南水北調(diào)中線工程鄭州段土方填筑施工與質(zhì)量控制

李道西，王逸飛，程 林，閻利明，陳寶成

(1.華北水利水電學(xué)院，河南鄭州 450011;2.河南省水利第一工程局，河南鄭州 450000;3.河南省石漫灘水庫管理局，河南平頂山 462500;4.河南省白沙水庫管理局，河南 禹州 461600)

南水北調(diào)中線工程鄭州段土方填筑施工與質(zhì)量控制

李道西1，王逸飛2，程 林3，閻利明4，陳寶成4

(1.華北水利水電學(xué)院，河南鄭州 450011;2.河南省水利第一工程局，河南鄭州 450000;3.河南省石漫灘水庫管理局，河南平頂山 462500;4.河南省白沙水庫管理局，河南 禹州 461600)

南水北調(diào)渠道屬大型土渠，土方填筑量大，填方高，因此渠堤土方填筑施工與質(zhì)量控制尤為重要.根據(jù)南水北調(diào)鄭州段工程質(zhì)量管理實踐，對土方填筑的料源控制、土料含水率調(diào)整、鋪土方式和鋪土厚度控制、碾壓方法和碾壓遍數(shù)控制、取樣檢測要求、非常季節(jié)施工要求等質(zhì)量控制措施進行了系統(tǒng)總結(jié)，以期為南水北調(diào)工程土方填筑施工提供參考.

南水北調(diào);土方填筑;質(zhì)量控制

1 鄭州段工程概況

南水北調(diào)工程分東線、中線、西線3條調(diào)水線，是緩解中國北方水資源嚴(yán)重短缺局面的重大戰(zhàn)略性工程，施工質(zhì)量要求高［1－2］.南水北調(diào)中線工程鄭州段起點位于長葛與新鄭交界的新鄭市觀音寺鎮(zhèn)英李村，終點位于穿黃工程隧洞出口，途經(jīng)新鄭、中牟、管城、二七、中原、高新、滎陽等7個縣(市、區(qū))，全長128.94 km，占南水北調(diào)中線一期工程總長的1/10，占河南境內(nèi)總干渠長度的1/5.

鄭州段工程沿線共布置各類交叉建筑物179座，工程總投資135億元.建成后，鄭州段總干渠水面寬約60 m，水深7.0 m，兩岸防護林帶寬4～8 m，總占地平均寬約140 m.渠段均為土渠渠道，大部分以挖方為主，但也有大量填方和半挖半填.土方填筑工程量達(dá)1 753萬m3，填方高度5 m以上，渠段累計長度達(dá)8.7 km，填方最高達(dá)15.2 m.因此，控制好土方填筑工程質(zhì)量，對于保證南水北調(diào)工程質(zhì)量和安全尤為重要.

2 施工前準(zhǔn)備

施工前準(zhǔn)備工作是否充分，直接關(guān)系到土方填筑工程的質(zhì)量及投資.例如，最大干密度的選取準(zhǔn)確性決定了實際土方壓實度的可靠性;碾壓工藝試驗成果決定了實際施工參數(shù)，直接與工程投資掛鉤.

2.1 內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備

1)技術(shù)資料與交底.編制詳細(xì)的土方填筑施工方案并報監(jiān)理工程師審批，編制施工作業(yè)指導(dǎo)書，對相關(guān)施工人員進行技術(shù)交底和質(zhì)量安全培訓(xùn).

2)土料擊實試驗.土料擊實試驗的目的是測量土料的最大干密度值和最優(yōu)含水率.由于最優(yōu)含水率下的土料才可以保證土料壓實可能達(dá)到最大干密度，或者說達(dá)到最大的壓實度，所以，土料填筑前的含水率控制是壓實度能否達(dá)到最大的前提.另外，由于壓實度是填筑壓實后實際干密度值與最大干密度值的比值，所以，最大干密度值選取是否正確直接關(guān)系到實測壓實度值是否可信.故土料擊實試驗成果至關(guān)重要.

渠道填筑土料應(yīng)根據(jù)不同料源、開采方式，在不同部位、深度分類進行擊實試驗［3］.土料料源不均一時，每種料區(qū)土料做出不少于5組擊實試驗，取其平均值作為該部位土料對應(yīng)填筑區(qū)最大干密度控制指標(biāo)，不同料區(qū)應(yīng)采用不同的最大干密度值和最優(yōu)含水率.將初步選定的最大干密度值和最優(yōu)含水率值上報監(jiān)理、業(yè)主審定之后，方可作為土方填筑控制指標(biāo)執(zhí)行.當(dāng)壓實度數(shù)據(jù)大量超百時，要及時重新做擊實試驗調(diào)整最大干密度值，重新上報審批.

2.2 外業(yè)準(zhǔn)備

1)現(xiàn)場碾壓工藝試驗.碾壓工藝試驗的目的主要是復(fù)核設(shè)計指標(biāo)，確定施工機械和施工參數(shù)，如鋪料厚度、碾壓遍數(shù)、行進速度和最優(yōu)含水率等.鋪筑厚度過大，不能保證土方壓實效果;鋪筑厚度過小，又會造成碾壓機械的浪費.特別地，某些土質(zhì)受過量碾壓反而會成為彈簧土，不管怎樣壓實都達(dá)不到最大干密度.因此，碾壓試驗成果報告至關(guān)重要，需得到監(jiān)理、業(yè)主和設(shè)計代表的審批通過，一旦批復(fù)，需嚴(yán)格執(zhí)行.

2)渠基清理.土方填筑前，填筑基面上應(yīng)無腐殖土、草皮樹根等雜物，且無明顯凹凸.項目部終檢合格后，應(yīng)按隱蔽工程由施工方、監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計、地質(zhì)勘測5方對基面進行聯(lián)合驗收，驗收合格后方可進行填筑施工.

3 施工過程質(zhì)量控制

3.1 料源控制

對土料場進行現(xiàn)場核查，貯量應(yīng)大于需用量的1.5～2.5倍.填方土料應(yīng)符合設(shè)計要求，選擇的填料應(yīng)是強度高、壓縮性小、水穩(wěn)定性好、便于施工的土料.碎石類土、砂土、爆破石碴及含水率符合壓實要求的粘性土可作為填方土料.淤泥、凍土、膨脹性土、有機物含量大于8%的土，以及硫酸鹽含量大于5%的土和含水率大的粘土均不能做填土［4］.

嚴(yán)禁不合格料上堤，按規(guī)范頻次檢驗土料，專門安置施工人員在現(xiàn)場指揮挖裝，同時把合格土料樣品放置反鏟內(nèi)，讓反鏟操作手對比合格樣品進行挖裝，在填筑區(qū)設(shè)置質(zhì)檢員對料源進行再次復(fù)查，確保上堤土料合格.當(dāng)發(fā)現(xiàn)土料改變時，要求現(xiàn)場管理人員暫停作業(yè)面開挖，及時通知試驗室取樣檢測分析，根據(jù)檢測結(jié)果再行確定施工方案.

3.2 土料含水率調(diào)整

在施工過程中，試驗室不定期對料場進行含水率檢測.鋪土前，含水率大于施工控制含水率時，采用翻曬法降低含水率，必要時將土塊耙碎;含水率小于施工控制含水率時，需要加大含水率，可用灑水車灑水，然后用拖拉機牽引圓盤耙使其摻合均勻.如遇雨天，一般轉(zhuǎn)晴2～3 d后方可開工，盡可能將土料含水率控制在最優(yōu)含水率±(2% ～3%)范圍內(nèi)［5］.

3.3 卸料、鋪土方式及鋪土厚度控制

嚴(yán)格按進占法卸料，即自卸汽車行走平臺及卸料平臺為該填筑層已初步推平但尚未碾壓的填筑面，自卸汽車退行進入工作面，不在工作面調(diào)頭，邊卸料邊用推土機攤鋪，按水平分層，由最低處開始，自下而上鋪筑.各填筑作業(yè)面安排1人專職指揮車輛，使車輛有序進出工作面.

攤鋪平整前，人工攤鋪出一塊標(biāo)準(zhǔn)面.其虛鋪高度要嚴(yán)格按照碾壓試驗成果執(zhí)行，誤差不宜超過±5 cm，最大虛鋪高度不宜超過40 cm.然后，推土機鏟刀貼于標(biāo)準(zhǔn)面進行攤鋪平整，并用自制的刻度標(biāo)桿隨鋪隨量.每層攤鋪平整后，測量校核填筑高程及邊線.

3.4 碾壓方法及碾壓遍數(shù)控制

按規(guī)定鋪土并平整后，采用凸塊碾按進退錯距法平行于堤軸線方向進行碾壓［6］.相鄰作業(yè)的搭接碾壓寬度、碾壓設(shè)備的行進速度、進退錯距碾跡搭壓寬度、碾壓遍數(shù)等均嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)范要求及碾壓試驗成果參數(shù)執(zhí)行，最大壓實厚度一般不超過20 cm，并派專職質(zhì)檢員全程旁站監(jiān)督.

3.5 取樣檢測要求

根據(jù)施工規(guī)范及設(shè)計要求，每層土方填筑在監(jiān)理見證下取樣，填筑量每100～150 m3取樣1個，每次不少于3個樣本.主要檢測填方壓實度(南水北調(diào)工程要求不低于98%)、平整度、中線高程、路基寬度等指標(biāo).經(jīng)試驗檢測合格且經(jīng)監(jiān)理檢查合格后，方可鋪筑下一層.若檢測不合格，需及時處理，否則嚴(yán)禁進行下一道工序.

值得注意的是，一般填方壓實度最大為100%，但若檢測填方壓實度有個別數(shù)據(jù)超過100%，應(yīng)屬正?，F(xiàn)象，主要是料源土質(zhì)局部差異所致.但是，若檢測填方壓實度大量數(shù)據(jù)(可按10%比例控制)超過100%則屬不正?，F(xiàn)象，說明所取料源土質(zhì)可能已發(fā)生嚴(yán)重變化，需要重新在料源取樣進行土料擊實試驗，重新確定料源的最優(yōu)含水率和最大干密度.必要時，重新做碾壓試驗.

3.6 雨季、冬季施工要求

多雨季節(jié)施工時，根據(jù)天氣情況及時調(diào)整施工安排，如加強排水溝的清理維護、準(zhǔn)備一定數(shù)量的塑料布、適當(dāng)減小填筑單元的面積、將填筑面筑成略傾向于排水溝等.每個施工單元要在下雨前完成碾壓工作.若降雨突然，采取以下措施:將作業(yè)面覆蓋塑料布;將已攤鋪平整的單元用振動碾快速無振碾壓2遍等.降小雨時，粘性土填筑應(yīng)停止施工.填筑面在下雨時不準(zhǔn)行人，并應(yīng)嚴(yán)禁車輛通行.雨后恢復(fù)施工時，填筑面應(yīng)經(jīng)晾曬、復(fù)壓處理，必要時應(yīng)對表層再次進行清理，并待質(zhì)檢合格后及時復(fù)工.

冬季施工，鋪土、碾壓、取樣等快速連續(xù)作業(yè)，壓實施工時土料溫度必須在－1℃以上，最好在白天壓實.當(dāng)出現(xiàn)凍土現(xiàn)象時，應(yīng)停止施工.冬季施工應(yīng)適當(dāng)減少含水率，加大壓實功能.當(dāng)出現(xiàn)降雪天氣時，應(yīng)停止施工，復(fù)工前必須將作業(yè)面積雪清理干凈，檢查合格后方可復(fù)工.取料場的積雪應(yīng)及時清除，嚴(yán)禁土料內(nèi)夾雜冰雪.

3.7 已填筑成型渠堤的防護

在填筑坡腳外設(shè)置排水溝，保持排水溝通暢，以利于雨水匯集排放.對于修坡完成后的堤段，鋪設(shè)塑料薄膜，防止雨水沖刷.填筑成型未修坡的堤段，在堤頂設(shè)置擋水埂，坡面設(shè)置梯形埂，增強抗沖刷能力，保護坡面.渠堤內(nèi)開挖帶有坡度，在內(nèi)坡腳處間隔設(shè)置齒槽，匯集雨水，有利于抽排，防止長時間浸泡渠堤基礎(chǔ).

4 結(jié)語

土方壓實度是土方填筑施工質(zhì)量控制的重要指標(biāo)之一.施工單位需根據(jù)設(shè)計及業(yè)主要求選好土料場，經(jīng)監(jiān)理見證現(xiàn)場取樣后，送有相關(guān)資質(zhì)的檢測試驗單位做土料擊實試驗，以確定土料最大干密度和最優(yōu)含水率.土方填筑前還應(yīng)做碾壓工藝試驗，確定指導(dǎo)大面積施工的鋪料厚度、碾壓遍數(shù)、行進速度和最優(yōu)含水率等關(guān)鍵指標(biāo).施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按碾壓試驗成果執(zhí)行.土方填筑質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計提出的壓實度指標(biāo)進行控制.

土方填筑施工質(zhì)量控制是南水北調(diào)工程質(zhì)量管理中的一項重要內(nèi)容.以上土方填筑施工的質(zhì)量控制措施偏重于質(zhì)量管理的技術(shù)層面.同時，建立健全質(zhì)量管理制度，不斷提高施工和監(jiān)理人員的質(zhì)量責(zé)任意識，才能從根本上保證南水北調(diào)工程的土方填筑施工質(zhì)量.

［1］張鏡劍，傅冰駿，李仲奎.南水北調(diào)及其西線工程［J］.華北水利水電學(xué)院學(xué)報，2008，29(5):1－6.

［2］張躍松.南水北調(diào)渠道混凝土襯砌施工技術(shù)［J］.華北水利水電學(xué)院學(xué)報，2010，31(5):75 －76.

［3］姜劍飛，姜強.如何控制堤壩土方填筑施工質(zhì)量［J］.黑龍江水利科技，2009，37(4):292.

［4］舒懷珠，朱淑珍.淺議土方填筑與壓實工程質(zhì)量控制［J］.山西建筑，2007，33(7):222 －223.

［5］胡永東.堤身土方填筑的質(zhì)量控制與質(zhì)量檢測［J］.防滲技術(shù)，2002，8(1):28 －30.

［6］朱永濤，徐陽，張瑋，等.南水北調(diào)中線工程京石段57標(biāo)渠堤填筑現(xiàn)場碾壓試驗參數(shù)分析［J］.南水北調(diào)與水利科技，2007，5(3):167 －169.

Earth-filled Construction and Quality Control in Zhengzhou Section of the Middle South-to-North Water Transfer Project

LI Dao-xi1，WANG Yi-fei2，CHENG Lin3，YAN Li-ming4，CHEN Bao-cheng4
(1.North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power，Zhengzhou 450011，China;2.Henan Water Conservancy First Engineering Bureau，Zhengzhou 450000，China;3.Henan Shimantan Reservior Administrative Bureau，Pingdingshan 462500，China;4.Henan Baisha Reservior Administrative Bureau，Yuzhou 461600，China)

The South-to-North Water Transfer Canal is a large earth canal with large earth-filled engineering quantity and high earthfilled net-height.Therefore，earth-filled construction and quality control of canal embankment is particularly important.According to engineering quality management practices in Zhengzhou section of Middle South-to-North Water Transfer Project，quality control measures during earth-filled construction are summarized systematically，including material source control，adjustment about soil moisture，soil spreading method and thickness control，rolling method and number control，sample testing requirements，construction requirements in unconventional seasons and so on.This is expected to provide a reference for earth-filled construction in the South-to-North Water Transfer Project.

South-to-North Water Transfer Project;earth filling;quality control

1002－5634(2012)03－0013－03

2012－03－18

河南省科技攻關(guān)計劃項目( 092102110032;102102110047);華北水利水電學(xué)院高層次人才科研啟動項目(001188).

李道西(1978—)，男，湖北鄂州人，副教授，博士，主要從事工程質(zhì)量與安全管理方面的研究.

(責(zé)任編輯:陳海濤)