張 坤

(山西東山供水工程有限公司，山西 太原 030001)

1 引言

水利工程中廠房、泵站以及管理站等低層建筑物對地基承載力要求較低，但占地面積可達幾萬平方米，一般采用原土(素土、雜填土)或者置換土進行分層回填，分層厚度30 cm～40 cm，壓路機碾壓3～4遍直到壓實，壓實度采用環(huán)刀取土進行干容重及含水率試驗，檢驗合格后方可進行上部建筑物建設[1-2]。然而大面積回填層采用單個環(huán)刀檢測試驗需要耗費大量的人力及工時，取樣速度極慢，且不能全面真實反映檢測區(qū)的壓實情況，當回填土層數(shù)較多時，更無法真實反映回填土深層的壓實度和含水情況，目前很多檢測方只是為了趕工期并完成工程檢測，對回填土層壓實結果和質量把控不嚴，后期建筑物會出現(xiàn)大面積裂縫、坍塌或導致建筑物傾斜損壞。因此本人通過多年積累的檢測經(jīng)驗及專門研究，在對大面積回填層壓實度采用環(huán)刀“1+1”取樣法進行檢測試驗，不僅提高了取樣速度和效率，而且可以真實的反應回填土層的壓實情況，得到了較為理想的結果，為今后水電站廠房、管理房的大面積回填層檢測中提供技術依據(jù)和保障。

2 方法介紹及原理

環(huán)刀“1+1”取樣法包括環(huán)刀平行“1+1”取樣和豎向“1+1”取樣，為便于分析研究，在平面直角坐標系上取X軸方向上兩個環(huán)刀同時取樣稱為平行“1+1”取樣，文中簡稱平行“1+1”法，主要優(yōu)點是提高了取樣速度，加快工程建設進程，同時相對于單個環(huán)刀取樣，在兩個不同位置同時取樣，取樣結果更能真實、全面反映回填土層的土質情況；在Y軸方向上將兩個環(huán)刀套在一起的取樣稱之為環(huán)刀豎向“1+1”取樣，文中簡稱豎向“1+1”法，其優(yōu)點是可以取到不同回填土層的土質情況，掌握深層土質的含水率和壓實度，從而判斷出大面積回填土層效果?，F(xiàn)場取樣圖見圖1。

圖1 環(huán)刀平行“1+1”與豎直“1+1”現(xiàn)場取樣圖

3 工程實例分析

以潼南縣大石橋水庫工程管理所為例，在水庫管理所內硬化地面、活動場地、草坪等出現(xiàn)大面積裂縫，深陷塌方，外圍墻體及保安室等建筑物出現(xiàn)裂縫及傾斜，補救方法只能通過二次回填土碾壓修補后重新檢測壓實度情況，并對地上已建建筑物進行加固維修，不僅造成投資增加，也給施工單位造成了不好的影響。水庫管理局委托我公司進行二次回填碾壓后壓實度、含水率檢測，并進行三層管理房地基大面積回填土層檢測試驗[3]，檢測方法采用環(huán)刀平行“1+1”法和豎向“1+1”法，并與單環(huán)刀取樣的結果進行對比，分析待建管理房大面積回填場地的壓實情況，管理所地面裂縫塌陷及墻壁傾斜情況見圖2。

圖2 水庫管理所地面裂縫塌陷及墻壁傾斜情況

3.1 環(huán)刀取樣布置方案

水庫管理所場地采用大面積分層回填、灑水碾壓，分2～3層，層厚控制在30 cm～40 cm以內，壓實后進行環(huán)刀取樣檢測試驗，本文以70 m×90m面積進行環(huán)刀取樣布置，分三層回填碾壓，在第二層取樣，布置方式為單環(huán)刀取樣、平行“1+1”法、豎直“1+1”法及平行“1+1”法和豎直“1+1”法組合取樣，根據(jù)規(guī)范要求[4]，在100 m2內取1個檢測點，在200 m2內取2個檢測點，為了能夠真實反映回填土層的壓實情況，4種環(huán)刀取樣方法分別布置10組檢測點，環(huán)刀取樣布置圖見圖3。

圖3 環(huán)刀取樣布置圖

3.2 取樣結果及對比分析

根據(jù)環(huán)刀取樣布置圖進行取樣試驗，可以得到不同方法測得的含水率和現(xiàn)場單位體積壓縮后的干容重，再根據(jù)實驗室得到的最優(yōu)含水率、最大干容重，最后求得取樣點的壓實系數(shù)，根據(jù)規(guī)范壓實系數(shù)大面積回填取樣壓實系數(shù)不低于0.91判斷檢驗結果是否合格。本文四種方法可以分別得到10組、20組、20組及40組試驗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)較多，采用表格列出時占用篇幅大，本文選取單環(huán)刀法求得的10組數(shù)據(jù)計算壓實系數(shù)的過程和結果見表1，將其他三組方法測得的結果通過計算得到的試驗結果分別見表2、表3和表4。

表1 單環(huán)刀法大面積回填素土壓實系數(shù)計算表

表2 平行“1+1”法大面積回填素土壓實系數(shù)計算表

表3 豎向“1+1”法大面積回填素土壓實系數(shù)計算表

表4 組合“1+1”法大面積回填素土壓實系數(shù)計算表

圖4 “1+1”法壓實系數(shù)情況

由表1可知，當用單個環(huán)刀取樣檢測時，壓實系數(shù)大于0.91的檢測點在90%以上，即使單環(huán)刀檢測能保證在其取樣范圍內的壓實度合格，也不能保證在取樣點外一定范圍內的部位壓實度合格與否，并且本文是在面積100 m2內取一個檢測點，實際工程中一般在300 m2取一個檢測點，因此單環(huán)刀取樣檢測壓實度檢測得到的結果是粗略的，不準確，存在明顯不合理性。

采用環(huán)刀平行“1+1”法取樣避免了這種不合理性，在取樣時不僅可以將檢測范圍面積增大，加快取樣速度，而且在一個取樣面積上同時下去兩個環(huán)刀，得到的結果能夠全面、真實反映土層壓實情況。從表2可知，同一個檢測范圍內的兩個環(huán)刀取樣結果在濕密度、含水率上存在較大差異性，如6-1和6-2，8-1和8-2，可以反映出分層碾壓過程中的灑水、碾壓不均勻。同時，如果采用單環(huán)刀取樣檢測，最后得到的壓實系數(shù)值在取樣點1-1、取樣點3-2及取樣點8-2的檢測結果合格的概率各占50%，采用平行“1+1”法取樣后，這三個取樣點全為不合格。最后由圖5可以看出，即使在同一個檢測范圍內的2個取樣點上壓實度滿足規(guī)范，壓實系數(shù)也相差較大，壓實系數(shù)相差較小的說明壓實均勻。

表3采用豎直“1+1”法取樣結果可知，最后得到取樣點的上層九組數(shù)據(jù)合格，只有一組檢測不合格，而下層有四組數(shù)據(jù)不合格，綜合后有四個取樣點壓實度不合格，主要歸結原因如下：(1)含水率太大，壓縮性大而強度低，如3-2、9-2；(2)含水率太小，土體顆粒之間摩擦力大而不易壓縮，如7-2；(3)上層壓實度不夠，或者灑水不均，水滲入下層，下層含水率增大，上下兩層壓實度均不合格，如取樣點10的10-1，10-2。

表4中，在一個檢測面上只有四個環(huán)刀取樣的壓實系數(shù)滿足規(guī)范要求，該檢測面的壓實度才是合格的，因此組合“1+1”法得到的結果就更加真實準確了，試驗結果可直接指導上層建筑施工，在大面積回填后推薦使用，但是因為需要4個環(huán)刀進行，工程進度會變慢，但為了確保工程質量，避免應壓實度檢測不準確而后期發(fā)生質量問題返工，應使用組合“1+1”取樣檢測。

4 結論及建議

經(jīng)過四種不同檢測方法得到的壓實系數(shù)來判斷大面積回填中的壓實度，可知四種取樣方法中，單環(huán)刀取樣檢測在工程實際中最為常用，但準確度不高，不能反映大面積回填層的壓實情況，平行“1+1”法和豎直“1+1”法是對單環(huán)刀檢測方法的改進，平行“1+1”法可以擴大取樣面積，提高檢測速度，并真實反映回填層壓實度，防止壓路機漏壓、未壓的區(qū)域；豎直“1+1”法可以取到更深層土質，試驗準確度高；環(huán)刀組合“1+1”是前兩種方法的結合，因為需要四個環(huán)刀取樣，取樣速度較慢，一般對工程回填壓實度要求較高時采用，以保證回填質量。此外，環(huán)刀“1+1”法取樣檢測不僅可以用于素土大面積回填檢測試驗中，也可用于黃土、拌合土等其他土質檢測中，可以是新建工程的回填層壓實度檢測，也可以用于單環(huán)刀取樣檢測后的復測(查)、抽測(查)，或著對出現(xiàn)工程質量問題的工程進行檢測鑒定。