(中國水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 工程概況

巴加泰勒(BAGATELLE)水壩工程位于毛里求斯中部路易港(Louis Port)東南約22km的特里汝吉河上(Terre Rouge River)，大壩壩頂長2550m，最大壩高48m，壩頂寬7m。大壩由左岸土壩、右岸土壩、中間堆石壩三部分組成。左岸土壩段長度為980m；右岸土壩段長度為1270m；堆石壩段布置在壩體中間連接左右兩岸土壩，長度300m。壩體細粒土料填筑主要為任意料(火山灰質(zhì)土料)填筑170萬m3和心墻料填筑45.5萬m3，料源來自左右岸土料場和壩基開挖料。任意料主要用于左右岸土壩填筑，心墻料主要用于堆石壩防滲心墻填筑。

圖1 巴加泰勒水壩平面布置

2 細粒土主要技術(shù)指標及填筑要求

2.1 細粒土料主要技術(shù)指標

任意料天然含水率最小值41.1%，最大值58%，平均值50.7%。在顆粒級配組成中，大于2mm顆粒含量在0～24%，平均4%，土樣較為均勻；小于0.08mm細粒含量在51.6%～90.3%，平均72.6%；小于0.005mm黏粒含量在16%～26%，平均21.8%，平均線土料分類定名為含砂高液限黏土(CHS)；最大干密度1.26g/cm3～1.42g/cm3，平均1.322g/cm3，最優(yōu)含水率26.2%～42.5%，平均35.5%。

心墻料天然含水率最小值34.2%，最大值51.1%，平均值43.4%，在顆粒級配組成中，大于2mm顆粒含量在0.1%～10.6%，平均2.6%，土料較為均勻；小于0.08mm細粒含量在52.2%～90.2%，平均77.8%；小于0.005mm黏粒含量在15%～30%，平均23.6%，平均線土料分類定名為高液限黏土(CH)；最大干密度1.23g/cm3～1.40g/cm3，平均1.35g/cm3，最優(yōu)含水率33%～43.5%，平均37.6%，天然含水率平均43.3%。

2.2 細粒土填筑技術(shù)要求

(1)任意料：當土料含水率為最優(yōu)含水率的-3%～6%時，壓實度要求不小于95%；當土料含水率為最優(yōu)含水率的6%～10%時，壓實度要求不小于90%。

(2)心墻料：當土料含水率為最優(yōu)含水率的-3%～6%時，壓實度要求不小于95%；當土料含水率為最優(yōu)含水率的6%～10%時，壓實度要求不小于90%。

3 十字剪切強度與壓實度相關(guān)性

3.1 十字剪切儀

現(xiàn)場所用十字剪切儀為PS-VST-P便攜式十字板剪切儀，由彈簧扭力計、延長桿、十字板頭、板頭桿和扳手組成。測試最大深度20cm，測試量程0～260kPa，測試精度1kPa?，F(xiàn)場檢測用十字剪切儀見圖2。

圖2 巴加泰勒水壩項目所用十字剪切儀

3.2 十字剪切檢測方法與壓實度檢測方法對比

3.2.1 十字剪切強度檢測

十字剪切檢測，可在任意碾壓遍后，跟隨進行檢測，選點沒有要求，檢測范圍大約直徑10cm，檢測最大深度約20cm。檢測時，清除表層松軟土質(zhì)，手握扳手，垂直向下將十字板頭及板頭桿插入壓實土體中10cm～12cm，將十字板剪切儀的讀數(shù)盤轉(zhuǎn)至0刻度，然后沿順時針方向大概以8s/r的速度緩慢轉(zhuǎn)動儀器，直至土體破壞，拔出十字板剪切儀并讀取剪切強度值。整個檢測過程大約在10s內(nèi)完成。

3.2.2 壓實度檢測

細粒土壓實度檢測，主要采用環(huán)刀法。在檢測點位先要將浮土清理掉，然后去除表層松散層，取尺寸大于環(huán)刀的土樣，整平土樣兩端，將環(huán)刀內(nèi)壁涂上一層凡士林，將環(huán)刀刃口向下放在土樣上，用切土刀沿環(huán)刀外圍切削土樣，并將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削，至土樣伸出環(huán)刀為止，將環(huán)刀兩端余土削去修平，擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀和試樣總質(zhì)量，取代表性土樣測定含水率，得到干密度，最后通過計算得到壓實度。整個檢測過程大約需要1h。

3.3 填筑施工

細料土料采用自卸汽車進占法卸料，SD22推土機攤鋪平料，鋪土厚度均為30cm，16t自行式振動凸塊碾碾壓6～12遍。

3.4 十字剪切強度與壓實度相關(guān)性檢測結(jié)果

利用十字剪切強度進行填筑土料壓實質(zhì)量檢測前，先分別對任意料及心墻料進行十字剪切強度與壓實度相關(guān)性檢測，檢測均在碾壓6遍、8遍、10遍、12遍時分別進行壓實度與十字剪切強度對比檢測，通過對任意料578組壓實度與剪切強度數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析，得出其相關(guān)系數(shù)為r=0.9158，任意料十字剪切強度與壓實度關(guān)系散點圖見圖3。

圖3 任意料壓實度與十字剪切強度散點

通過對心墻料294組壓實度與剪切強度值進行統(tǒng)計分析，得到壓實度與剪切強度相關(guān)系數(shù)為r=0.8565。心墻料十字剪切強度與壓實度散點見圖4。

圖4 心墻料壓實度與十字剪切強度散點

4 應(yīng)用情況

水壩任意料填筑達90萬m3，心墻料填筑達30萬m3。在填筑過程中以檢測十字剪切強度預(yù)控為主，控制要求為：心墻料當剪切強度單點最小值達到95kPa，平均值達到120kPa時，判定其碾壓質(zhì)量合格；任意料當剪切強度單點最小值達到92kPa，平均值達到120kPa時，判定其碾壓質(zhì)量合格。取樣進行壓實度檢測驗證。

經(jīng)統(tǒng)計，550組任意料壓實度與剪切強度檢測結(jié)果，壓實度最大值為100%，最小值90%，平均值94%；剪切強度最大值260kPa，最小值92kPa，平均值160kPa。心墻料480組壓實度與剪切強度檢測結(jié)果，壓實度最大值為100%，最小值92%，平均值95%；剪切強度最大值260kPa，最小值97kPa，平均值184kPa。任意料、心墻料壓實度與十字剪切強度統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1任意料、心墻料壓實度與剪切強度值統(tǒng)計

5 結(jié)語

利用十字剪切強度作為填筑質(zhì)量快速檢測輔助手段，具有檢測速度快，操作簡單靈活，選點要求低，可隨時檢測，即檢即預(yù)判等特點，主要用于國內(nèi)外細粒土填筑施工碾壓質(zhì)量控制，也可用于鐵路、公路路基、大壩心墻、壩體填筑等工程。應(yīng)用前在進行碾壓工藝試驗時，先進行剪切強度與壓實度對比檢測，建立剪切強度與壓實度相關(guān)性，確定剪切強度最小值；然后在進行正式施工時，以最小剪切強度值預(yù)判填筑碾壓質(zhì)量，進行必要壓實度檢測驗證即可。