)于高填方工程,出現(xiàn)不同巖質(zhì)的混合填料是不可避免的:一方面由于巖石的種類和級(jí)配不同,造成批次填料中的巖石在挖運(yùn)堆填過程中形成搭配比例的波動(dòng);另一方面,山體巖石本身在其形成過程中存在差異(厚薄相間巖層、軟弱夾層、巖性差異等),造成爆破后巖塊顆粒密度變化較大[3]。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范及相類工程經(jīng)驗(yàn),盡管確定的壓實(shí)干密度上下波動(dòng)較大,但固體體積率相對(duì)較為穩(wěn)定和有規(guī)律。因此在本工程試驗(yàn)中,引入固體體積率的概念,以便更有效的進(jìn)行施工質(zhì)量控制。

試驗(yàn)段采用全料浮稱法進(jìn)行固體體積率室內(nèi)試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)原理

1)固體體積率的概念[4]。

固體體積率為現(xiàn)場開挖試坑中試料固體的體積與試坑體積之比。

其中,V固為試料固體的體積;V為試坑體積。

固體體積率的另外一種計(jì)算公式如下:

其中,ρ為開挖試坑填料的堆積干密度;ρd為開挖試坑填料的顆粒加權(quán)視密度。

2)全料浮稱法的原理。

全料浮稱法是將JTG E40-2007公路土工試驗(yàn)規(guī)程、GB/T 50123-1999土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中浮稱法和體積排開法相結(jié)合的一種試驗(yàn)方法[6]。試坑的體積通過現(xiàn)場灌水法試驗(yàn)獲得,由于水的密度為1 g/cm3,所以現(xiàn)場試坑灌水的質(zhì)量即為試坑的體積。現(xiàn)場試料的體積 V料=V固+V水,根據(jù)體積排開法原理,浮稱法室內(nèi)試驗(yàn)時(shí),烘干試料浮稱前后試料重量之差即為固體排開體積。如果使用未烘干填料進(jìn)行浮稱,浮稱前后試料重量差再扣除所浮試料含水體積為所浮試料固體體積。

3)全料浮稱法誤差分析。

全料浮稱法室內(nèi)試驗(yàn)中,誤差主要由儀器誤差、讀數(shù)誤差和取樣袋引起的液面變化誤差三部分構(gòu)成。其中儀器誤差為系統(tǒng)誤差,不可避免。讀數(shù)誤差采取一次試驗(yàn)由同一個(gè)實(shí)驗(yàn)員讀數(shù)來減小。取樣袋引起的誤差分析如下:

按現(xiàn)場試料較高含水量5%,試料質(zhì)量為100 kg進(jìn)行誤差分析。100 kg試料分為3袋,一個(gè)取樣袋浮稱過程中引起的液面高度變化為0.1 L,100 kg試料累計(jì)液面變化0.3 L,100 kg試料排開體積約為38 L,實(shí)驗(yàn)過程中取樣袋引起的累計(jì)誤差為0.8%,在試驗(yàn)允許誤差范圍內(nèi)。

3.2 室內(nèi)試驗(yàn)步驟

3.2.1 含水量試樣浮稱

1)將含水量試樣重新稱取重量,以排除試樣再將帶回含水量試樣進(jìn)行全料烘干,直至恒重(一般情況烘干6 h～8 h);2)烘干后用電子鉤秤吊起,待穩(wěn)定后讀數(shù)稱重;3)將烘干后試樣沒入水中,確保試料不沉底、不碰壁,浸泡范圍以水沒過試料為準(zhǔn),浸泡過程中晃動(dòng)試料,以排除氣泡并使水充分填充試料,待電子鉤秤讀數(shù)穩(wěn)定后讀取試料浮重量;4)將浮稱試料吊起,待水分排干后,卸除試料,進(jìn)行下一組試料浮稱。

3.2.2 試坑剩余試料浮稱

1)稱取每一袋試料重量 M1,M2…。

2)按烘干試樣浮稱法進(jìn)行浮稱試驗(yàn),讀取試料浮重量 M′1,M′2…。

3)計(jì)算固體率。

3.3 數(shù)據(jù)分析

1)含水量。

2)測含水量用烘干試樣。

3)剩余未烘干試樣。

4)試料固體體積。

5)固體體積率。

4 結(jié)語

在機(jī)場建設(shè)過程中,土石方工程的壓實(shí)度是施工質(zhì)量管理的最為重要的指標(biāo)之一,在高填方機(jī)場更是如此。壓實(shí)度的檢測要依據(jù)規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行,及時(shí)根據(jù)不同的回填料,對(duì)檢測標(biāo)準(zhǔn)中最大干密度進(jìn)行調(diào)整,不能造成不必要的復(fù)檢和超密現(xiàn)象。這對(duì)于保證施工質(zhì)量和加快施工進(jìn)度有著極其重要的作用和意義。

[1]喬志琴.公路工程試驗(yàn)檢測[M].北京:人民交通出版社,2007.

[2]陸鼎中,程家駒.路基路面工程[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1995.

[3]劉 宏.四川九寨黃龍機(jī)場高填方地基變形與穩(wěn)定性系統(tǒng)研究[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2006.

[4]張 超.路基路面試驗(yàn)檢測技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2004.

[5]劉 芳.影響路基壓實(shí)度因素的淺析[J].山西建筑,2008,34(3):295-296.

[6]喬志琴.公路施工試驗(yàn)檢測[M].北京:人民交通出版社,2007.