路賽濤

摘 要：土的壓實(shí)程度與水利工程質(zhì)量息息相關(guān)，水利工程在建設(shè)過(guò)程中，時(shí)常會(huì)遇到局部軟弱土層或填土層需要換填和壓實(shí)處理等，例如路堤、土壩、橋臺(tái)、擋土墻、管道埋設(shè)、基礎(chǔ)墊層以及基坑回填等。填土經(jīng)挖掘、搬運(yùn)之后，原狀結(jié)構(gòu)已被破壞，含水量也發(fā)生變化，未經(jīng)壓實(shí)的填土強(qiáng)度低，壓縮性大而且不均勻，遇水易發(fā)生塌陷、崩解，嚴(yán)重影響著水利工程的質(zhì)量。為了改善這些土的使用性質(zhì)，常采用壓實(shí)的方法使土變得密實(shí)。土的壓實(shí)也用在地基處理方面，如用重錘夯實(shí)處理松軟土地基使之提高承載力。為了提高填土的密實(shí)度，常采用靜壓碾壓、振動(dòng)碾壓、強(qiáng)夯等多種地基處理方式，從而提高填土的密實(shí)度，達(dá)到保證水利工程質(zhì)量的目的。在室內(nèi)通常采用擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)定擾動(dòng)土的壓實(shí)性指標(biāo)，即土的壓實(shí)度;在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)夯打、碾壓或振動(dòng)達(dá)到工程填土所要求的壓實(shí)度。

關(guān)鍵詞：水利工程 最大干密度 最優(yōu)含水率 壓實(shí) 顆粒級(jí)配

一、壓實(shí)度概述

土是由固體顆粒、液態(tài)自由水和氣體組成的三相體，以土為骨架，水、氣占據(jù)一定空洞充填孔隙。水利工程中衡量大壩和黏土心墻的壓實(shí)程度的是工地實(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)，稱為壓實(shí)度。提高壓實(shí)質(zhì)量是盡可能增大單位體積內(nèi)固體顆粒的比例，即增大現(xiàn)場(chǎng)干密度，同時(shí)控制土的含水量在最優(yōu)含水量附近。各種回填土（包括砂、石屑，碎石等）必須具有足夠的整體穩(wěn)定性、強(qiáng)度及水溫穩(wěn)定性等，而這些都與它們的壓實(shí)度有直接的關(guān)系。因此，要有效地控制壓實(shí)的質(zhì)量，就需要解決最大干密度和最優(yōu)含水率的確定、現(xiàn)場(chǎng)干密度的測(cè)定和壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的取值。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范（如土工試驗(yàn)規(guī)程 GB/T50123-2019等）中是采用輕型或重型擊實(shí)法確定回填土的干密度與含水率之間的關(guān)系曲線，從而得出最大干密度與最優(yōu)含水率。

二、試驗(yàn)方法

擊實(shí)試驗(yàn)是在室內(nèi)研究土壓實(shí)性的基本方法。擊實(shí)試驗(yàn)分重型和輕型兩種。他們分別適用于粒徑不大于20mm的土和粒徑小于5mm的粘性土。擊實(shí)儀主要包括擊實(shí)筒、擊實(shí)錘及導(dǎo)筒等。擊錘質(zhì)量分別為4.5kg和2.5kg，落高分別為457mm和305mm。因?yàn)楹娓芍苽渫翗?，?duì)擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)有顯著影響，所以制備試樣時(shí)，杜絕烘干。

三、影響壓實(shí)效果的因素

1、土的種類及顆粒級(jí)配的影響

在相同壓實(shí)功能條件下，土顆粒越粗，最大干密度就越大，最優(yōu)含水率越小，土越容易壓實(shí);土中含腐殖質(zhì)多，最大干密度就小，最優(yōu)含水率則大，土不易壓實(shí);級(jí)配良好的土壓實(shí)后比級(jí)配均勻土壓實(shí)后最大干密度大，而最優(yōu)含水率要小，即級(jí)配良好的土容易壓實(shí)。究其原因是在級(jí)配均勻的土體內(nèi)，較粗土粒形成的孔隙很少有細(xì)土粒去填充，而級(jí)配不均勻的土則相反，有足夠的細(xì)土粒填充，因而可以獲得較高的干密度。

土的顆粒級(jí)配是通過(guò)土的顆粒分析試驗(yàn)確定的，對(duì)于粒徑大于0. 075mm的粒組，可采用篩分法;而對(duì)于粒徑小于0. 075的細(xì)粒組，則必須采用沉降分析法。當(dāng)土中兼含大于0. 075的土粒時(shí)，兩類分析方法可聯(lián)合使用。沉降分析法有密度計(jì)法（比重計(jì)法）、移液管法等。

篩分法試驗(yàn)是將風(fēng)干、分散的代表性土樣通過(guò)一套自上而下孔徑由大到小的標(biāo)準(zhǔn)篩，稱出留在各個(gè)篩子上的干土重，即可求得各個(gè)粒組的相對(duì)含量。通過(guò)計(jì)算可得到小于篩孔直徑土粒的累積質(zhì)量和累積百分含量。

根據(jù)描述級(jí)配的累積曲線，可以簡(jiǎn)單的確定土粒級(jí)配的兩個(gè)定量指標(biāo)，即：不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)。不均勻系數(shù)反映大小不同粒組的分布情況，即土粒大小的均勻程度。不均勻系數(shù)越大表示粒度的分布范圍越大，土粒越不均勻，其級(jí)配越良好。曲率系數(shù)描寫的是累計(jì)曲線分布的整體形態(tài)，表示某粒組是否缺失的情況，反映了限制粒徑與有效粒徑之間各粒組含量的分布情況。

當(dāng)不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)同時(shí)滿足相應(yīng)條件時(shí)，土為級(jí)配良好土，易獲得較高的密實(shí)度，具有較小的壓縮性和較高的強(qiáng)度，工程性質(zhì)良好;如不能同時(shí)滿足，則為級(jí)配不良土，不易獲得較高的密實(shí)度，工程性質(zhì)不良。

無(wú)粘性土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)常以相對(duì)密實(shí)度控制，一般不進(jìn)行室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)，可進(jìn)行相對(duì)密度試驗(yàn)。

2、含水率的影響

土的含水量是指土在100℃～105℃下烘至恒重時(shí)所失去的水分重量與達(dá)到恒重時(shí)干土重量的比值。土中含水量對(duì)壓實(shí)效果的影響比較顯著。當(dāng)含水量較小時(shí)，由于顆粒間引力使土保持著比較疏松的狀態(tài)或凝聚結(jié)構(gòu)，土中孔隙大都互相連通，水少而氣多，在一定的外部壓力作用下，雖然土孔隙中氣體易被排出，密度可以增大，但由于水膜潤(rùn)滑作用不明顯以及外部功能不足以克服顆粒間引力，土粒相對(duì)移動(dòng)不容易，導(dǎo)致壓實(shí)效果比較差;含水量逐漸增大時(shí)，水膜變厚，引力縮小，水膜又起著潤(rùn)滑作用，外部壓力比較容易使土粒移動(dòng)，壓實(shí)效果漸佳;土中含水量過(guò)大時(shí)，孔隙中出現(xiàn)了自由水，壓力不可能使氣體排出，壓力的一部分被自由水所抵消，減小了有效壓力，壓實(shí)效果反而降低?？梢?jiàn)，只有在最佳含水率的情況下壓實(shí)效果最好。

五、結(jié)語(yǔ)

水利工程檢測(cè)工作中壓實(shí)度的影響因素有很多，一定程度上，壓實(shí)度合格與否直接影響了水利工程的質(zhì)量，正是因?yàn)檫@樣，不斷被人民重視，在實(shí)際檢測(cè)中需要根據(jù)具體情況，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)文件以及上級(jí)監(jiān)督部門有關(guān)的規(guī)定等進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量檢測(cè)。

在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，達(dá)不到規(guī)定壓實(shí)度的最普遍原因是碾壓時(shí)材料的含水量不合適和壓實(shí)機(jī)械的不匹配造成的，所以在施工中要求嚴(yán)格控制回填土的含水量，讓其與最優(yōu)含水量的誤差在±2%之內(nèi)。首先應(yīng)測(cè)定土的實(shí)際含水量等原始參數(shù)，然后著重控制最佳含水率、增加壓實(shí)功能及合理選擇機(jī)具、控制鋪土厚度等方面制定出合理的壓實(shí)方案，從而達(dá)到水利工程所需的壓實(shí)度。

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