坝体填筑粗粒土现场干密度碾压对比试验分析

翟钦

【摘要】进行水利工程粗粒土干密度試验工作时，要根据试验原则，注意水利工程粗粒土细节性问题，解决工程中存在的地质安全隐患，保证工程整体安全。工作人员需要在粗粒土干密度碾压对比试验应用中表现出较高的专业水准的同时，还要更多的参考水利工程实际情况，尽最大努力将粗粒土现场干密度碾压对比试验工作做到最好，最大程度的保证水利工程地质的适应性。

【关键词】水利工程；粗粒土；干密度碾压对比试验

前言

随着城市生活对水利工程的需求逐渐增大，保障水利工程的施工质量和施工效率已成为社会百姓关注的热点和重点。因此，对水利工程粗粒土现场干密度试验中存在的不足进行完善，明确水利工程粗粒土现场干密度试验现状和方式。在本文中，笔者根据工作经验和对相关专业的学习，进行对新疆吐鲁番市二塘沟水库坝体粗粒土现场干密度碾压对比试验方法进行探讨。希望给予相关行业的工作人员一定的启发。

1、干密度试验研究

现阶段，对粗粒土最大干密度的处理方法，从事这方面的研究人员一般都会从技术层面进行试验研究工作。在进行试验工作时，操作的目的一般为核实坝料设计填筑标准的合理性和可行性、确定满足设计指标要求的各区坝料的施工参数及质量控制参数、检验所选用的压实机械的适用性及其性能的可靠性、研究确定坝料填筑的施工工艺，为制定填筑施工的实施细则确定依据等等。试验过程中参考《碾压式土石坝施工规范》、《水利水电工程粗粒土试验规程》等等，更加合理的进行试验工作。

2、粗粒土干密度试验研究

2.1 试验步骤及方法

首先要进行平整场地，对试验场地的基面进行压实处理，以减少基层对碾压试验的影响。其次在选择压实机械设备时，选择20t以上自行式振动碾，行走速度0-12km/h再确定平料，在试验料堆旁立好高度标杆，主要采用装载机平料，但根据现场情况，如果细粒料不宜使用装载机平料时，则使用人工后退法进行平料，使其满足试验要求的厚度和平整度，并进一步采用水准仪检测铺层厚度，测点间距2m，测量标尺最小刻度1mm，层厚测量在堆石料静碾2遍后进行，沉降量测量每碾压2遍进行一次。然后在进行碾压时，需要用白灰标出各试验区域和单元，以及碾压等机械行走路线。振动碾在碾压试验区2m以外处起振到正常工况下，在专人指挥下进场，按进退错距法碾压，控制在2km/h范围内，碾迹重叠控制在10-15cm以内。同时，还要采用灌砂法进行密度测定，试坑直径以填筑料直径为主，深度为单层碾压层厚度。采用方格网筛人工筛分法进行级配分析，将从密度坑挖出的料全部筛分。最后，工作人员还要对碾压前后均测量填筑层面的高程进行测量，并计算每层不同碾压遍数的沉降量。

2.2 碾压试验

2.2.1 场地处理

由于该试验段为原河床段，地基为砂卵石地基，依据坝址填筑基础面处理设计要求对原地面进行碾压平整，保证基础面平整密实，相对高差小于10cm。

2.2.2 测量放线

按试验大纲要求，对碾压试验场地边线进行放线，放好护桩和水准点，测量基础面高程。

2.2.3 摊铺整平

坝体填料采用自卸汽车倒车卸料摊铺，推土机整平。在碾压试验条带两侧边线处插钢筋拉线，保证虚铺厚度平整均匀、准确。整平过程中对局部不平及集料处用人工进行整平，确保填料均匀、平整。

2.2.4 整平后的高程测量

整平后再次进行高程测量，复核虚铺厚度，并进行调整。压实完毕后，最后再测量高程一次，记录好数据。测量时采用定点测量控制桩测点位置，以保证各测点是摊铺前所测的各点。

2.2.5 碾压

碾压机械采用XS261型压路机进行振动碾压。碾压顺序从边侧向中间进退错距碾压，先静压一遍压下凸起块石，后振碾进行碾压，横向接头轮迹重叠不小于40cm。做到无漏压、无死角、压实均匀。振动压路机运行速度2km/h。

2.2.6 检测

每层填筑压实后，按规定检测项目进行检测。检测完成后进行下一层施工。

但是，在得出试验结果时，还需要注意的时，经过试验所得出的试验结果，不一定就是完全准确的，其存在误差的可能性也是非常大的。只有在试验过程中，具有针对性的选择试验方式，才能做到最大限度的降低试验误差额度。这一准则在本次试验工作中也不例外，应用两点确定一直线的思想进行延伸，加强试验两点数据的准确性，但是，如果该两点数据本身就存在误差的话，那么在延伸的过程中会造成误差的再次累积，使得外推结果偏离实际结果的情况将越来越严重。

建议在试验过程中采用以下方法以消除累积误差：

如果料含量较低（低于总料的20%），可进行剔除料后剩余土料级配的一组最大干密度试验，然后进行试验范围内能剔除最多粗料后的剩余土料级配的一组最大干密度试验，以该两组试验结果进行外推，求得原级配料的最大干密度，这样处理能最大限度的降低积累误差。原因是外推时，外推量不大，即使试验存在一定误差，由于外推量小，累积误差也较小，一般可满足要求。另外，外推误差的大小与使用外推的两点在整个外推中所占百分比有关，所占百分比越大，外推越精确，故应尽量使用两点间百分含量差距最大的试验数据结果进行外推。

如果料的含量较大，无法满足第一点的要求时，可在剔除土后的土料范围内，尽量多级的进行剔除法试验，使试验数据点尽量多，采用尽量多的试验数据点进行直线拟合，将拟合直线进行外推，从而提高外推精度。原因是，试验数据点的误差是随机的，数据越多，拟合直线越精确，从而达到降低累积误差的效果。

2.3 试验结果分析

2.3.1 碾压遍数与相对密度的关系

从试验结果看出，在铺料厚度一定的条件下，相对密度随碾压遍数的增加而增加。在坝壳料碾压6遍到8遍时的相对密度增加幅度较明显，碾压8遍到10遍时的相对密度虽有所增加但是增加幅度变化不明显，也就是说石料在碾压8遍时最为合理、经济，并且相对密度可以满足设计要求，已基本达到了最佳密实状态，即使增加碾压遍数，密度值也不会过大的增加。

2.3.2 碾压遍数与沉降率的關系

从试验结果来看，碾压遍数与沉降率具有良好的正相关关系，碾压遍数增加，开挖料沉降率亦增大，同时，随着碾压遍数的增加，沉降率增加幅度逐渐减缓。膜下垫层料虚铺20cm厚度碾压遍数超过4遍后，沉降曲线明显变缓，说明此时填料已比较密实，继续碾压作用不大。坝壳料虚铺80cm厚度碾压遍数超过8遍后，沉降曲线明显变缓，说明此时填料已比较密实，继续碾压作用不大.

2.3.3 铺料厚度与相对密度的关系

从试验过程结果可以看出相同碾压遍数情况下，随着铺料厚度的减小，相对密度在逐渐增加，铺料厚度从100cm到80cm时的相对密度增加规律较明显，铺料厚度从80cm到60cm时的相对密度增加幅度不太明显。同时，坝壳料在铺料厚度为100cm，碾压遍数尽管达到10遍时，坝壳料干密度平均值可达到2.28 g/cm3，但是相对密度值平均值为0.82，不能满足设计要求；在铺料厚度为80cm，碾压6遍时，尽管干密度平均值达到2.28 g/cm3，但相对密度为0.79，未能满足设计要求，碾压8遍时，坝壳料干密度平均值2.30 g/cm3，相对密度0.88，碾压10遍时，干密度平均值2.30g/cm3，相对密度0.89，干密度未发生改变，相对密度值稍有增加且能满足设计要求；在铺料厚度为60cm，碾压6遍时，尽管干密度平均值达到2.30 g/cm3，但因砾石含量基本在最优区域而相对密度只有0.81，未能满足设计要求，碾压8遍时，坝壳料干密度平均值2.28 g/cm3，相对密度0.89，碾压10遍时，干密度平均值2.29g/cm3，相对密度0.90，相对密度值均能满足设计要求。证明了振动碾的振动力以压实波的方式向填筑层内传播，振动压力随深度的增加逐渐减弱，压实功能降低。因此，铺料厚度对压实效果影响很大，从碾压试验成果表中可以看出，在现有机械情况下，坝壳料铺料厚度增大后即使增加碾压遍数，碾压后干密度和相对密度也难以达到设计要求。

3、增强试验结果的准确度

3.1 增加粗粒土干密度试验操作管理人员水平

要知道，粗粒土干密度试验工作是一项具有系统性的工作，所需要的工作人员，也是必须具有完善的地质学理论知识和试验设备实际操作水平的高素质人才。参与粗粒土干密度试验的工作人员还要遵守最基本的职业操守，对于干密度试验工作的每一个细节都能认真对待。反复思考、反复平衡，认真仔细的进行试验工作。对好的试验方式要及时的进行记录和完善，对有瑕疵的试验方式要进行改进，并在以后的工作中避免。另外，进行粗粒土干密度试验的工作人员还需要有先进的思想，因为现阶段粗粒土干密度试验方法的更新换代速度较快，试验人员必须有快速适应的能力。最大程度的保证水利工程粗粒土干密度试验的有效和可靠。

3.2 逐渐提高干密度试验技术

当今时代是高科技的时代，是技术的时代，要想干密度试验工作越来越先进，还需要对于粗粒土干密度试验技术水平逐渐提高，加强相关研究工作。提高社会各阶层对于粗粒土干密度试验技术的认识和要求，其试验检测单位也加强对其的重视性，保证相关粗粒土干密度试验技术水平逐渐提高，以及促进粗粒土干密度试验技术的科学含量和先进性也同样不断提高。才能促进粗粒土干密度试验整体的科学含量和先进性、可靠性、有效性不断提高。

3.3 严格选用试验设备

试验设备作为保障工程试验检测质量的根本，必须要加强对其的管理。水利工程施工会涉及到众多领域，在购置试验设备时要考虑到其试验设备对于水利工程的适用情况以及购买经费是否充足的问题。最终选择那些试验设备必须是购价适中、试验设备维修简单、运行效率高、性能较好的试验设备，购买后对于其使用管理也要进行严格的监督。通过对工程试验设备管理程度的提高，有效保证粗粒土干密度试验质量。所以，相关工作人员在进行检查试验设备时，一要检查是否符合施工标准，二要检查是否质量达标，三要检查试验设备基本性能。

3.4 制定合理的粗粒土干密度试验计划

制定合理的试验流程也是有利于完善工程的有力途径，制定一份科学有效的试验流程在保证水利工程工程顺利进行中占据重要位置。首先要求工作人员进行数据采集工作，其次根据工程数据进行试验计划的制定。使试验工程可按照合理的试验流程，保障水利工程试验工作的效率，进一步对试验工程的工作质量进行保证。

结束语

在21世纪，我国水利工程将会面临更多的挑战，需要更积极地去认真完善粗粒土干密度试验工作，研发出适合我国水利工程粗粒土试验的先进技术。现阶段，我国粗粒土干密度试验技术在水利工程中的应用已十分广泛，只有根据给施工工程的要求，加强粗粒土干密度试验质量，改善以往的存在的问题，从而建立一个完整高效的粗粒土干密度试验的系统，促进城市中水利工程的稳定持续发展，促进水利工程地质的安全性和质量性的提高。

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