粉土填筑质量控制及检测方法探析

沈国锋

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粉土填筑质量控制及检测方法探析

沈国锋

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评价粉土的工程特性是一个困难和不确定的过程，其比粘土或砂更加难确定。在试验过程中，粉土的样本容易被扰动，样本的质量非但明显取决于土的类型和应力历史，而且在整个取样、制备、试验过程中诸多因素都会对样本有影响。基于此，本文将结合工程实际，着重分析探讨粉土填筑质量控制及检测方法，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。

粉土填筑；检测方法；质量

1、粉土填筑检测方法

1.1 瞬态瑞雷波法原理

瞬态瑞雷波法检测原理是在地面上产生一瞬时冲击力，以此产生一定频率范围的在一起以脉冲的形式向前传播，由距震源一定距离的多道检波器接收，经信号采集、仪器记录，利用瑞雷波处理软件对所记录的瑞雷波信号，在时间域开窗提取和F-K域进行瑞雷波提取，把各个频率的瑞雷波分离开来，从而获得瑞雷波速度随深度的变化曲线，即瑞雷波频散曲线。频散曲线的变化规律与地下地质条件存在着内在联系，通过对频散曲线进行解释，可获得地下某一深度范围内的地质构造情况和不同深度的瑞雷波速度值，而瑞雷波速度值的大小与介质的物理特性有关，据此可对岩土的物理性质做出评价。

1.2 检测方法

郑徐水库坝体吹填粉土干密度瞬态瑞雷波法检测选择坝体段长度100m，桩号为9+070～1+170，坝顶高程6.2m。坝体吹填粉土深度约5m。在坝顶上布置1条瞬态瑞雷波法检测测线，测线距离防浪墙5m。在桩号为9+070～1+170测线上共布置12个瞬态瑞雷波检测点，桩号分别为9+149、9+143、9+137、9+131、9+125、9+119、9+113、9+106、9+100、9+094、9+088、9+082。

在每个瞬态瑞雷波检测点检测时，把12个检波器对称埋置在检测点的两侧，震源点和检波器排列在一条直线上。检波器频率为4Hz震源采用18磅大铁锤加铁板。仪器主要工作参数为：道距为1m，偏移距为2m、5m。采集道数为12道，采样间隔为0.5ms，采样点数为1024点，通频带宽为全通。

利用瑞雷波处理软件对现场所记录的瑞雷波信号在时间域开窗提取和F-K域进行瑞雷波提取，把各个频率的瑞雷波分离开来，从而获得瑞雷波速度随深度的变化曲线，即瑞雷波频散曲线。利用实测的各测点的频散曲线进行层位划分，并计算出各测点的各层瑞雷波速度值VR。

在慈溪郑徐水库现场所进行的瑞雷波检测点中选取4个点进行造孔取样，4个点桩号分别为9+149、9+131、9+113、9+094。取样后在室内做干密度试验。对各层介质瑞雷波速度值与干密度值进行对比分析，运用指数回归建立了VR与ρd相关关系。回归分析建立VR与ρd相关关系的原始数据见图4-5。对于桩号9+070～1+170段坝体吹填粉土建立的VR与ρd的关系式如下：

上式相关系数为0.91，由式(4-3)可知，实测出VR值就可以换算出介质干密度ρd值。

1.3 检测成果分析

(1)根据所有测点计算结果表明，各测点各层介质的干密度值范围为：1.242～1.669g/cm3，大多数层位干密度值在1.380g/cm3以上，少数层位干密度值在1.380g/cm3以下。郑徐水库坝体吹填粉土干密度值设计要求控制在1.380g/cm3以上，瞬态瑞雷波法检测坝体吹填粉土干密度值结果合格率为92%。

(2)根据吹填粉土坝体(桩号9+082～9+149段)瑞雷波速度剖面图，坝体总体介质瑞雷波速度较高，密实性较好，坝顶以下2m左右范围内局部介质瑞雷波速度较低，密实性较差。由此可见，根据吹填粉土坝体瑞雷波速度剖面图，可以确定吹填粉土坝体介质的密实情况及可能存在软弱、疏松、密实性差部位，从而全面了解吹填粉土坝体施工质量。

(3)利用瞬态瑞雷波法检测瑞雷波波速，可作为水库坝体吹填粉土干密度质量控制的一种快速检测方法。郑徐水库坝体吹填粉土干密度测试研究表明，坝体吹填粉土干密度的增加，其瑞雷波波速亦增加，室内试验的干密度与瞬态瑞雷波法检测所得干密度差值大都在0.03g/cm3之内，两者相关性很高。根据水库坝体吹填粉土VR与ρd的关系式，干密度值按设计要求控制在1.380g/cm3来考虑，水库坝体吹填粉土瑞雷波波速应达到120m/s；同时建立了VR与Va的关系式，表明空隙率指标与瑞雷波法的一致性。

2、粉土填筑质量控制

《堤防工程施工规范》(SL260-2014)规定：吹填施工时需适时检测吹填土沿程颗粒大小分布情况以及干密度和强度随吹填土固结时间的关系。规范规定：吹填土质量检测可在50m堤长范围每次检测干密度样3～4个，抗剪强度样1组。单元工程吹填土初期干密度值的合格标准和外观质量标准，可参照碾压筑堤相关规定执行。这是由于吹填土施工期填土的密度和抗剪强度较低，从抗滑稳定性的角度出发，为保证吹填土堤安全而提出的。该规范条文说明指出：土料吹填筑堤质量控制比较困难，实践中应当加强施工工程控制。SL260-2014中关于吹填土堤填筑的质量控制虽有论述，但是并未提出明确的控制指标，而且规范中介绍的质量控制方法量大面广，对现场施工管理提出较高的要求，现场的可操作性仍需进一步验证。

综上，冲填土单纯采用某一指标进行质量控制存在不足，而现行规范并未明确提出冲填土堤的质量控制指标，需综合考虑填筑体的实际情况，提出与工程相适应的质量控制指标。而空隙率法不仅包含干密度、含水率、比重等指标，能较全面的反映工程实际的情况，而且对土料含水率敏感，对加强吹填工程过程管理指导作用显著；同时，其使用较为简便，易于统一，能避免设计人员选取设计干密度的困扰，利于工程管理，可用于粉土吹填工程质量控制。

[1]仇涛.粉土工程特性及填筑质量检测方法研究[D].浙江大学，2015.

[2]和民锁.高速铁路路基填筑质量检测方法控制指标及评价体系研究[D].中南大学，2010.

[3]保华富，王海波，庞桂，王坤.大坝砾石土防渗心墙填筑质量快速检测方法研究[J].水利与建筑工程学报，2014，01：105-111.