楊志勇

某引水總干改擴(kuò)建工程填筑料試驗(yàn)分析

楊志勇

（新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局，烏魯木齊830000）

某引水總干渠一期二步改擴(kuò)建工程，依據(jù)SL237—1999《土工試驗(yàn)規(guī)程》對總干渠加高填筑料的工程特性進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)材料是從總干渠K83～K127 km渠段填筑料場取得，通過試驗(yàn)分析了解土料品類，并對土料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)和相對密度試驗(yàn)，為填筑施工質(zhì)量控制提出了合理的最大密度和相對密度控制指標(biāo)。

土料；試驗(yàn)；指標(biāo)；分析

1 工程概況

北疆某供水工程總干渠渠道全長158 km，屬Ⅱ等工程。總干渠大部分地層為第三系、第三系地層屬內(nèi)陸湖相積，呈層狀透鏡體和團(tuán)塊狀分布，巖性以砂礫巖、砂巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖為主。砂質(zhì)泥巖、泥巖占渠道總長21.6%，當(dāng)砂質(zhì)泥巖、泥巖中蒙脫石含量達(dá)7%以上，沿途表現(xiàn)出脹縮特征，蒙脫石含量越高，產(chǎn)生的膨脹率越大，對渠道造成的危害也越嚴(yán)重。總干渠斷面型式以梯形和弧形渠底斷面為主，為窄深式結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)流量68 m3／s，加大流量75 m3／s，渠深5.4～5.6 m，底寬4 m，邊坡系數(shù)1∶2，縱坡1／10000～1／12500。

2 料場情況

總干渠加高填筑土料試樣分別取自K83＋500右岸白砂巖料場、K85＋500左岸白砂巖料場、K105＋500白砂巖料場、K127黃砂料場。

3 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

1）通過顆粒分析試驗(yàn)了解土料品類。

2）通過擊實(shí)試驗(yàn)和相對密度試驗(yàn)為填筑施工質(zhì)量控制提出合理的最大密度和相對密度控制指標(biāo)。具體見表1、表2。

表1 改擴(kuò)建工程土的基本性質(zhì)試驗(yàn)成果表

4 顆粒分析試驗(yàn)

土的基本工程特性與其顆粒級配有很大關(guān)系。如壓實(shí)的密度主要受到粒徑＜5 mm（以下稱含砂量）和＞5毫含量（以下稱含礫量）比例的影響。本次試驗(yàn)共進(jìn)行了4個土料的顆粒分析試驗(yàn)。從結(jié)果看出各所取土樣的顆粒級配變化范圍較大，砂粒含量均在50%以上，粒徑＜0.075 mm含量在10%以內(nèi)，屬于粗粒土中的砂類土。4個土樣中雖然含少量少，但對土的工程性質(zhì)影響大。

表2 不同P5含量干密度計(jì)算表

5 擊實(shí)試驗(yàn)

填筑料場的顆粒分析見圖1。

圖1 填筑料場顆粒分析曲線

本次試驗(yàn)分別對K83、K85、K105、K127料場土料進(jìn)行了擊實(shí)試驗(yàn)。輕型擊實(shí)試樣顆粒最大粒徑為5 mm，擊實(shí)功能為592.2 kJ／m3。從擊實(shí)曲線看出，K83、K85、K105料場土料的干密度隨土的含水率而變化，說明該土具有凝聚性細(xì)粒土特性。而K127料場土料干密度隨含水率呈上下波動變化，具有無黏性土的性質(zhì)。

由K83料場白砂巖土料＜5 mm粒徑最優(yōu)含水量時最大干密度值達(dá)到1.94 g／cm3；施工單位及質(zhì)檢中心現(xiàn)場測試＞5 mm粒徑含量（P5含量）在2%～5%，根據(jù)SL237—1999《土工試驗(yàn)規(guī)程》［1］公式5.3.1，如按P5＝5%的校正最大干密度可達(dá)1.97 g／cm3。石子密度為2.68 g／cm3。

K85料場白砂巖土料＜5mm粒徑最優(yōu)含水量時最大干密度值達(dá)到1.92 g／cm3；施工單位及質(zhì)檢中心現(xiàn)場測試＞5 mm粒徑含量（P5含量）在15%左右，如按P5＝15%的校正最大干密度可達(dá)2.005 g／cm3。

K105料場白砂巖土料粒徑均＜5mm，基本無石子，最優(yōu)含水量時最大干密度值僅達(dá)到1.88 g／cm3。

K127料場含＞5mm粒徑的顆粒較多，最大為38%。篩除5mm顆粒進(jìn)行的擊實(shí)試驗(yàn)。其最大干密度隨含水量變化呈現(xiàn)波動變化，具有無黏性土性質(zhì)，故進(jìn)行了顆粒＜5 mm土料的相對密度試驗(yàn)。

6 相對密度試驗(yàn)

從顆粒分析和擊實(shí)試驗(yàn)看，K127料場黃砂土料具有礫質(zhì)土性質(zhì)，即最大干密度除了與最優(yōu)含水量有關(guān)外還與含礫量有關(guān)。但考慮到現(xiàn)場土料的含水量較小為3%～4%，施工配水成本高，因此進(jìn)行了風(fēng)干土料的相對密度試驗(yàn)。以便對目前按自然含水量施工的土料作評價。相對密度試驗(yàn)?zāi)康氖乔蟪鰤|層料的最大和最小干密度后，從而根據(jù)設(shè)計(jì)要求的相對密度值，確定現(xiàn)場壓實(shí)干密度。一般含礫土的最大和最小干密度隨礫石含量而變化，而施工單位和質(zhì)檢中心多次測試P5含量在30%左右，所以本次相對密度試驗(yàn)依據(jù)SL237—1999《土工試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行》直接進(jìn)行風(fēng)干砂最大密度和最小密度試驗(yàn)，并依據(jù)公式5.3.1計(jì)算P5（30%以內(nèi)）在不同含量時的土料校正最大密度和校正最小密度。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制相對密度～干密度～礫石含量三因素相關(guān)圖?，F(xiàn)場密度控制可根據(jù)設(shè)計(jì)相對密度和土料P5含礫量，利用三因素相關(guān)圖確定現(xiàn)場控制干密度。相對密度控制指標(biāo)適用于無凝聚性土。

7 結(jié) 語

通過分析試驗(yàn)，對一期二步改擴(kuò)建工程填筑料特性有了比較深入的理性認(rèn)識。填筑土料場隨著向下游推移，白沙巖的工程性質(zhì)也產(chǎn)生變化。粗顆粒礫卵石變少，砂顆粒增加，最大干密度和最優(yōu)含水量個料場也差別較大。根據(jù)對試驗(yàn)成果的分析特提出如下建議：

1）根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)單位意見，K83、K85、K105料場“白砂巖”按黏性土控制，即采用0.97的壓實(shí)度控制現(xiàn)場干密度。由于各料場石子含量不同，建議根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測石子含量按校正后最大干密度控制施工質(zhì)量，即按式5.3.1計(jì)算實(shí)際施工干密度。

2）通過相對密度試驗(yàn)，得出K127黃砂料場相對密度～干密度～含礫量三因素相關(guān)圖，可作為施工現(xiàn)場干密度及相對密度控制依據(jù)。

3）鑒于現(xiàn)場土料含水量均小于最優(yōu)含水量，對各料場均在天然含水的條件下進(jìn)行增加壓實(shí)功能的碾壓試驗(yàn)，確定合理碾壓參數(shù)，進(jìn)而保證施工質(zhì)量。

［1］南京水利科學(xué)研究院.SL237—1999土工試驗(yàn)規(guī)程［S］.北京：中國水利水電出版社，1999.

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1007-7596（2015）07-0063-02

2015-06-28

楊志勇（1978-），男，山東臨沂人，工程師。