环刀法检测压实度超百的成因分析及控制措施

杨鳌

环刀法检测压实度超百的成因分析及控制措施

杨鳌

对土方填筑要求达到的压密标准，工程上采用压实度控制。压实度是施工质量控制的关键指标之一，反映现场压实后的密度状况，压实度越高，密度越大，材料整体性能越好。在对以往工程中使用环刀法进行土方填筑压实度检测时，经常出现压实度超过100%的现象，下面就其产生的原因作一些探讨。

一、压实度超百的成因分析

压实度定义是填土干密度与室内标准功能击实的最大干密度的比值乘以百分之百。也就是说压实度是一个相对值，它相对于达到最大干密度的百分比，因此在一般情况下，压实度不会超过100%。对于工程中经常出现的压实度超百的现场，主要有以下几个方面的原因。

1.击实试验的结果不具有代表性

在土方填筑之前，需对填筑的土料进行室内标准击实试验，以确定最大干密度值及最优含水量，为施工质量的控制提供参数。击实试验时如果料场土料成分不均匀，所取土料不能代表整个料场的土料组成，就会导致试验结果与实际情况出现偏离，造成实际的压实度偏大或偏小，当试验结果得出的最大干密度小于现场实际土料的最大干密度时，就会出现压实度超百的现象。

以某工地施工现场的料场土料击实试验为例。根据规范及施工要求，本次所作击实试验为轻型击实试验，其单位体积击实功能为592.2kJ/m3。击实仪按SL112-95校验方法进行校验，天平和其他计量器应按有关检定规程进行检定。对现场所取5组土料在试验室内进行烘干、碾磨、过筛等加工，使其符合试验要求。击实试验成果列于表1。

根据击实试验成果表，对同一料场所取的五组土料得出的成果完全不同。如果取4#的试验成果作为最大干密度值，1#、2#、3#、5#位置所取土料填筑后压实度均可能超过100%。

2.击实试验方法的局限性

水利工程中，击实试验是按照《土工试验规程》（SL237-1999）来进行击实试验，为现场施工质量的控制提供参数。轻型击实试验其单位体积击实功能为592.2kJ/m3。击实锤质量2.5kg，锤底直径51mm，落高305mm。击实筒内径102mm，筒高116mm，容积947.4cm3。击实仪的击锤配备导筒，击锤与导筒间应有足够的

间隙使锤能自由下落。击实试验时取约为20kg代表性风干土样碾散，碾散后过5mm筛，并测定土样的风干含水率。根据土的塑限预估最优含水量，按依次相差约2%的含水量制备一组（不少于5个）试样。按预定含水量用喷水设备均匀喷洒所需加水量，拌匀并装入塑料袋内或密封于盛土器内静置备用。根据土的性质，静置时间分别为12～24h。经过试样处理后，土的颗粒均匀性及含水量的均匀性皆很好，并且空隙率较小。另外，在对土样的制备过程中，原土中含有的氧化铁、氧化铝、有机质等组成的胶结连接受到扰动而破坏，再经击实后，这种胶结连接更大大降低，以致击实试验所得最大干密度一般都比理论的最大干密度要小，这些都是导致检测压实度时超百现象的出现的原因。

由于该试验规程已颁布十余年，而击实锤产生的击实作用与现有的压实机械无论在压实功能还是压实原理上都有很大的差距，在试验室用击实试验模拟现场的振动压实，测量确定的最大干密度和最优含水量不一定就是土料在现有压实器械下所能达到的最大干密度和所需的最优含水量，故击实试验很大程度上已经不能满足工程的实际需要。

3.碾压设备及填土厚度的因素

压实机械碾压是实现压实度的主要手段，所用的压实机械对一定含水量下的填土压实有很大的影响。填土压实后的干密度与碾压设备在其上施加的功有一定关系。当施工现场所用的碾压设备的压实功大于击实试验功时，就有可能造成压实度超百现象。另外，在碾压的过程中，每层填土厚度由碾压试验确定，但在实际施工中由于施工者的工艺水平不同，造成铺土后的层厚与要求有误差。如铺土层过厚，则铺土层底部达到压实度要求时，其顶面压实度可能会造成压实度超百现象。

实践经验证明：土基压实时，在机具类型、土层厚度及行程遍数已选定的条件下，压实操作时宜先轻后重、先慢后快、先边缘后中间（超高路段等需要时，则宜先低后高）。压实时，相邻两次的轮迹应重叠轮宽的1/3，保持压实均匀，不漏压，对于压不到的边角，应铺以人力或小型机具夯实。压实过程中，经常检查含水量和密实度，以达到符合规定压实度的要求。

4.施工水平的不均匀性

施工水平的均匀性高低可以通过检测数据的偏差系数Cv的大小来反映。Cv越大，施工水平的均匀性越差，施工管理水平越差；反之则越好。现行规范压实的评定标准检验评定段的压实度代表值K（算术平均值的下置信界限）为：

式中：K均为检验评定段内务测点压实度的平均值；ta为分布表中随测点数和保证率（或置信度a）而变的系数；S为检测值的标准差；n为检测点数；K0为压实度标准值。其中S=Cv·k。

根据统计，施工质量好的路基压实度的偏差系数Cv约为3%，一般为4%，有时甚至超过5%。如某公路路基要求的压实度K0=95%，保证率系数为95%，则检测压实度的测点数n为 6的情况下。另外，符合规范要求的压实度平均值K均随Cv的不同而有所不同。当Cv=0.04时，K均≥98.2；当Cv=0.05时，K均≥99.1；Cv=0.06时，K均≥99.9；Cv=0.07时，K均≥100.8。也就是说，施工水平的均匀性越差，施工管理水平越差，要想满足规范的压实度，单个点的检测值越大，超过100%的几率就越多。

5.检测过程中引起的误差

在用环刀法对施工现场进行取样时，若土已经超出环刀高度，继续击打环刀盖，造成人为对土样的挤压，检测结果会偏高。或者采集点经过多次辗压，使得检测结果明显大于100%。如果回填土中含有钙质结核，现场取样可能会恰巧取到，这时现场干密度就会偏高很多。所以用环刀法检测时，试验完成后要把土环刀中取出，检测是否有钙质结核。

表1 击实试验成果表

二、压实度超百的控制措施

针对压实度超百的各种成因分析，现提出几点控制措施，尽量减少和避免压实度超百现象的发生。

（1）在回填土料场的选取和管理上要严格把关，以防不同种类的土料相互混杂，尽量保证填筑土料的成分均匀。

（2）由于一般室内击实试验的结果不能满足工程实际的需要，所以应对击实所得的最大干密度进行数学修正，并根据理论计算推导出理论最大干密度。

（3）在正式施工前应选取试验场地进行试压，对采用不同碾压设备和碾压方式的不同试验场地进行检测，并根据检测结果确定合理的碾压机械和碾压方式。铺土厚度应小于压实设备压土时的作用深度，铺得过厚，要压多遍才能达到规定的密实度；铺得过薄，也要增加机械的总压实遍数。恰当的铺土厚度能使土方压实而机械的功耗最少。

（4）提高施工队伍的管理水平，加强施工队伍质量意识，增强施工技术人员的责任心、使命感。

（5）在检测过程中，检测人员应严格按照规范章程要求进行操作，尽量减少人为因素对试验结果的影响。

三、结语

产生压实度超百的因素有很多，在压实施工过程中应根据压实土体的应用要求，确定合适的最大干密度值及最优含水量，提出合理的压实度设计指标，以科学的方法达到合理和经济的目的。施工过程中，严格按照规范进行施工，避免管理上、施工上的混乱。在实际检测中应根据具体情况，按照标准、规范和设计文件及有关的规定等进行严格质量检测■

（作者单位：安徽省·水利部淮委水利科学研究院 233000）