含巨粒土防渗体碾压施工压实度检验方法的研究

贾文利 许春羚 郭梦媛

随着碾压机具施工能力的提高，为节约耕地资源，用含巨粒土碾压填筑堤坝防渗体施工技术得以广泛推广。目前，检验碾压施工压实度多采用全样干密度方法，即：将巨粒组（粒径大于60 mm）组分，按重量比分摊到粒径在5～60 mm各级组分中，得到调整级配，通过击实试验获得调整级配的最大干密度，用施工中测得的碾压体全样干密度（含巨粒组）除以上述调整级配的最大干密度，求得该碾压体的压实度，同设计标准对比判定施工质量。

上述方法存在明显不足：其一，含巨粒土的5～60 mm各级组分中岩性、风化程度变化较大，且调整级配提高了粒径5～60 mm组分比重，由窄级配替代宽级配，容易形成骨架结构难以击实；其二，因碾压体局域内的巨粒组含量随机波动，当巨粒组含量大于典型级配时，施工测得碾压体的全样干密度可能会大于击实最大干密度，但其实际并未压实；其三，采用等量替代法制样进行粗粒土击实试验，需调整级配并进行2、5、10、20、40、80、100、150、200 mm 等粒级筛分试验，费时费工。

上述方法的不足，会导致60 mm以下组分压实不充分，从而降低碾压体的实际抗渗能力。为解决该问题，结合某大型工程建设，开展了大量卵石混合土典型级配的工程特性试验研究工作，围绕干密度、渗透、抗剪强度等三项关键指标，采用现场碾压体原位试验与室内试验相结合的方式，综合评价碾压试验效果，在此基础之上，总结提出一种适合含巨粒土防渗体施工质量控制标准。

1 常规试验研究

该工程开挖料用于回填，其一典型级配按照GB/T 50145—2007《土的工程分类标准》分类定名为混合卵石土，粒径大于5 mm的颗粒含量为52.0%，0.075 mm以下颗粒含量为23.3%，现场筛分取样未发现粒径大于400 mm的漂石。小于5 mm以下颗粒组分，黏粒含量为20.8%，易溶盐含量为0.5‰，有机质含量为1.0‰。现以该典型级配碾压试验研究为例，详细介绍巨粒剔除法。

1.1 室内试验

与压实度相关的室内试验，主要包括标准击实试验和粗粒组分的比重试验：d≤5 mm击实试验按照SL 237-011—1999《击实试验》进行，d≤60 mm击实试验采用等量替代法制样，按照SL 237-055—1999《粗粒土击实试验》进行，粗粒组分的比重试验采用浮称法。

相应测值分别为：d≤5 mm全样最大干密度为1.78 g/cm3，d≤60 mm等量替代法最大干密度为2.05 g/cm3，浮称法水洗样60～5 mm组分的比重为2.67，大于60 mm组的比重为2.63。

1.2 碾压试验

碾压场地基面为壤土，压实度大于90%；铺料控制厚度55 cm，采用后退法卸料；主要碾压机具为施工单位提供的用WBEST公司生产的SRM222型自行振动平碾，振动频率29 Hz，激振力（高/低）340/220 kN，行驶速度控制为1速2 km/h，动压采用二档强振，均采用前进、后退全振错距法碾压，前进、后退一个来回按两遍计，搭接碾压宽度大于30 cm。

1.2.1 碾压沉降观测

布设动碾8、10遍两条观测线路，静碾2遍后起测沉降量，动碾初始沉降幅度最大，4遍后沉降趋缓，8遍后沉降增量渐大，相关测值见表1。

表1 典型级配碾压遍数与沉降量对照表 cm

1.2.2 碾压最大干密度

对动碾4、6、8、10遍的试验区分别进行3组干密度检测，同时通过筛分试验测定样品的级配，进而推算出碾压体中d≤5 mm和d≤60 mm组分的全样干密度，相关数值见表2。

从表2可以看出：

表2 典型级配碾压最大干密度

（1）碾压体实测最大干密度与碾压体中d≤60 mm、d≤5 mm组分相应的计算干密度变化规律一致，4～8遍碾压干密度提高较小，但动压10遍后，干密度实测值和子样组分的计算值都有大幅降低，不到8遍的96%。

（2）同碾压遍数下的各试点比较：试点4-3、6-3、10-1中，d≤60 mm组分含量较大，不仅其碾压全样的干密度低于同组其它试点，相应点位d≤60 mm、d≤5 mm组分的计算干密度也较低；试点4-1、6-2、10-2、10-3中，d＞200 mm组分含量较大，碾压全样及子样的干密度均较高。

（3）不同碾压遍数下级配相近的各试点比较：4-1、6-2、8-1试点中d≤60 mm组分含量较高，4-3、6-3、8-3试点中d＞200 mm组分含量较大，试点级配尽管有所区别，但都以8遍动压的密度指标最优。

（4）经22 t振动平碾静压2遍、动压8遍，碾压体中d≤60 mm、d≤5 mm组分相应的计算干密度分别为1.93 g/cm3和1.67 g/cm3，碾压体全样最大干密度为2.03 g/cm3，与其它动碾遍数相比，都达到了最大值，上述数值作为施工质量控制标准较为合理。

2 巨粒剔除法研究

从典型级配的试验研究可以看出，对于含巨粒土防渗体碾压施工，如果采用碾压体全样最大干密度控制施工质量，不仅检测工作量巨大，而且由于巨粒组分含量随机波动，全样干密度合格的测点，其60 mm以下组分子样干密度未必合格，抗渗性能难以准确判断，为此，对施工检验方法进行了改进，采用60 mm以下原级配的击实最大干密度作为施工质检方法，简称巨粒剔除法。

2.1 实施步骤

（1）将待检巨粒土风干样品过60 mm标准筛，取筛下料制样，开展原级配60 mm以下组分击实试验，测得原级配60 mm以下组分的最大击实干密度；

（2）施工中，测定碾压体试件的总体积后过60 mm标准筛，用排水法测定60 mm以上组分体积，两体积测值相减求得60 mm以下组分体积，测定60 mm以下组分的干质量（烘干或风干），质量除以体积计算出碾压体的60 mm以下组分碾压干密度；

（3）用上述60 mm以下组分的碾压干密度除以最大击实干密度，得出碾压体60 mm以下组分的压实度，与设计60 mm以下组分压实度对比，评价碾压施工质量。

2.2 实例分析

结合上述典型常规试验成果，采用等体积变换公式（1），以60 mm以下组分压实度作为施工质量控制标准，计算出巨粒组分不同含量下的全样最大干密度，相关数值如表3所示。

式中 ρmax——全样最大干密度，g/cm3；

P1——粒径大于60 mm以上组分含量，%；

P2——粒径在60～0 mm组分含量，%；

ρ1——粒径大于60 mm以上组分最大干密度，g/cm3；

ρ2——粒径在60～0 mm组分最大干密度，g/cm3。

表3 碾压体全样干密度速查表

与实测数据对比分析，采用100%压实度，d≤60 mm最大干密度为1.93 g/cm3，当巨粒组含量为20%，对应的全样干密度是2.04 g/cm3。查看表2数据：样品4-1，巨粒组含量是19.71%（3.08%+16.63%），碾压全样的最大干密度是2.04 g/cm3；第8遍样品均值的巨粒组含量为18.53%，碾压全样的最大干密度是2.03 g/cm3。此外，采用蜡封法检测，第8编样品的d≤60 mm子样的实测值1.91 g/cm3。可以看出，以上数据具有较高的一致性与可复验性。

3 结语

综上，巨粒剔除法具有理论清晰、操作简便、适用广泛和客观真实等优点，用于含巨粒土防渗体碾压施工的质量控制，不仅能够大幅降低检验工作量，同时避免了因巨粒含量波动带来的偏差，更好地反映d≤60 mm组分的真实压实状况，进而可以客观衡量碾压体抗渗性能，在相似工程建设中，值得进一步研究与推广。