6.5　土方填筑

6.5.1　土方压实理论

土方填筑施工中，影响土料压实的因素有碾压机具的重量、碾压遍数、铺土的厚度、含水量等。

土料是由土粒、水和空气三相体组成的。通常固相的土粒和液相的水是不会被压缩的，土料压实就是将被水包围的细土颗粒挤压填充到粗土粒间空隙中去，从而排走空气，使土料的空隙率减小，密实度提高。

土石坝的土料填筑标准是根据水工设计要求和土料的物理力学特性提出来的。对于含砾和不含砾的黏性土的填筑标准应以压实度和最优含水率作为设计控制指标。1级、2级坝和高坝的压实度应为98%～100%，3级中低坝及3级以下的中坝压实度应为96%～98%。设计地震烈度为8度、9度的地区，宜取上述规定的大值。砂砾石和砂的填筑标准应以相对密度为设计控制指标。砂砾石的相对密度不应低于0.75，砂的相对密度不应低于0.7，反滤料宜为0.7。

土料的压实参数主要包括碾压机具的重量、碾压遍数、铺土的厚度、含水量等，振动碾还包括振动频率和行走速率等。

6.5.2　压实机械及其选择

压实机械分为静压碾压、振动碾压、夯击三种基本类型。水利水电工程施工中常用的压实机械有羊脚碾、气胎碾、振动碾和夯实机械。其中静压碾压设备有羊脚碾、气胎碾等，夯击设备有夯板等，振动碾压设备有振动碾。

羊脚碾压实层厚，层间结合好，压实度高，压实质量好，仅适用于压实黏性土。

气胎碾重量大，与土层接触面积大，压实深度大，生产效率高，但需增加刨毛工序以利于层间结合。气胎碾适用范围广，适用于压实黏性土和非黏性土。

振动碾具有重量轻，体积小，碾压遍数少，碾压厚度大，碾压效率高等优点。振动碾主要用于压实非黏性土，也能压实黏性土。

夯实机械可用于夯实砂砾料，也可用于夯实黏性土，用于碾压机械难以施工部位土料的压实。

压实机械压实土料的方法有两种：圈转套压法和进退错距法。

（1）圈转套压法：碾压机械从填方一侧开始，转弯后沿压实区域中心线另一侧返回，逐圈错距，以螺旋形线路移动进行压实。这种方法适用于碾压工作面大，多台碾具同时碾压的情况，生产效率高。但转弯处重复碾压过多，转角处易漏压，难以保证压实质量。

（2）进退错距法：碾压机械沿直线错距进行往复碾压。这种方法操作简单，容易控制碾压遍数，便于组织分段流水作业，漏压重压少，有利于保证压实质量。此法适用于工作面狭窄的情况。

压实机械的选择主要考虑如下原则。

（1）适应筑坝材料的特性。黏性土应优先选用气胎碾、羊脚碾；砾质土宜用气胎碾、夯板；堆石与含有特大粒径的砂卵石宜用振动碾。

（2）应与土料含水量、原状土的结构状态和设计压实标准相适应。对含水量高于最优含水量1%～2%的土料，宜用气胎碾压实；当重黏土的含水量低于最优含水量，原状土天然密度高并接近设计标准，宜用重型羊脚碾、夯板；当含水量很高且要求压实标准较低时，黏性土也可选用轻型的肋形碾、平碾。

（3）应与施工强度大小、工作面宽窄和施工季节相适应。气胎碾、振动碾适用于生产要求强度高和抢时间的雨季作业；夯击机械宜用于坝体与岸坡或刚性建筑物的接触带、边角和沟槽等狭窄地带。冬季作业选择大功率、高效能的机械。

（4）应与施工单位现有机械设备情况和习惯用某种设备的经验相适应。

6.5.3　压实试验

在确定土料压实参数前必须对土料场进行充分调查，全面掌握各料场土料的物理力学指标，在此基础上选择具有代表性的料场进行碾压试验，作为施工过程的控制参数。

选择具有代表性的料场，通过理论计算并参照已建类似工程经验，初选几种碾压机械和拟定的碾压参数进行试验。

黏性土料压实含水量可取ω1＝ωp－4%、ω2＝ωp－2%、ω3＝ωp、ω4＝ωp＋2%四种进行试验。ωp为土料塑限。

选取试验铺土厚度和碾压遍数，并测定相应的含水量和干密度，作出对应的关系曲线（见图6.3）；再按铺土厚度h、压实遍数n和最优含水量ω0、最大干密度ρd，max进行整理并绘制相应的曲线（见图6.4），根据设计干密度，从曲线上分别查出不同铺土厚度所对应的压实遍数和对应的最优含水量；最后再分别计算单位压实遍数的压实厚度进行比较，以单位压实遍数的压实厚度最大者为最经济合理。

对非黏性土料，只需作铺土厚度、压实遍数和干密度的关系曲线，据此便可得到与不同铺土厚度对应的压实遍数，根据试验结果选择现场施工的压实参数。