郭永新

（水電十二局施工科學(xué)研究院，浙江建德311600）

1 概 述

在四川雅礱江兩河口水電站大壩工程的心墻壩填筑施工過程中，全料壓實度通過預(yù)控線法計算得到。由于施工進度的需要預(yù)控線法做不到點對點試驗，用時較長，同時受不同P5含量的影響，導(dǎo)致不同粒徑組成的土料所對應(yīng)的擊實干密度均有不同程度的偏差，使現(xiàn)場填筑生產(chǎn)過程中采用預(yù)控線進行施工質(zhì)量控制時，易出現(xiàn)不合格點，無法真實地反映現(xiàn)場實際的壓實情況。因此，本文重點解決的問題就是通過不同擊實功下的細料壓實度與全料壓實度之間的匹配關(guān)系，確定現(xiàn)場快速檢測的方法。

2 研究內(nèi)容和技術(shù)經(jīng)濟指標

2.1 研究內(nèi)容

1）全料壓實度與不同擊實功下細料壓實度之間的關(guān)系分析研究；

2）分析大壩礫石土心墻料不同擊實功能下細料與全料壓實度之間匹配關(guān)系，以便尋求到現(xiàn)場快速檢測的方法。

2.2 技術(shù)經(jīng)濟指標

1）技術(shù)指標：三點擊實快速檢測方法替代全料壓實度。

2）經(jīng)濟指標：可縮短試驗檢測時間，提高試驗檢測效率，及時提交試驗成果以便指導(dǎo)施工，從而加快施工進度，以達到提高經(jīng)濟效益的目的。

3 研究方法和技術(shù)路線

3.1 研究方法

1）在室內(nèi)用摻配完全均勻的土料進行全料和細料不同擊實功下的擊實試驗，分別得到全料和細料的最大干密度，從而計算得到全料壓實度與細料壓實度之間的匹配關(guān)系。

2）提出在全料控制標準下（如97%）細料控制標準及其數(shù)值指標。

3）結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)，利用試驗數(shù)據(jù)，驗證全料與細料壓實度之間的匹配關(guān)系，進行小于20 mm三點擊實法與計算推求小于20 mm細料壓實度對比分析研究。

3.2 技術(shù)路線

確定全料壓實度與細料壓實度之間的匹配關(guān)系，建立以細料控制標準來保證全料標準的合理性和建立快速檢測方法的可行性。

4 設(shè)計技術(shù)要求

4.1 礫石土心墻料特征指標要求

1）用于心墻防滲料的礫石土填筑料最大粒徑不大于150 mm；P5含量為30% ～50%（現(xiàn)場檢測P5含量最大不超過55%，且50% ～55%的頻率控制在5%以內(nèi)）；小于0.075 mm的顆粒含量應(yīng)不小于15%；小于0.005 mm的顆粒含量應(yīng)大于8%。

2）碾壓后心墻防滲土料的滲透系數(shù)應(yīng)小于1×10－5cm／s，礫石土心墻料抗?jié)B透變形的破壞坡度應(yīng)大于9.0，其滲透破壞形式應(yīng)為流土。

4.2 礫石土心墻料填筑標準及設(shè)計技術(shù)要求

碾壓后的礫石土心墻料壓實度以全料壓實度和細料壓實度進行雙控制。礫石土心墻料全料壓實度≥97%（修正普氏2 740 kJ／m3擊實功），心墻摻礫料P5含量分別為30%、40%、50%，壓實后干密度分別不小于 2.10、2.15、2.21 g／cm3；小于 20 mm細料壓實度≥100%（普氏擊實604 kJ／m3）。

5 研究結(jié)果

5.1 室內(nèi)擊實試驗

5.1.1 土石材料

本次試驗研究擊實用料采用亞中A區(qū)土料，摻礫料采用慶大河加工系統(tǒng)生產(chǎn)的連續(xù)級配新鮮石料，粒徑范圍為5～100 mm，摻礫料檢測結(jié)果見表1。

表1 摻礫料檢測結(jié)果

5.1.2 擊實試驗

5.1.2.1 擊實參數(shù)

擊實試驗分別采用標準擊實儀和大型擊實儀，擊實儀的基本參數(shù)見表2。

表2 擊實儀基本參數(shù)

5.1.2.2 超粒徑顆粒的處理

用原級配土料進行試驗是最理想的，但由于儀器對試樣的限制，需對土料中某些超過試樣允許粒徑的顆粒（即超粒徑顆粒）進行處理。處理超徑石的方法有剔除法、等量替代法、相似級配法和結(jié)合法。本次試驗大型擊實采用等量替代法，小于20 mm細料輕型擊實采用剔除法進行試驗［1］。

等量替代法：

剔除法：

式中：Pi為替代后粗粒某粒組含量，%；

Pfi為剔除后粗粒某粒組含量，%；

Poi為原級配某粒組含量，%；

Pdmax為超粒徑顆粒含量，%；

P5為原級配大于5 mm粒組含量，%。

5.1.2.3 超粒徑顆粒的處理結(jié)果

等量替代和剔除后的結(jié)果見表3和圖1。

5.1.3 擊實成果

本次試驗研究針對不同的 P5含量（25% ～55%）進行了Φ300 mm大型擊實試驗，＜20 mm不同的P5含量（10% ～50%）進行輕型擊實的試驗，擊實結(jié)果見表4、表5和圖2～5。

圖1 摻礫料顆粒級配曲線

表3 等量替代和剔除后的顆粒級配

表4 大型擊實（300 mm）結(jié)果

表5 輕型擊實結(jié)果

圖2 最大干密度與P5含量關(guān)系曲線

圖3 最優(yōu)含水率與P5含量關(guān)系曲線

圖4 最大干密度與P5含量關(guān)系曲線

圖5 最優(yōu)含水率與P5含量關(guān)系曲線

5.2 全料壓實度與細料壓實度匹配關(guān)系

根據(jù)室內(nèi)擊實試驗數(shù)據(jù)，計算得到室內(nèi)全料壓實度與細料壓實度的匹配關(guān)系，計算過程見公式（3）與公式（4），匹配關(guān)系見表6。

全料壓實度為D全時的細料干密度按公式（3）計算：

式中：ρd，細為細料干密度，g／cm3；

ρd，全，max為全料最大干密度，g／cm3；

D全為全料壓實度；

ρw為水的密度，g／cm3；

GS為礫石視比重；

P20為大于20 mm礫石含量。

細料壓實度按公式（4）計算：

式中：D細為細料壓實度，%；

ρtfmax為全料壓實度為D全時的細料干密度，g／cm3；

Pdfmax為細料室內(nèi)擊實最大干密度，g／cm3。

表6 全料壓實度與細料壓實度匹配關(guān)系

根據(jù)表6得出，全料壓實度為97%時，細料壓實度最大值為101.5，最小值為100.5，平均值為101.4。

5.3 細料控制標準及其數(shù)值指標

設(shè)計在填筑標準及要求中提出碾壓后的礫石土心墻料壓實度以全料壓實度和細料壓實度進行雙控制。礫石土心墻料全料壓實度≥97%，小于20 mm細料壓實度≥100%。而本次試驗研究根據(jù)P5含量25%～55%的全料與細料壓實度匹配關(guān)系得出，全料壓實度97%時相對應(yīng)的細料壓實度為100.5～102.0。因此，當(dāng)全料壓實度為97%時，選擇細料壓實度≥100%。

5.4 匹配關(guān)系的驗證

5.4.1 現(xiàn)場顆粒分析試驗

本次試驗研究對大壩礫石土料進行了50組顆粒分析試驗檢測，具體結(jié)果見表7。

表7 大壩礫石土料顆粒級配試驗結(jié)果統(tǒng)計

續(xù)表7

從表7的試驗結(jié)果可看出，大壩礫石土料最大粒徑均小于150 mm，最大值為95 mm，最小值為62 mm，平均值為74 mm；P5顆粒含量均在30%～50%之間，最大值為47.9%，最小值為39.4%，平均值為43.1%；各項指標均滿足大壩壩體填筑施工技術(shù)要求。

5.4.2 壓實度檢測

本次試驗研究對大壩礫石土料進行了25組全料壓實度以及點對點細料壓實度檢測，具體結(jié)果見表8。

表8 壓實度統(tǒng)計

通過表8得到，全料壓實度均大于97%，最大值為100.9%，最小值為97.7%，平均值為99.4%，點對點所得細料壓實度均大于100%，最大值為105.0%，最小值為100.0%，平均值為102.3%；通過現(xiàn)場試驗驗證，室內(nèi)擊實所得的全料壓實度與細料壓實度的匹配關(guān)系完全是合理的。

5.5 細料壓實度與理論壓實度對比分析

本次試驗研究對大壩礫石土料進行了50組壓實度對比試驗，對比結(jié)果見表9。

表9 壓實度對比

通過表9得到，細料壓實度均≥100%，最大值為105.0%，最小值為100.0%，平均值為102.3%，均滿足大壩壩體填筑施工技術(shù)要求（A版）；細料理論壓實度最大值為105.5%，最小值為100.0%，平均值為102.5%；細料壓實度與細料理論壓實度差值均小于1.0%，最大值0.8%，最小值為－0.8%，平均值為－0.2%，誤差較小。

6 結(jié) 語

1）根據(jù)本次試驗研究結(jié)果得出，當(dāng)全料壓實度為97%時，細料壓實度≥100%，全料壓實度與細料壓實度的匹配關(guān)系與設(shè)計的技術(shù)指標一致。

2）現(xiàn)場生產(chǎn)試驗全料壓實度均≥97%，細料壓實度均≥100%，由此可以驗證室內(nèi)所得的全料壓實度與細料壓實度匹配關(guān)系完全是合理的。

3）通過本次試驗研究數(shù)據(jù)分析，采用三點擊實法所得細料壓實度與理論壓實度平均差值為0.2%，誤差較小，由此現(xiàn)場可直接采用三點擊實快速檢測，以指導(dǎo)下一步施工。

4）當(dāng)采用三點擊實替代全料壓實度時，不僅可以縮短試驗檢測的時間，還可以提高試驗檢測的效率，從而加快施工進度，以達到提高經(jīng)濟效益的目的。