王瑜

（長治市致誠工程檢測有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

土工壓實度超百現(xiàn)象，是土工試驗中經(jīng)常遇到的問題，特別是在施工過程中，如不能及時發(fā)現(xiàn)，可能會造成施工質(zhì)量事故。根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗，主要有以下5 個方面的原因：①土的含水率超百。②土顆粒大小、形狀不均勻。③壓實力過大。④試驗所用的土是在實驗室生產(chǎn)出來的，而施工現(xiàn)場缺少相應的施工設備和施工工藝，無法進行現(xiàn)場試驗。⑤在現(xiàn)場試驗中，試驗人員不熟悉試驗方法或不按規(guī)范操作。

1 土工壓實度超百現(xiàn)象的原因分析

1.1 含水量

含水量是土工試驗中最重要的一個指標，因為土的含水量直接影響著土的密度和壓實度。所以在現(xiàn)場試驗中，要注意測定土樣的含水率，特別是在寒冷地區(qū)，要注意測定土的凍結含水率，以確保土的密度和壓實度。在實際工作中，往往會發(fā)生由于土樣含水量過大而出現(xiàn)土工試驗超百現(xiàn)象。例如，某高速公路路基填筑工程施工過程中，對高速公路路面進行了壓實試驗，發(fā)現(xiàn)路基填土的平均含水量為23%（標準狀態(tài)），當采用重型擊實試驗方法進行碾壓時，路基填土的壓實度達不到設計要求。經(jīng)分析研究后發(fā)現(xiàn)，是由于試坑內(nèi)壁不光滑、平整所致。因此在進行現(xiàn)場試驗時應注意測定土樣的含水率，以免出現(xiàn)超百現(xiàn)象[1]。

1.2 顆粒大小、形狀

對于同一種土，其顆粒大小、形狀不同，其所受的應力狀態(tài)不同，所能承受的壓縮量也不同，故壓實度也有很大差別。如砂土顆粒較細，如粒徑在0.5mm 以下，則其顆粒間的摩擦力和膠結力較弱，壓實后在應力作用下不易破碎，故壓實后的密實度也較??；而卵石或碎石等粗粒料壓實度較大。因此，在用同一標準擊實時，由于土樣顆粒的形狀、大小不同而造成壓實后的密實度也有很大差別。

例如，某工程地基土為黃土狀黃土和粗砂相間的二元結構土。該土樣呈橢圓球形，顆粒粒徑為0.25～0.5mm；土中含有一定數(shù)量的天然級配碎石，呈不規(guī)則形狀。這種土樣的壓實度比天然級配碎石較大。由于土樣顆粒的形狀、大小不同，顆粒間產(chǎn)生了較強的摩擦力和膠結力，使土顆粒間的摩擦力和膠結力較弱，從而使壓實后土樣在應力作用下不易破碎[2]。

1.3 壓實力

土的強度隨壓實程度的增加而增加。當壓實到一定程度后，土的強度將不再增加，這時若繼續(xù)進行碾壓，就會出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象。土壤在受到一定壓力下會發(fā)生彈性壓縮和塑性壓實兩種形式的變形。彈性變形可以恢復原狀，而塑性變形是不可逆的。當壓實力過大時，土壤只能發(fā)生塑性變形，無法恢復原狀，造成了超百壓實度現(xiàn)象的發(fā)生。所以在施工過程中應根據(jù)不同土質(zhì)、不同壓實度要求確定具體的施工工藝，避免采用過大的壓實機械和壓實速度來施工。不同壓實力下的土工擊實試驗數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 不同壓實力下的土工擊實試驗數(shù)據(jù)

1.4 壓實度試驗

《公路土工試驗規(guī)程》（JTG 3430—2020）第3.1.12 條規(guī)定，現(xiàn)場試驗時，土樣含水率應符合下列規(guī)定：不同類型土的現(xiàn)場試驗含水率，應控制在最優(yōu)含水率±1%范圍內(nèi)。當采用擊實試驗方法確定的最佳含水率與現(xiàn)場試驗時的含水量不一致時，應根據(jù)現(xiàn)場試驗時的含水量對試驗結果進行修正?！豆吠凉ぴ囼炓?guī)程》（JTG 3430—2020）第3.4.13 條規(guī)定，土樣的最佳含水率應根據(jù)最大干密度與最佳含水率之差計算得出[3]。

1.5 土的標準擊實試驗

在實際工作中，由于各種原因，無法按規(guī)范規(guī)定的方法進行擊實試驗，但對土的含水量要求很高時，必須進行標準擊實試驗。標準擊實試驗是根據(jù)《公路土工試驗規(guī)程》（JTG 3430—2020） 規(guī)定的方法進行，即用105℃的溫度烘干試樣至恒重，在100kg 的擊實容器中將試樣通過1mm 篩孔后，使其均勻分布在100mm 的圓錐體內(nèi)，然后用100kg 的擊實容器將試樣壓實至規(guī)定的干密度。

標準擊實試驗應在規(guī)定條件下進行，一般應在室內(nèi)完成，室內(nèi)試驗應嚴格按規(guī)范進行。如果室內(nèi)試驗不能滿足要求時，可采取現(xiàn)場壓實方法進行壓實?，F(xiàn)場壓實方法有很多種，但都需要滿足《公路土工試驗規(guī)程》（JTG 3430—2020）中對擊實功的規(guī)定[4]。

1.6 其他原因

（1）當土的含水率很大，如黏土或飽和粉質(zhì)黏土，當土樣太干時，可適當摻入一些水，使之達到規(guī)定的含水率；當土樣太濕時，可加人一些生石灰或水泥進行處理，使之達到規(guī)定的含水率。

（2）當土中含有大量的有機質(zhì)和鹽分時，如有機質(zhì)含量大于10%，或鹽分含量大于0.5%，土樣中含水量過大時，可適當摻入一些生石灰或水泥。

（3）當土中含有大量的黏土礦物（如伊利石、高嶺石等）時，可適當摻入一些生石灰。

（4）在取土樣時，如有水進入取土器內(nèi)，可在取土前將水排除。

（5）在室內(nèi)做土樣試驗時，應保證周圍環(huán)境的溫度和濕度合適；在室外做土樣試驗時應避免刮風下雨、或大太陽天等不良氣候條件。

（6）在試驗中如發(fā)現(xiàn)壓實度與理論計算值有較大差異時，應將試樣及時送到試驗室進行重做或重新做一次試驗。

2 土工壓實度超百現(xiàn)象的預防措施

2.1 嚴格控制含水量

在進行土工試驗時，對所需的土樣都要進行含水量的測定，如果含水量偏高，應及時將其調(diào)整到適宜的含水量范圍內(nèi)；如果含水量偏低，應在滿足壓實要求的前提下，對其進行增加。通常情況下，當含水量控制在最佳含水量±2%范圍內(nèi)時，對其進行壓實后檢測結果是合格的。因此，在施工過程中，對土樣的含水量應嚴格控制，如果采用的是天然狀態(tài)下的土樣時，應對其進行充分晾曬處理。如果是采用晾曬后的土樣進行壓實檢測時，若壓實后檢測結果不合格時，可通過增加碾壓遍數(shù)來進行解決[5]。

同時還應注意以下兩點：①不同土質(zhì)對其含水量要求不同。如黏性土對水分要求較高；砂類土對水分要求較低；而粉質(zhì)土則介于兩者之間。②對于相同土質(zhì)不同部位所需的最佳含水量也有所不同。如黏性土在上面層和中面層應控制在最佳含水量±2%以內(nèi)；砂類土和粉質(zhì)土則應控制在最佳含水量±1%以內(nèi)。

2.2 檢測儀器的校正

在施工中，一些施工單位的壓實度檢測設備與方法不符合規(guī)程要求，在進行壓實度檢測時，測量出的壓實度數(shù)值是偏大的，但由于沒有對壓實度儀器進行校正，從而導致檢測結果偏大。在實際工作中，檢測人員要嚴格按照規(guī)程進行操作，按照要求的步驟對檢測儀器進行校正。

在檢測時，應對測量儀器的量程進行檢查和確認，確保測量儀器量程符合要求后才能進行測試。在進行測量時，應注意不能將測量儀器與標準密度盒直接接觸，否則會造成誤差。此外，還應注意儀器的讀數(shù)和實際測量值之間的關系是否準確。在進行測量時，還應注意被測材料的密度和含水率，并將二者同時記錄在表格中，以便在后期的檢測工作中做參考。

2.3 土樣的采集與制備

土樣的采集是土工試驗中最重要的環(huán)節(jié)，應根據(jù)工程所處的地理環(huán)境和氣候條件，選擇好土樣的采集地點，并在確定的位置上采集原狀土。對于含有大量雜質(zhì)、有機質(zhì)、細顆粒、粗粉粒等試樣，應先將土中雜質(zhì)和有機質(zhì)去除后再進行試樣的采集。對于黏性土和砂類土，應采用環(huán)刀法進行取樣。環(huán)刀取樣時，應由取土點沿切線方向自上而下，用刮刀將土樣削成2～4 層厚度均勻的薄片，并用手將其壓平。

對于較厚的土層，可采用取土器取土并分層碾壓后再取樣；對于薄土層可采用環(huán)刀法取樣，取樣時先將土樣刮成一層薄片，用手將其壓平；對于黏性土、砂類土、砂礫石等試樣則應在碾壓前先取成幾層薄片，并用手將其壓平后再取土。

2.4 壓實功能試驗

在對土樣進行壓實功能試驗時，應選擇不同粒徑、不同級配的土樣進行試驗。在實際操作過程中，由于操作人員的技術水平、試驗儀器的精度等原因，會造成不同粒徑、不同級配的土樣做出來的壓實度結果存在較大差異。針對這種現(xiàn)象，可采取以下預防措施。

（1）如在實驗過程中發(fā)現(xiàn)土樣不符合要求，應及時向試驗人員提出，重新進行試驗。

（2）在進行土樣的壓實功能試驗時，應保證所有數(shù)據(jù)的準確性，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應及時與試驗室工作人員進行溝通，并對數(shù)據(jù)進行處理。

（3）在對土樣進行壓實功能試驗時，應保證壓實功能試驗的質(zhì)量與精度，如壓實度檢測過程中發(fā)現(xiàn)所測壓實度與標準值相差較大時，應對土壤顆粒結構進行分析，確定是否為土壤顆粒級配不合理或因土質(zhì)不同所造成的結果。如出現(xiàn)以上情況，應根據(jù)具體情況采取相應措施進行調(diào)整或重新檢測土樣的壓實度。

2.5 靜載試驗

（1）靜載試驗主要用于測定土的濕陷性，通常將土體置于兩個（或多個）高度不同的剛性支承于水平面上，然后在土柱的任何位置施加壓力，記錄下壓力值，根據(jù)測定的壓實度和含水量可以計算出土的濕陷性。

（2）靜載試驗采用的土柱高度應大于沉降量2 倍以上。試件尺寸應根據(jù)試驗要求而定。試件必須保持豎向均勻，試件的加載速度應與沉降速度相適應。

（3）靜載試驗過程中，要經(jīng)常觀察儀器及試件的工作情況，發(fā)現(xiàn)異常要及時報告有關人員，及時采取有效措施進行處理。

（4）在靜載試驗中，如發(fā)現(xiàn)試件存在變形、破壞現(xiàn)象時，應停止試驗，分析原因。如屬靜載試驗本身原因造成的應及時處理、修復；如屬其他原因造成的應查找原因、進行處理。

2.6 填土密度試驗

公路工程建設過程中，填土密度試驗是一項重要的試驗項目，也是路基填筑施工過程中必須進行的工作。填土密度試驗檢測結果會對施工質(zhì)量控制起到非常重要的作用，同時也可以作為路基填筑施工過程中的控制指標。但是，在實際的工程實踐過程中，由于填方土密度試驗過程比較復雜，容易受到諸多因素的影響而導致檢測結果不準確。因此，在進行填土密度試驗時，應注意以下4 點：①應注意對檢測儀器進行檢查和校準。②在檢測過程中應確保儀器處于良好的工作狀態(tài)，并正確使用和操作。③在檢測過程中應將試樣充分搖勻后再進行檢測，保證所測得的密度值準確可靠。④在進行密度試驗時應該盡量采用同一批次的土進行檢測。

3 結語

（1）要保證土工試驗的準確性，必須要根據(jù)試驗結果，從以下5 個方面入手：①選擇適合施工條件的土。②土樣制備時應嚴格控制含水量。③壓實設備的選用及壓實方式的確定。④最佳含水量與最佳壓實功能的關系。⑤檢測壓實度時，應對土樣進行分層，每層厚度不宜超過30cm。

（2）在檢測試驗結果時，應根據(jù)試驗規(guī)范對試驗室的儀器設備進行檢驗。試驗前對儀器設備進行全面檢查，確保儀器設備處于良好狀態(tài)；試驗中，應根據(jù)不同的試驗條件，有針對性地采取措施。①在試驗過程中出現(xiàn)異常情況時，應立即停止試驗，查找原因。②當土樣的含水量不能滿足施工要求時，應立即采取措施或及時換土進行施工。③當土樣含水量處于最佳含水量附近時，應盡快測定其最佳含水量。通過這些措施保證了檢測結果的準確性。

（3）在進行施工現(xiàn)場壓實度檢測時，應嚴格按照《公路土工試驗規(guī)程》（JTG 3430—2020）的要求進行檢測。施工中可根據(jù)實際情況合理選用不同的壓實度檢測方法。在選擇壓實方式時，可以結合當?shù)貤l件靈活掌握。