如何现场查验3:7灰土配合比

灰土垫层压实系数大于1.0的原因分析和质量评价

隧道网 www.stec.net(2007-11-29) 来源：岩土工程界
摘 要：指出灰土垫层质量检验过程中，部分压实系数A>1.0的实际存在，明确了影响A，值的主 要因素，分析导致A>1.0的具体原因，给出了当A>1.0时，怎样正确评价垫层的压实质量。
关键词：灰土氆层 压实系数 压实质量 A>1.0

垫层压实系数A。为土的控制干密度与最大干密度的比值。可由公式表示： 由试验室击实试验确定) 根据的定义：值越大，则土的控制干密度越接近最大干密度表明垫层的压实质量越好；反之，表明垫层的压实质量越差。因此，A的大小，表明了垫层的压实质量。所以A，的大小成为灰土垫层的质量检验的一种手段，一般情况下，在地基主要受力层范围以内要求A≥0.97，在地基主要受力层范围以下要求A≥0.95，并且垫层的施工应保证每层A，符合设计要求后方可铺设上层土。
1 灰土垫层A>1.0的实际存在
对于灰土垫层：从理论上讲A一定小于或等于1.0，因为土的控制干密度p。一定小于或等于最大干密度但是，实际上在灰土垫层质量检验的过程中，却存在着部分A>1.0的情况。随机抽取西安地区5项工程灰土垫层的质量检验结果，其A值的分布情况统计于表1。
表1的数据显示：无论灰土垫层A，值满足或不满足设计要求的情况下，部分A值均有可能大于1.0。而且即使有一部分A>1.0，A，值仍然小于设计要求，灰土垫层的压实质量仍然较差。
因此，在灰土垫层质量检验中若出现A>1.0，并不意味灰土的压实质量就好。那么，在灰土垫层的质量检验过程中，怎样分析导致A>1.0的具体原因，正确评价灰土垫层压实质量的好坏呢我们应当明确影响灰土垫层A值主要因素，分析导致A>1.0具体原因，“对症下药”综合判断灰土垫层的压实质量。
2 影响灰土垫层值大小的几个因素
为土的控制干密度与最大干密度的比值。归纳起来，影响灰土垫层值大小的因素有下面几个。
(1) 同时影响大小的因素：灰土垫层的材料及配合比，同时影响着土的控制干密度大小。灰土垫层使用的材料(灰、土)不同。的大小就不相同。使用的材料重度越大，就越大，反之越小。其中土的影响程度较大，灰的影响程度较小。灰土的配合比不同的大小也不相同。灰土的配合比越小，由于土比灰重，就越大，反之越小。例如其他条件相同时，1：9灰土的肯定大于3：7灰土的。
(2)影响大小的因素：灰土垫层分层铺设、碾压，压实厚度一般介于15～20cm之问，垫层每一层随着深度的增加，压实的能量越小，压实质量相对越差。因此测定的环刀取样点离垫层每一层顶面越近，的值就越大，反之越小。
(3)影响大小的因素：是由试验室击实试验确定的，不同的击实能量，试验得出不同，击实能量越大，相应的越大。因此，在击实试验上按击实能量，规定了轻型击实试验和重型击实试验两种，并规定了相应的试验方法，其得出的也不相同。
(4)其他一些影响因素：A值还受着其他因素的影响。例如灰土垫层铺设完成的时间对的影响，击实试验的击实速率、试验误差对|p。的影响，人为因素对和的影响等，相对而言，这些影响较小。
3 导致灰土垫层A>1.0的原因
明确了影响灰土垫层A值大小的几个主要因素。可以看出导致A>1.0的原因有以下几个。
(1)碾压能量较大：随着灰土垫层施工碾压机械的不断改进，压路机碾压已经取代了早期的蛙式夯、人工夯等碾压方式，尤其大型压路机的使用，灰土垫层碾压能量比以往大很多，如果碾压能量大于击实试验的击实能量，则偏小，往往会出现A>1.0。
(2)垫层施工材料、配合比与击实试验不匹配：灰土垫层施工用的材料(灰、土)，如果与击实试验的灰、土不匹配，使用材料的重度大于击实试验使用材料的重度，则偏小，就会出现A>1.0。灰土垫层施工的灰土配合比，如果与击实试验采用的配合比不匹配，小于击实试验的配合比，导致含灰量变小，则偏大，也会出现A>1.0。
(3)灰土拌和不均匀：灰土垫层铺设时，灰土搅和不均匀，部分位置含灰较多，部分位置含灰较少，
则灰少的位置环刀取样的JD偏大，结果出现A>1.0。
(4)测定的环刀取样位置不当：垫层各层顶部压实质量较好，底部较差。测定p。，的环刀取样点位置如果不当，靠近垫层各层的顶部，则p值偏大，出现A>1.0。
4 灰土垫层A>1.0时的压实质量评价
灰土垫层的质量检验中，测定的A值出现大于1.0的情况时，怎样对灰土垫层的压实质量正确评价呢?总结起来，可以用“三个匹配，一个标准和一个补充”来判断。
(1)三个匹配：三个匹配指垫层施工时的碾压能量、材料、配合比是否和击实试验相匹配。如果A>1.0的原因是施工时的碾压能量较大，则有利于垫层的压实质量，表明垫层压实质量较好，如果>1.0的原因是材料、配合比和击实试验不匹配，并不表明垫层压实质量就好，必须采用施工使用的材料、配合比重新进行击实试验，计算相应的A值予以重新评价。
(2)一个标准：《建筑地基处理规范》(JGJ 79—2002)对测定J9。的环刀取样点位置有一个统一标准：环刀取样点位于每层垫层厚度的2/3深度处。如果A>1.0的原因是取样不当造成的，则应该按标准重新取样并计算A，值，评价垫层的压实质量。
(3)一个补充：垫层的压实质量除了压实系数控制以外，还应在竣工验收时采用载荷试验检验垫层地基承载力。出现A>1.0时，应结合载荷试验相关数据综合判断，综合分析垫层的压实质量。
5 结 论
理论上讲灰土垫层的A。值一定小于或等于1.0，而且A越大表明垫层的压实质量越好。但在灰土垫层的质量检验过程中，往往会出现部分A>1.0，的情况，这并不表明灰、土垫层的压实质量就好。因此，必须根据垫层施工的实际情况，分析出现A>1.0的具体原因，正确判断灰土垫层的压实质量。否则，就会被A>1.0蒙蔽，做出错误的判断。

本人在长期从事施工及施工技术质量管理过程中常遇到一些灰土施工及测定灰土压实系数方面令人疑惑的问题，经过试验、分析、总结，对灰土施工质量控制有了较深的认识，现把这种认识整理出来，以便对自己在今后的灰土施工质量控制工作方面有所帮助，也可提供给有关规范编制部门以作修订参考。
一、规范规定：
现行“湿陷性黄土地区建筑规范（GB50025-2004）”规定土或灰土垫层的施工质量应用压实系数来控制，并规定根据工程结构形式及设计灰土垫层厚度情况，压实系数范围分别为不小于0.95及不小于0.97。规范注明压实系数为灰土的控制干密度与最大干密度的比值，而最大干密度则是试验室采用击实试验所确定的。
二、相关事实：长期以来，工程实践形成两个不争的事实。
1、不论是施工单位、质量监控单位或检测单位对既定工程所测的灰土压实系数，均系现场所取灰土的实际干密度与试验室提供的该工程设计配比灰土的最大干密度之比值，而不管实际灰土配比和设计配比相差多大。这就是所谓的压实系数的常规计算方法。其实质当然是偏离规范规定的，但却为大家所通用。
2、施工中的灰土比例控制是灰土工程最难监控的工序之一，且施工实际配比较设计配比基本都是趋向偏小，其用常规计算方法所测定的压实系数较真实压实系数基本都是偏大的，失实的。
三、三个见解：笔者通过长期的工程施工及工程质量管理实践，对灰土压实系数的规定及实施情况，提出三点见解：
1、用所谓常规办法测定出的灰土压实系数只是在灰土实际配比符合设计或接近设计的条件下才是真实的压实系数，若实际灰土配比与设计配比相差较大，那按常规办法测算出的所谓压实系数则不是真实的压实系数，且灰比越小，压实系数越大。如此看来，用常规办法测算出的灰土压实系数的可信度是值得质疑的。
2、规范及设计规定的灰土压实系数0.95～0.97，若严格按设计配比施工，就目前的施工技术条件（施工手册规定的技术条件范围）较难达到0.95，其以上更难达到。通常竣工资料中所反映的灰土压实系数达标数字往往很大，实际上，这些数字可能即使不是假的，也大多是灰土比例偏小的反映，实测所得压实系数大于1的不正常现象亦不少见（常规检测办法所致），只不过进资料时可能已被修改过罢了。据称，施工单位为了压实系数“达标”，为了应对灰土垫层完成后的委托检测单位压实系数的检测，常常主观上有趋向减小灰土配比的有意，这显然很难排除其中有设计压实系数偏大所起的负面促使原因。
3、用压实系数来衡量或评价素土垫层及素土挤密桩的施工质量是科学的、适用的，然而用压实系数来衡量或评价灰土施工质量则是不全面的，也是不严密的。灰土施工质量主要包含两个方面的因素，其一是灰土配比偏差程度，其二是灰土压实程度。不全面性体现在压实系数的测定只能代表灰土压实程度，不能代表灰土比例的测定，即不能反映灰土的全面质量，而灰土配比的偏差对灰土质量的影响及对常规办法测定压实系数的真实性影响是不容忽视的。不严密性则体现在没有考虑灰土不同于素土，灰土比例偏差可直接导致常规办法测定的压实系数呈反偏差，使其不能真实反映灰土压实程度。因此，虽然灰土压实系数的定义不成问题，但其实用性令人生疑。
四、相关意见：基于前面的事实和见解，对于灰土施工质量的检测问题，笔者向有关规范修订部门建议：
1、有关部门宜对3：7、2：8等配比的灰土严格进行同作业条件下（基本同位置土、同虚铺厚度、同压实机械及压实遍数）测定压实系数的实验。计算方法可分别使用除数和被除数统一的真实检测办法及不管除数与被除数是否统一的常规检测办法，以便做实验比较、分析。从中考虑现行规范规定的灰土压实系数是否偏大及压实系数常规计算方法的负面影响到底有多大！在此基础上考虑是否应修订规范规定的设计压实系数指标及制订新的灰土质量检测办法。
2、若认为应制订新的灰土质量检测办法，则建议研制施工完毕的灰土实际配比的简易测定方法，并制订出对应实际配比误差的最大干密度的修正系数，以便能计算出真实的压实系数；或研制能直接反映灰比与压实全面质量的综合测定方法。
3、在未出台对灰土工程新的检测方法之前，为了消除施工单位和质量监督单位的顾虑，建议有关建设主管部门及建设单位应不强制施工单位委托做已竣工灰土工程的灰土压实系数的测定（现行规范把压实系数的测定列为施工过程控制）。常规办法的压实系数的测定可暂只在施工过程中应用，其目的只是根据灰土施工质量全面控制情况对灰土压实状况进行分析时做参考，以使对灰土压实状况作出切合实际的结论。只有这样，施工单位和质量监控单位才能够放心大胆的从灰土配比和压实两个方面进行切实有效的控制，才能真正全面提高灰土工程质量。
4、虽然目前在灰土工程竣工后，不希望委托检测单位进行压实系数的检测，但委托承载力测试则是必须要做的。这不仅因为现行规范把竣工后承载力测试列为强制性标准，另外还因为地基承载力试验亦能在很大程度上体现出灰土工程综合质量情况。毕竟灰土工程的强度、水稳定性、消除湿陷性在压实测试和承载力测试中有着同升、同降的统一性体现，虽然承载力的测试不能完全代替压实系数和灰土配比的测试，但这毕竟是权宜之计。
笔者曾亲自做过多次用常规办法测定压实系数的实验，实验结果基本一致。现将在7063-G/Ⅱ工地于2005年3月27日做的《灰土质量测试实验报告及评论》附后，以作为本文的补充和支持。尽管实验取点偏少，但还是应该能基本说明问题。从实验结果可以看出，实验3：7灰土压实系数0.94虽然为唯一不达标，但却是唯一真实的。在施工大面积灰土垫层上取样测试出的压实系数0.96看似已达标，实际上“达标”是大面积灰比比设计配比小了一个等级所致，把设计3：7灰土做成了2 ：8灰土，这不仅是因为所测压实系数同实验2 ：8灰土都为0.96， 还由于大面积施工同实验2 ：8灰土色泽基本相同。然而就当时现场大面积虚铺观感来看，这已属相对比较不错的“3：7”灰土了，社会上现实施工的灰土的比例由此可见一斑。
五、几点解释：本文初稿曾征求过一些业内人士的意见，对于一些有益的意见，在对本文修改时已采纳。在这里想对四点不同的看法做以解释
1、“在目前的施工条件下，即使实际灰土严格达到设计配比，只要认真施工，设计压实系数肯定能达到。”
首先，需要澄清一下“目前施工条件”和“认真施工”的含义。笔者认为，“目前施工条件”是指施工手册中所列条件，也就是目前实际施工通用的现场土含水率简易检测办法、虚铺厚度、拌合方法 、压实机械、压实遍数等施工要素的条件范围；所谓“认真施工”，应理解为在以上所解释的条件下认真按规范及操作规程施工。笔者就是按此理解，认真施工、认真监理、认真试验，并逐步形成认识和观点。众所周知，目前严格按此定义的施工条件认真监理（包括严格控制灰土比例）难度已够大了，若在目前灰土施工的现状大环境下，个例想推动施工单位超过此定义的施工条件去争取真实的压实系数合格，其控制难度更是可想而知了。
2、“实验2 ：8灰土和素土的压实系数计算是错误的，不能用设计3 ：7灰土的最大干密度参与计算。”
是的，此话在通常情况下当然是对的，但这是在做实验，我在实验的施工控制中已注明，用所谓常规检测办法计算压实系数。现实中大家都是这么检测计算的，所以，笔者认为只有用切合实际的此法实验才能最直观清楚的说明问题，再通过分折、比较、论证才能达到实验目的。再说，该进行实验的工程大面积灰土施工同现实中的其他灰土工程一样，大家都用设计配比的灰土最大干密度参与计算压实系数，而现实施工中的实际灰土比例就符合设计配比吗？然而现实中却鲜见有人会去质疑这种做法的合理性。
3、“你明知进行实验的工程大面积把3 ：7设计灰土作成了2 ：8灰土，那你为何不管。你监理是有责任的。”
对此本人有话说，两个原因：其一，7063－G/II工程有两个子项的灰土工程曾被甲方委托的检测单位判为压实系数不合格。为此，施工单位对监理意见很大，认为我监理对配比要求太严，每天要做配比样品，以便施工和监理对照检查，增加了压实系数不合格的风险。之后，监理在配比控制方面不敢过于认真，作到相对控制较好即可。若额外严要求，该进行实验的子项工程可能又是一个地基灰土压实系数“不合格”工程了。其二，作实验也不宜对大面积施工配比额外严要求，正常就行。否则，不象现在这样能清楚地显示实验效果。
另外，既然笔者认为灰土工程实际压实系数基本都未达到0.95，即基本都未达到设计合格标准。但其荷载试验却绝少有不合格者。这可能意味着设计压实系数和设计地基承载力之间不平衡、不配套、设计安全度差异大。正如此，笔者在监控灰土配比时，若已确认建设单位要委托检测灰土压实系数时，才敢于对灰土配比监控有所放松。灰土配比较设计配比只要不低于一个等级，都属于正常现象。其实笔者历来对地基处理非常重视，非常认真。从事建筑施工和管理30多年从未在地基处理方面出过问题。但有一例外对笔者教训不小。曾因对灰土配比要求过严，灰土挤密桩桩体压实系数被检测不合格，其时真是有理说不清。
4、“建议适当降低灰土压实系数，岂不是降低了灰土工程质量标准。”不会的，恰恰相反，表面看是降低了标准，实际不但不会降低，反而会有利于灰土工程质量的提高。因为不管你降不降压实系数，一般灰土工程常规的压实做法基本不会变。很明显，压实系数设计合理，贴近施工实际，可减少压实系数做假，降低压实系数常规检测办法的负面作用，有利于灰土工程综合质量的提高。这里，值得说明的是压实系数降也不是随便降，而是建议有关部门通过实验适当合理的降，不会降到在严格配比的情况下，不认真按要求施工，压实系数就能达标的程度。