堤坝土方填筑施工质量控制措施

堤坝土方填筑施工质量控制措施探讨

摘要：影响堤坝土方填筑工程施： 质量因素很多，但是影响其工程质量的主要因素是施工中所用的填筑土料和填筑压实两方面。本文对此作一分析，供大家参考。

关键词：堤坝；土方填筑；土料压实；碾压 1前言

填筑堤坝的用土属于工程材料，故习惯上把它叫做“土料”，它主要是由岩石风化而形成的散粒状沉积物。工程上通常的土属三相组合体，即以土颗粒为主构成土体骨架的固相；吸附在土颗粒周围和自由存在土孔隙中的液相水；未被水充满的孔隙中的气相(空气或水蒸气)。

工程用土是指“工程勘察、建筑地基、堤坝填料等涉及的土类”，它以下列特性指标为分类依据：土颗粒的组成及其特性；土的塑性指标（液限、塑限和塑性指数ip）；土中有机质含量。以土颗粒的粒径把土划分为巨粒组（粒径d>60mm）、粗粒组（2mm对巨粒组和粗粒组中的砾粒部分，因其粒径大孔隙比也大；颗粒表面能很小，不能吸附水分子形成水膜，故具有透水性强、在静力作用下颗粒移动阻力大而不易压缩等特性；在用做堤坝填料时，

常用于保持构筑物稳定的护坡、固脚、排水棱体、堤坝外壳等部位。而细粒组土粒，因其具有透水性低和较易压实的特性而普遍用于堤坝工程中起阻水、防渗作用。

如何选取堤坝土方填筑土料：在堤坝土方工程填筑中，大部分都采用细粒组土粒填筑。在一般情况下，细土类中的中粉质壤土以及黏粒含量≤40％ 的粉质黏土更为适宜作为填筑土料，因为黏粒含量过低的土壤不易压实．土体也易失水开裂。相反黏粒含量过低的土的碾压含水率很难掌握，当含水率小时，经压实后的填土仍很松散，达不到规定的质量要求；当含水率稍大一些碾压时又会发生“弹簧土”现象。因此选取适宜的土料，控制好含水率至关重要。 2 细粒组土料中水的分类及特性

从土力学可知：土颗粒越细，其表面能越高，对其周围水分子的吸附能力也越强，而且这种吸附力随水分子与土颗粒的距离增加而减弱。根据水被土颗粒的吸附程度可把土中水分为结合水(强结合水、弱结合水)和自由水(毛细水、重力水)两类。其中强结合水是指紧靠土颗粒表面，受土颗粒力场作用最强的一部分水，这些水分子已被土颗粒界面电场极化，相当于受到约l0 pa引力作用，水分子间距离很小而呈固态化，其密度可达2 cm3，冰点低于一78℃ ，已不受重力作用的影响，只有变为水蒸汽时才能移动。这种强结合水的数量，在细砂中最多约为土粒重的1％、粉土中约占7％、粘土中可达17％或更多。

在强结合水的外层是弱结合水，一般又称其为薄膜水或扩散层水，这层水随与强结合水层距离的增加而逐渐向自由水过渡。弱结合水所形成的薄膜可在细粒土压密时起“润滑”作用，减少土颗粒移动时的阻力使土料易于压实。但当土的粒径大于0．1㎜时因其表面能很小，已不足以形成吸附水膜，颗粒间摩阻力较大这就是含水率低的干砂难于压实的原因。常用注水撼砂或震动机械来压实砂土。

自由水不受颗粒力场的直接作用，可分为毛细水和重力水两种。毛细水存在于地下水位以上一定高度的土层中，它同时受表面张力和重力作用：当水分子与土中毛细孔壁间的吸附力与重力平衡时，毛细水就不再上升。重力水是存在于土中大孔隙中的自由水分，它主要在重力作用下移动。在非饱和土中，还可能存在水蒸气，它在压力差下移动，因数量甚小，对土的工程性质基本无影响。 细粒土在不同含水率时所具有的宏观状态，在土力学中有明确的定量指标。液限是指土料不呈流态而具可塑状态时的上限含水率；塑限是土粒由可塑状态变为半固体状态时的界限含水率；塑性指数在数值上等于液、塑限之差，宏观上反映出了该种土体的持水能力。若土料天然含水率，则呈液态，只宜选做水力冲填料；若，则土料已呈非塑性固态而难于正常压实成型了。 3 土料的压实

所谓压实，是对松散的土料施以机械功使之达到设计土密度的

一项工程措施，其土工原理是：在机械功作用下，通过土料重塑(土颗粒加密、重新组构、减小孑l隙比等)使其具有设计要求的工程性质(如渗透性、强度、沉陷性等)，其综合控制指标便是干密度。为经济合理地把土料压实到设计干密度，一般要先进行室内击实试验和施工现场的碾压试验确定所需的技术参数。

1)土料的最优含水率和最大干密度，采用碾压施工法对细粒类土进行压实时，有两个土工指标很重要，即土料的最优含水率及其相应的最大干密度。这两个土工指标是从对土料的室内击实试验求得的。一般来说，某种土质最适宜的含水率在压实功能的作用下只有一个数值，称为最优含水率，它对应的土的干密度将会最大，称为最大干密度。土的压实一般能使其抗剪强度增加、压缩性降低、渗透性减少，即其力学性能得到提高，这就是土料压实的目的。作为设计要求提出的压实干密度或压实度，施工中必须严格做到，才能保证工程的质量。

2)土料的现场碾压试验，根据设计部门提出的填筑干密度或压实度的要求，施工单位在填筑之前要用规定的料场土料和压实机具进行工地现场碾压试验。现场碾压试验的目的是：在具体工程条件下，为实现经济合理地达到设计干密度指标而选定碾压机和确定碾压参数。碾压机械主要有静力机械(如气胎碾、羊足碾等)夯实机械(如各种材料的夯板、蛙式打夯机、夯锤等)和振动压实机械。一般可根据设计压实指标的高低、土料性质、施工场地条件和施工强度

要求等条件来确定施工机械。对中小型工程优先考虑的是取得压实设备难易程度，如可兼做它用的推土机、拖拉机等都可用做压实机械。对黏性土，因其具有内聚力、传力性能好，可优先考虑静力机械；对颗粒移动阻力大的砂砾土料，宜选用振动碾或夯实机械。选定压实机械即确定了压实功能的动力大小后，为保证被压实土体能受到足够的能量，还要通过一系列现场试验，确定出主要施工碾压参数：每层铺土厚度和碾压遍数。每种碾压机具都有定的影响深度，如果铺土厚度太厚，即使增加碾压遍数也是徒劳的，因为除了表层一定深度内能满足要求外，向下仍是疏松层，此时只有将超厚的土层挖去后再进行碾压才能奏效。

总之，控制好施工中所用的填筑土料和填筑压实这两个方面，工程质量才有保障。 4 质量控制要点

(1)当把工程用土做为堤坝填筑材料时，一般要求其有尽可能小的孔隙比以满足工程要求：足够的强度、允许的沉陷量、一定的抗渗性或透水能力等。细粒土料压实后的干密度是最主要的控制指标。

(2)细粒土的含水率不仅影响土体的宏观性态(流、塑、固)，而且直接与土料的压实难易(所需压实功大小)和结果(可能达到的干密度)有关。对上堤土料含水率的控制是个关键环节；其特殊性在于“提前”，即把含水率不合格的土料阻于上坝之前。

(3)要严格控制铺土层厚度和碾压遍数，二者都是使单位土体承受理想压实功的保证。

(4)特别注意施工过程中铺土层之间和段与段接头之间的处理，确保填筑体的整体性。 5结语

随着科技的发展，工艺的提高，会有更好更完善的施工质量控制措施。只有在施工过程中，严格按照规范施工，提前采取适当的技术措施，做好预防控制措施，才能保证堤坝土方的施工质量，做到防患于未然。