堤防工程施工中質量控制的主要指標

2022-10-11 03:45:05 字數 3251 閱讀 8192

1.1設計壓實度是根據《堤防工程設計規範》確定的94%;施工含水量按土料試驗所確定的值控制。

1.2施工壓實度、幹密度、含水量的確定。土料的施工壓實度、幹密度是根據土場多組代表性的土樣進行擊實試驗(一般25組以上)所得;施工含水量也是根據土場取樣試驗得出的。

2質量控制過程中影響壓實度的因素

2.1含水量變化對壓實度的影響

由於擊實試驗的最優含水量只是乙個確定值,即嚴格來講,只有在最優含水量時才能達到最大幹密度。這在土料天然含水量變化的條件下是不可能的。因此,按土料擊實試驗所確定的壓實度、最大擊實幹密度在施工中是很難達到的。

2.2現場含水量的不均勻對現場壓實度控制的影響

由於現場土料總是呈粒狀的多,而且要求快速取得結果,故尤其碾壓前增加或減少含水量主要限於土團表面,因而擊實曲線不能反映土的真正擊實特性。對於粘粒含量較高的土類,這種影響會愈加顯著,自然擊實試驗的精度會愈差,隨之壓實度的控制會造成失真,試驗表明由於擊實土樣採取由「乾到溼」和由「由濕到幹」的不同製備方法,則最優含水量差值可達5%,最大幹密度相差0.5g/cm3。

2.3壓實度很難適應施工含水量的變化

例如設計壓實度為100%時,而實際在天然含水量變化幅度內是難以達到的,故只能用提高壓實功能的方法來解決,因而標準擊實功能便會失去嚴格的意義。

2.4原狀土的結構對控制最大幹密度的影響

現場最大擊實大幹密度與室內擊實試驗結果會有一定甚至很大的差異。例如,某工程現場填築土料採用壓實度控制的三點法擊實的最大幹密度為1.51g/cm3,最優含水量為28%,而相應的室內擊實試驗最大密度則為1.

57g/cm3,最優含水量為26.4%。因此,很難想象這種實驗室確定的壓實度有多大的意義。

主要原因在於現場原狀土不可避免地或多或少會保持原狀土粒的部分粘聚力與結構狀態,因而在同樣的擊實功能下,自然會得到較低的擊實密度和較高的最優含水量,且粘性愈強或粘粒含量愈高的土,這種趨勢愈明顯,因此,會給現場壓實度控制的精度帶來很大的疑問。

2.5施工時的土體結構對壓實度的影響

現場填築施工的土體結構狀態與室內製備樣的結構有很大差別,也會使試驗實驗最大擊實幹密度受到很大的影響。黃河防洪工程施工的土場往往層淤層沙,且沙土厚度較大,無法進行土料調配,這與室內試驗時的土體結構有很大的差別。據室內對施工土料填築試樣與室外試驗土樣進行了抗剪強度、壓縮試驗的多組對比試驗,發現抗剪強度的摩擦角值僅為土料試樣的90%,c值則僅為60%;而壓縮係數則隨著土體的幹密度大小,差別很大。

經試驗:在設計幹密度下,施工原狀土樣的壓縮係數僅為室內土樣的1/3,當乾密度增加到很大時,上述兩者的壓縮係數才趨於一致。

2.6施工幹密度與室內試驗控制幹密度的差別很大

在質量控制過程中,為了達到設計的壓實度(幹密度)往往要將壓實平均幹密度提高0.04~0.05g/cm3,這也是滿足合格率要求的必然結果,而這一平均幹密度的提高,必然會導致壓縮變形的大量變化,而以上結構狀態,是室內試驗計算中尚未考慮的因素。

2.7土料的粘粒含量不均一對於設計密度的影響

大堤加高的土場均為臨河灘區,其土料均為黃河來大水時淤積而成,土料粘粒含量差別較大,土場土料粘粒含量都具有某種程度的不均勻性,為層狀分布,實踐證明,土料擊實試驗所確定的設計幹密度在施工中有時是達不到的,有時又是極易達到的,出現後種情況實際上是沒有達到設計的孔隙率,實際是造成了工程質量的降低。

3關於施工控制碾壓引數問題

土料填築至少包括以下幾道工序:開蹬、卸料,鋪料、灑水、壓實和抽樣檢查。所以,控制壓實引數僅是壓實工序中的一項重要手段而不是目的,即對於各種土料,都必須通過控制碾壓引數達到設計所要求的壓實標準。

而問題在於對施工的全過程如何檢查和監理、施工人員是否遵守了這一規定,筆者認為目前唯一有效的手段就是通過各種方法測定壓實後的幹密度和含水量,以判斷其合格率是否達到設計標準,而控制碾壓引數只能作為施工自檢或監理人員抽查。不能設想,一段大堤的壓實質量只是用控制碾壓引數就能評定其質量優劣。

4解決以上問題,應採用以下方法

4.1施工條件係數法

採用施工條件係數法的優點是,最大設計幹密度是根據施工條件係數法計算出來的,是根據多組代表性土樣進行擊實試驗(一般25組以上)最大幹密度的平均值,乘以施工條件係數,便可得到設計幹密度,而施工含水量則可根據附圖確定。而壓實度則為土料的設計幹密度與相應標準擊實功能的最大幹密度的比值,其施工含水量按塑限或最優含水量上、下某一幅度根據經驗確定。

按附圖的方法,根據設計幹密度大致確定含水量的施工範圍(當然要根據設計幹密度下土的力學指標,並考慮塑限、天然含水量範圍、施工裝置與條件等)應是合理的。所以,採用施工條件係數可允許在設計幹密度(施工控制最大幹密度)與最大幹密度之間有一定的變幅。

採用施工條件係數法有下列優點:

4.1.1小浪底土壩設計明確要求壩料達到一定的設計幹密度和填築含水量,才能據此確定相應的強度、壓縮變形、滲透係數等物理力學性質指標,並進行壩坡穩定分析。

而壓實度則不能直接反映出以上指標的大小。

試驗證明:對不同性質的土料,尤其是透水性較大的砂性土料與透水性較小的粘土,在具有相同的壓實度條件下,其滲透係數可相差幾個量級。所以,壓實度僅是一種相對性指標,難以與填土的物理力學性質指標建立直接的函式關係。

而施工條件係數法則直接得到的是設計幹密度,當然會與土的力學性質緊密協調一致。

採用施工條件係數可較好地解決這一問題,應該允許填築幹密度有某一下限值,即設計幹密度,並嚴格通過碾壓引數的控制來達到這一下限值。

4.1.2實際現場施工的碾壓是不均勻的,因此,也會造成區域性幹密度達不到擊實的最大幹密度,利用施工條件係數法可有效地解決這一問題。

4.1.3可以消除取樣的誤差。不管任何取樣方法,現場控制僅能具有一定的精度,而不能類似室內擊實試驗那樣精確。利用施工條件係數法可有效地解決這一問題。

4.1.4質量控制人員在質量控制中採取的方法,是採取現場取乾密度控制,而不是控制壓實度,雖是間接的,卻直接有效。

4.2對粘性土和礫質土,分別採用環刀法或灌砂法,都會比現場壓實度控制快、準確和直觀。尤其是粘性土,用「三錘一鎬」的環刀法操作簡便,一位稍有經驗的質控人員在15-2min左右,便可根據溼密度判斷是否合格和確定可否繼續填土,在土料填築的壓實度施工控制中,這是獨特的寶貴經驗,值得保持和發展。

4.3實際原型幹密度與室內製備樣的判別是很大的,建議施工過程中為了達到設計的幹密度標準,將壓實平均幹密度提高0.04~0.05 g/cm3,這也是滿足合格率要求的必然結果。

在2023年某大堤加高工程施工過程中,由於土場層淤層沙,且沙土厚度較大,無法進行土料調配,施工幹密度無論如何也達不到設計壓實度所要求的幹密度,只好採取黃河傳統的質量控制要求,即按幹密度不小於1.5g/cm3要求控制。這是施工條件係數法的直接反映。

結語:防洪工程的質量控制不應侷限於某一規範規定,而應根據施工的實際情況採取簡捷的控制方法,在防洪工程土料填築施工質量控制過程中,採用施工條件係數是較為合理的,質量控制也比較直觀。

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