□魏哲華（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局）

1 排水不良的無粘性土的定義

無粘性土是指粘粒含量不大于3%、塑性指數(shù)不大于3、顆粒間不具有粘結(jié)力的土，包括砂類土、礫類土、巨粒土及含巨粒土；細(xì)粒組在土體中的含量小于5%的無粘性土稱為能自由排水的無粘性土，包括堆石料、礫石、卵石、砂；細(xì)粒組在土體中含量為5%～15%并對(duì)土體排水有影響的無粘性土稱為排水不良的無粘性土，包括巨粒組中的卵石（漂石）混合土；礫類土中的含細(xì)粒土礫；砂類土中的含細(xì)粒土砂和細(xì)粒土質(zhì)砂。

2 排水不良的無粘性土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)

排水不良的土料，如無粘性粉土、極細(xì)砂或含有大量粉土砂質(zhì)、礫質(zhì)土，在高的擊實(shí)功能下得到的最大干密度往往大于振動(dòng)法得到的最大干密度。目前我國(guó)對(duì)排水不良無粘性土的壓實(shí)指標(biāo)沒有規(guī)范可循，美國(guó)工程兵團(tuán)則規(guī)定當(dāng)細(xì)粒組的細(xì)料含量超過5%時(shí)，98%的壓實(shí)度高于相對(duì)密度85%時(shí)，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，否則采用相對(duì)密度指標(biāo)控制。

3 排水不良的無粘性土控制指標(biāo)選定的工程實(shí)例

3.1 工程實(shí)例一

一輸水渠道工程，設(shè)計(jì)流量85m3/s。工程區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度。屬Ⅰ等工程，渠道為1 級(jí)建筑物，渠系建筑物為2 級(jí)。渠道有一標(biāo)段地基基礎(chǔ)存有風(fēng)積、洪積黃土堆積區(qū)為主的地質(zhì)區(qū)域，黃土厚度20～68m，屬輕微濕陷性黃土總長(zhǎng)達(dá)26km，地形復(fù)雜，溝脊相間、沖溝較發(fā)育，地形起伏差大。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定采用預(yù)浸水法對(duì)該段黃土進(jìn)行處理。施工階段該段渠道采用預(yù)浸水法浸水56d，然后進(jìn)行換填砂礫石層填筑及渠道防滲結(jié)構(gòu)施工。

該標(biāo)段填筑用砂礫石料來源于1 號(hào)料場(chǎng)和2 號(hào)料場(chǎng)，根據(jù)《碾壓式土石壩施工規(guī)范》DL/T5129-2001 對(duì)填筑料物理性能指標(biāo)進(jìn)行料場(chǎng)復(fù)查。1 號(hào)料場(chǎng)取樣16 組，最大粒徑230mm，細(xì)粒組含量在7.2%～9.1%，為卵石混合土；2 號(hào)料場(chǎng)取樣13 組，最大粒徑100mm，細(xì)粒組含量在7.4%～11.4%，為含細(xì)粒土礫。根據(jù)粒徑組成繪制顆粒級(jí)配曲線，分別選取有代表性的土樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)和相對(duì)密度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)與相對(duì)密度試驗(yàn)成果表

可以看出：1 號(hào)、2 號(hào)料場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)比相對(duì)密度試驗(yàn)下的最大干密度分別高出0.06～0.09g/cm3和0.04～0.06g/cm3，但僅從這一結(jié)果沒有相應(yīng)規(guī)范可以確定采用壓實(shí)度還是相對(duì)密度指標(biāo)來控制，目前大多采用美國(guó)工程兵團(tuán)規(guī)定無粘性土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)進(jìn)行結(jié)果比較：1 號(hào)、2 號(hào)料質(zhì)在壓實(shí)度為0.98 時(shí)填筑密度分別為2.24～2.26g/cm3和2.23～2.28g/cm3，相對(duì)密度為0.85 時(shí)填筑密度分別為2.12～2.15g/cm3和2.16～2.20g/cm3。雖然兩個(gè)料場(chǎng)在料質(zhì)上有所不同，但是0.98 壓實(shí)度比0.85 相對(duì)密度分別高出0.12～0.14g/cm3和0.07～0.12g/cm3。

用20t 自行式振動(dòng)平碾，以靜2+動(dòng)6 的碾壓方式，鋪土厚度60cm 進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，成果見表2。

表2 碾壓試驗(yàn)成果表

從表2可以看出：碾壓試驗(yàn)的填筑密度與標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果相符。依據(jù)工程的規(guī)模、等級(jí)及設(shè)計(jì)規(guī)范要求，兩個(gè)料場(chǎng)的土質(zhì)均以壓實(shí)度控制為宜。

3.2 工程實(shí)例二

一攔河引水樞紐工程，屬I 等大（1）型工程，渠道總長(zhǎng)128.19km，渠道沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，有砂礫石、土質(zhì)礫、粉砂土、中濕陷性黃土等地質(zhì)條件。由于工期較緊，除濕陷性黃土地基進(jìn)行地基處理外，較好的地質(zhì)基礎(chǔ)采用開挖、翻曬進(jìn)行回填。

有一標(biāo)段18.30km 地基以粉砂土為主，沿線布置4 個(gè)斷面共計(jì)16 個(gè)探坑進(jìn)行料場(chǎng)復(fù)查。1-1 和1-2 斷面細(xì)粒組含量在6.20%～9.70%和6.70%～10.80%，均為含細(xì)粒土砂；1-3 斷面細(xì)粒組含量在25.20%～30.50%，為粉土質(zhì)砂；1-4 斷面細(xì)粒組含量在30.20%～35.50%，為粘土質(zhì)砂；根據(jù)土料的粒徑組成繪制級(jí)配分布曲線。分別選取有代表性的土樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)和相對(duì)密度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)與相對(duì)密度試驗(yàn)成果表

從表3可知：1-1～1-3 斷面的含細(xì)粒土砂及粉土質(zhì)砂由于顆粒之間毛細(xì)管水壓力的作用，擊實(shí)曲線出現(xiàn)了雙峰的特征，擊實(shí)試驗(yàn)得出的最大干密度結(jié)果比相對(duì)密度試驗(yàn)得出的最大干密度低約0.10g/cm3，1-4 斷面的粘土質(zhì)砂由于粘粒含量在土骨架中的作用，擊實(shí)試驗(yàn)得出的最大干密度結(jié)果比相對(duì)密度試驗(yàn)得出的最大干密度低約0.02g/cm3。采用美國(guó)工程兵團(tuán)規(guī)定無粘性土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)進(jìn)行結(jié)果比較：1-1～1-3 斷面在壓實(shí)度為0.98 時(shí)填筑密度分別為1.63～1.65g/cm3和1.57～1.58g/cm3，相對(duì)密度為0.85 時(shí)填筑密度分別為1.69～1.71g/cm3和1.59～1.60g/cm3。1-4 斷面在壓實(shí)度為0.98 時(shí)填筑密度分別為1.60～1.61g/cm3，相對(duì)密度為0.85 時(shí)填筑密度分別為1.59～1.60g/cm3。1-1～1-3 斷面土料0.98 壓實(shí)度比0.85 相對(duì)密度的填筑密度低約0.06g/cm3，1-4 斷面土料0.98 壓實(shí)度與0.85 相對(duì)密度的填筑密度幾乎一致。

以LT220B 振動(dòng)碾，靜2+高頻動(dòng)碾3+低頻動(dòng)碾3 的碾壓方式，鋪土厚度40cm 碾壓試驗(yàn)成果見表4。

表4 碾壓試驗(yàn)成果表

從兩種試驗(yàn)方案得到的結(jié)果與碾壓試驗(yàn)結(jié)果比較可知：1-1～1-3 斷面土料，以相對(duì)密度作為控制指標(biāo)為宜，1-4 斷面土料以壓實(shí)度作為控制指標(biāo)為宜。

4 結(jié)束語

水利工程中，無粘性土作為土方填筑的材料，填筑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的選定不能按照經(jīng)驗(yàn)或照搬其它工程的控制標(biāo)準(zhǔn)，必須根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范及大量的試驗(yàn)結(jié)果分析綜合確定。在勘察設(shè)計(jì)階段要做足勘察試驗(yàn)的工作量，初步確定土的工程特性；施工前要開展充分的料場(chǎng)復(fù)查工作，進(jìn)一步核定土的各項(xiàng)物理力學(xué)性能指標(biāo)，確定土的分類及工程性質(zhì)；能自由排水和透水性良好的無粘性土以孔隙比和相對(duì)密度作為質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)于排水不良的無粘性土要經(jīng)過大量的試驗(yàn)工作結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的碾壓試驗(yàn)，以最有利工程安全的角度優(yōu)選壓實(shí)控制指標(biāo)。

[1]徐雪峰.無粘性土壓實(shí)效果與含水量關(guān)系的探討[J].東北水利水電，2007（11）：59-60.

[2]郭阿明.無粘性土壓實(shí)控制指標(biāo)分析[J].建材與裝飾，2009(10)：3-4.