土石方工程填筑压实质量问题的判别

魏哲华

【摘要】土石方工程填筑压实质量需要一个有力而完善的质量控制组织体系，在设计上适宜、可靠的基础上，施工上做好土料场普查和填筑工作面的组织管理，分析设计要求与施工技术的差异性，及时改进施工工艺，既保证土石方填筑压实质量达到设计要求，同时也保障施工合理性、经济性的特性。

【关键词】压实指标；压实质量；问题判别

1、概述

土石方工程是一种充分利用当地材料，选用适宜的施工工艺完成土体之间的紧密结合，保证土体压实质量满足工程建设需要这一特定要求。压实质量控制主要包括料场、填筑工作面及施工工艺等各方面的质量管理。

2、土石方工程填筑压实指标

土石方工程填筑一般以密度、压实度、相对密度及孔隙率这四种之一作为压实控制指标。

2.1 密度或压实度

密度或压实度控制指标适宜粘性土、少粘性土及砾质土，这是由土中固体物质组成特点所决定的，与土中粘粒的矿物成分、颗粒级配等紧密关联。这类土在同一击实功能条件下，干密度随含水率的增加而增大，而当干密度增大到某一值后，含水率继续增加干密度反而减小。干密度的这一最大值称为该击实功能下的最大干密度ρdmax，与它相对应的含水率为最优含水率ωop。如下图1。

压实度是填筑干密度与最大干密度的比值。施工现场质检人员一般采用环刀法、灌砂法、灌水法三者方法中取其一检测填筑密度。

2.2 相对密度

相对密度指标适宜无粘性土，这是由料质、风化程度、级配大小及形状等特点决定的。这类土在砾石含量达到总土质量的不同比率时，依靠土体自身的骨架及相互充填作用，土体紧密程度发生变化。当砾石含量达到70%时，土体自身孔隙最小，密度最大。如下图2。

相对密度利用公式（1）计算而得。

式中ρdmax为最大干密度，ρdmin为最小干密度，ρdo为填筑干密度。施工现场质检人员一般采用灌砂法或灌水法检测填筑密度并测定土的颗粒级配，从而计算土的相对密度。

2.3 孔隙率

按照水利水电工程天然建筑材料的要求，对于自由排水堆石材料的无粘性土适宜用孔隙率作为压实控制指标，一般为20%～28%，但要根据堆石料的岩性、坝体的抗震等级等通过碾压试验确定。孔隙率按公式（2）计算而得。

式中，ρd为干密度，ρw为水的密度，Gs为土粒比重。施工现场质检人员一般采用灌砂法或灌水法检验填筑密度并且测定土的颗粒级配确定土粒比重，从而计算土的孔隙率。

一种土的自身结构决定了在施工中它只有一个压实控制指标。

3、土石方工程填筑压实指标质量问题的判别

土固有的物质组成特点及土所处的物理状态通过室内试验确定土的基本物理性质指标，一定的施工工艺下现场碾压试验确定土的压实特性，这两种结合从而确定土的压实质量。

工程中对压实指标的选用主要存在以下几个方面的质量问题：1、施工前未按规范要求开展料场的复查工作或料场复查工作做的不细致，过分依赖设计阶段提供的料场资料，致使对土的基本物理性能指标掌握不准确；2、未开展实质性的碾压试验或生产性碾压试验，仅凭经验确定土的压实特性；3、施工期间对土的自然变异性敏感性不强，未开展有效的料场均一性复验工作，致使施工期与碾压试验不匹配，不同的料源未采用不同的施工参数进行控制；4、对于少粘性土压实指标确定的依据不充分。目前对少粘性土的压实指标国际上没有标准也没有统一判定依据，在工程中一般采用美国工程兵团则规定当细粒组的细料含量超过5%时，98%的压实度高于相对密度85%时，应采用标准击实试验指标控制，否则采用相对密度指标控制。

4、土石方填筑工程压实质量问题的判别

保证土石方填筑工程压实质量的前提是料场的质量控制做到位，在复验土料的化学、物理基本力学性质、风化程度及含水率等是否符合设计要求的基础上，依据碾压试验，进行合理的施工组织控制达到有效的压实质量。

4.1 土与施工工序方面质量问题的判别

在填筑工作面上，按规定厚度将土石料散开铺平后，用压实机械进行压实，减少料质孔隙增加容重以达到土体一定的紧密程度。但由于料质不均一性、控制含水量或施工工序管理不当，压实质量不能满足要求。主要表现为单元工程压实合格率未达到规范要求。主要从以下方面进行分析：

1.填筑土料。土料的含水率未控制在碾压试验提供的合理范围内、土料发生变化或土块大小不满足设计要求；铺土前填筑面撒入其他杂物；若是冬季施工时冻土含量、冻块含量、冻块大小及土湿也都是影响土料不合格的因素；

2.新老土层结合面洒水、刨毛等处理。补水方式不当造成结合层面土料含水率过于潮湿或干燥出现的弹簧土、起皮等现象；填筑面如遇停工长时间暴露或是连续雨天等未进行保护；光面碾压后土体未进行结合面的全面刨毛处理等。

3.铺土控制。铺土预留宽度未达到设计要求，削坡后出现亏坡现象；各料区的尺寸或周边的结合分界线不明显，造成土质混杂填筑现象；上料道路与集中卸料点的处理不满足施工规范要求，运输车辆通过的部位未及时变换道路，出现土体剪切破坏的现象；铺料厚度不均一，超过允许偏差或低于碾压试验铺土厚度，造成卸料面未均匀上升，导致碾压后土层上部紧密而下部疏松或填筑工作面呈现小波浪式。

4.碾压参数。碾压方法、碾压参数及碾压机具的规格、重量与土体的碾压试验不一致，过压造成的土体出现层间光面、剪力破坏等现象；或碾压机具在长期工作中的重量未按规定检定。

5.检测方法。取样部位没有代表性，检测方法和频次不满足规范或设计要求。

4.2 土与“四结合”部位压实质量问题的判别

土与岩石、土与混凝土、土与土（纵横接坡、土质岸坡结合、填筑层间结合）、土与砂砾料的结合处为“四结合”部位。

1.土与岩石结合部位。岩石表面存在裂隙、反坡、基础有泉水、排水沟等不良地质条件、岩石结合面涂刷浓泥浆或粘土水泥浆与铺土不同步等均影响结合面的整体稳定性及土体的压实质量。

2.土与混凝土结合部位。混凝土表面粉末、乳皮、污物的清理程度、混凝土结合面上涂刷的泥浆配比及边角处或拐角处的补压均影响结合面的整体稳定性及土体的压实质量。

3.土与土结合部位。铺土前，剥至设计基本合格面；结合坡面上洒水、刨毛，土料的含水量均是压实质量控制的着重点。

4.土与砂砾料结合部位。土料剥坡与否，土与砂砾料的施工顺序；接触带的施工碾压方式；砂砾石基础自身的特性等是施工压实质量管理的关键环节。

5、結束语

土石方工程填筑压实质量的把控是土石方工程的关键点，要从料场的制备抓起，料场复查工作需做好空间、时间及质与量的规划，通过对土料场的颗粒组成、液限、塑限和塑性指数等指标的判定，确立土料的基本物理力学性能，做好料场的分区、分段等合理规划，明确不同填筑料的压实特性。填筑前做好碾压试验或生产性碾压试验，确定机械参数、铺土厚度、碾压遍数等施工参数。填筑压实中严格控制施工工序，加强土与“四结合”部位的技术管理，做到环环相扣，才能确保压实质量满足设计要求。

参考文献：

[1]《水利水电工程施工质量通病防治导则》SL/Z 690-2013

[2]《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SL251-2015

[3]《碾压式土石坝施工规范》DL/T5129-2013