南水北調(diào)中線一期工程總干渠膨脹土施工探析——以邢石界至古運河南渠段SG13標膨脹性土段為例

張志豐

(遼寧瑞宸工程建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，遼寧沈陽110623)

1 工程概況

南水北調(diào)中線一期工程總干渠邢石界至古運河南渠段SG13標施工標段位于河北省鹿泉市境內(nèi)，起點位于元氏縣和鹿泉市交界處后黃家營村，終點位于石家莊市和鹿泉市交界處臺頭村;起點總干渠樁號212+180，終點總干渠樁號224+966，施工標段全長12.786 km。根據(jù)設(shè)計勘察發(fā)現(xiàn)部分渠段存在膨脹土需進行非膨脹土換填，其中弱膨脹性膨脹土合計325 m，中膨脹性膨脹土合計575 m。根據(jù)設(shè)計要求對其進行換填處理:弱膨脹土段渠坡?lián)Q填壤土厚度約1.0 m，下設(shè)0.25 m砂礫料、400 g/m2土工布，渠底換填1.1 m，下部為0.35 m壤土，中部為土工布包裹0.25 m級配卵石，上部為0.5 m壤土。中膨脹土渠坡?lián)Q填壤土厚度2.0 m，下設(shè)0.25 m砂礫料、400 g/m2土工布，渠底換填2 m，其中下部為1.25 m壤土，中部為土工布包裹0.25 m卵石，上部為0.5 m壤土。

2 施工主要內(nèi)容

膨脹土施工的場外交通利用京贊線和石銅公路，場內(nèi)交通利用渠道左側(cè)修建的7.0 m寬的施工便道，以便于換填土的運輸。本工程施工及生活用電以電網(wǎng)供電為主，備用柴油發(fā)電機組以防暫時性停電時滿足生產(chǎn)用電的需求。膨脹土施工現(xiàn)場所需用水，配備1臺灑水車用以滿足現(xiàn)場時的施工用水。所在地區(qū)屬無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)，手機可直接用于通信聯(lián)絡(luò)。為保證本工程通訊暢通，所有管理人員均配置手機，保證對內(nèi)與對外的通訊聯(lián)絡(luò)。臨時房屋主要利用金河營地內(nèi)的臨時房屋和施工現(xiàn)場搭設(shè)的移動彩鋼房，用于施工過程當中人員的休息和臨時辦公使用。

3 膨脹土施工分析

現(xiàn)以222+175～222+275段100 m弱膨脹土段為試驗段，先進行膨脹土施工，以指導(dǎo)后續(xù)膨脹土換填工程施工。

3.1 開挖施工

膨脹土開挖過程中，在有上層滯水的地帶采取逐層設(shè)臨時截流溝、逐層排水的方式，有效減少邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象，對邊坡的保護和設(shè)計斷面的形成有重要作用。

3.1.1 施工降排水

進行渠道正式開挖之前，在總干渠渠道左側(cè)一級馬道外邊緣開挖臨時截流溝，截流溝寬度50 cm深度50 cm，排水方向由南向北，位置與一級馬道上設(shè)計永久排水溝重合，下鋪復(fù)合土工膜，一級馬道做成向渠道外側(cè)坡度，坡比1%;渠道右側(cè)無馬道的堤頂，做坡度坡比1%，西高東底，將雨水等外水排除到壩體外側(cè)，從而減少外水對開挖邊坡的沖刷及侵蝕。施工采用井點和明排結(jié)合的排水方式進行降低地下水，在開挖前期在左右襯砌板下坡腳向渠道中心位置1.3m處。準備先期開挖排水溝，開挖分三步，第一層排水溝深度比開挖深度高程低50 cm，底寬2 m，坡度為1:1，過程中需不斷排水保證干場作業(yè)，第一層開挖后，第二層開挖前在相同位置開挖寬2 m排水溝，排水溝高程高于換填基面0.5 m，進行不間斷排水，保證土方開挖順利進行;保護層開挖前，在相同位置開挖寬度0.7 m，深度低于換填建基面1 m盲溝，并沿渠道中心線方向每50 m設(shè)一道橫向盲溝，盲溝采用聚酯長絲針刺土工布(400 g/m2，厚度大于2.8 mm)包裹520 mm粒徑碎石，碎石壓實復(fù)合渠道施工設(shè)計技術(shù)要求，以保證排水通暢，做到隨開挖隨回填碎石，防止排水溝坍塌，排水溝永久保留，后期作為渠道襯砌施工降排水通道，保證渠道襯砌順利施工。并根據(jù)現(xiàn)場水位情況，每隔25 m布置集水井，集水井底高程低于換填建基面2 m，積水井采用φ40無砂管布置，周邊采用土工布包裹碎石回填，集水井內(nèi)置2.2 Kw功率的水泵，及時將水排至渠道右岸綠化帶排水溝內(nèi)，保證開挖面無明水。渠道襯砌混凝土施工完成后，對降排水井采用中粗砂進行分層回填處理，在回填至距離無砂管頂端0.5 m高程時采用粘性土回填并夯實處理。

3.1.2 土方開挖

渠道開挖前測量隊進行開挖邊線放樣，每個施工段埋設(shè)不少于4個控制樁，并灑白灰線控制開挖邊線。土方開挖按照從上到下分層分段依次進行，計劃100 m為一個施工段。開挖層一次不超過4 m。渠道土方開挖平均深度在6.5m左右，表層土下部土方采用1臺CX360B挖掘機、1臺PC220挖掘機后退式開挖方式，分兩層挖至渠底50 cm保護層。第二層土方開挖前，在第一層開挖后的基坑的端部，設(shè)置一條坡度不大于1:8的上坡道，用于第二層和保護層開挖時的通行土方運輸設(shè)備。渠坡土的開挖，根據(jù)設(shè)計圖紙原始地面線以下坡面需進行砂礫料鋪設(shè)，原始地面線以上無砂礫料鋪設(shè)，開挖必須清除已回填地面線以上土方。由于渠坡回填已完成并預(yù)留了50 cm保護層，開挖坡長約19.5 m，開挖需挖至砂礫料換填基面，開挖方量較大，我部計劃用兩臺挖掘機進行削坡，上側(cè)挖掘機先進行開挖，開挖土放置于下部坡面，下部挖掘機倒運并進行下部邊坡土的開挖裝車，由于土料在倒運中摻雜了膨脹土，已無法換填使用，所以運至西郭莊棄土場進行棄土。弱膨脹土渠段以及中膨脹土渠段預(yù)留保護層厚度不小于50 cm。

3.1.3 基面防護

膨脹土開挖基面的臨時防護措施采用防雨布進行防護。坡腳、坡頂及坡面搭接處用編織袋裝土壓牢。防雨布鋪設(shè)時全面覆蓋不留空隙，防雨布搭接處每2 m用編織袋裝土壓牢，以減少大氣環(huán)境的影響。膨脹土換填施工過程中，配合換填層上升高度，自下而上逐層揭除臨時防雨布，揭除防雨布后換填層填筑面以上外露裸坡高度控制在1～2 m范圍內(nèi)。對于未及時以換填土覆蓋的裸坡，視天氣情況進行灑水保濕處理。

3.1.4 保護層的開挖與削坡

保護層開挖采用人工配合挖掘機進行。開挖時距離設(shè)計建基面預(yù)留5～10 cm的薄土層，避免超挖。預(yù)留的薄土層開挖前，將挖掘機斗齒前焊接一塊厚約20 mm的鋼板作為“刮板”，長度同挖掘機斗寬，寬度約為15 cm，前緣與斗齒齊平，開挖方向垂直于渠道軸線，沿坡長自上而下將預(yù)留的薄土層刮除，人工用平頭鐵鍬將坡面遺留的松土清除并堆攏。人工對坡面進行適當修理，直至坡面坡度符合設(shè)計規(guī)范要求。每一段保護層開挖后，下道工序施工前，坡面要進行覆蓋。

3.2 換填及鋪筑

3.2.1 填料要求

取洨河倒虹吸上游段215+500到?jīng)┖拥购缥M口216+349段土樣進行試驗，滿足相關(guān)換填土技術(shù)指標，土方儲備約35萬m3，能夠滿足換填方量需要。在土料開采之前，首先進行料場的植被清理和表層土清除，采用推土機將樹根、雜草、垃圾、廢渣以及其它障礙物等清除攏堆，裝載機裝車、自卸汽車運輸至指定區(qū)域堆放;采用挖掘機開挖表層腐殖土、有機層，自卸汽車運至指定的表層土堆放區(qū)堆放。為保持含水量均勻、消除大塊粒徑，開采后對土料進行攏堆和翻松，對局部含水量偏低的土料進行灑水調(diào)整，對含水量超標的進行翻松晾曬。采用五鏵犁和旋耕機翻松、晾曬，必要時采用路拌機。調(diào)整含水量的場地視現(xiàn)場實際情況而定，在填筑現(xiàn)場附近或直接在取土場進行。

本試驗段渠底先鋪筑35㎝壤土，根據(jù)渠道碾壓試驗，鋪筑一次可以滿足設(shè)計要求壓實度，我部準備一次鋪填，鋪筑時采用進占法施工，由北向南邊鋪筑邊碾壓，推土機平整，振動碾碾壓。邊角部分分兩次回填，每次厚度不超過20 cm，采取小型機械進行碾壓，先靜壓2遍，弱振2遍，再強壓6遍，確保壓實度不小于98%，其他參數(shù)詳見渠道土方回填碾壓試驗方案?；靥钊劳翙z驗合格后上部鋪設(shè)400 g/m2土工布，再鋪設(shè)25 cm厚卵石，采用已鋪設(shè)的土工布進行包裹。卵石鋪設(shè)采用小型機械運輸至鋪填位置，采用進占鋪填，小型機械行走道路鋪設(shè)鋼板，防止對土工布造成破損。卵石鋪設(shè)并用土工布包裹完成后，上部再填筑50 cm壤土，該部分壤土分兩層進行回填，第一層鋪筑35 cm，由于土工布包裹碎石已完成，大型機械行走可能對下層土工布造成損傷，因此鋪筑第一層時，先鋪筑一條進料道路，寬度5 m，厚度1.5 m，由北向南用小型推土機進行攤鋪，邊卸料邊攤鋪，道路兩側(cè)暫不攤鋪，以保證土體的承載力，并在道路上鋪設(shè)鋼板以使大型自卸車能夠進入渠底卸料，道路完成后，自卸汽車運至最南端卸料，挖掘機后退法平整，測量人員檢測控制鋪土厚度，防止卸料過多或欠料發(fā)生，回填道路及時平整。渠底橫向D400鋼筋混凝土排水管附近采用橫向碾壓，距離永久排水溝左右各3 m范圍內(nèi)，采用人工夯實，其余采用XS182型振動碾進行碾壓。

3.2.2 渠坡砂礫料鋪設(shè)

砂礫料采用自卸車運至一級馬道，然后進行渠坡鋪筑，渠坡砂礫料分兩層進行鋪設(shè)，每層虛鋪厚度為14 cm，采用平板振搗器自坡腳向坡肩進行振搗夯實，保證相對密度不小于0.75，砂礫料鋪設(shè)碾壓完成后再鋪設(shè)一層土工布，土工布搭接寬度40 cm。由于原始地面線以下砂礫料和土工布已施工完成，換填土?xí)r注意避免機械對土工布造成破壞。換填土采用柳工50裝載機上料，換填一m段保護層適當加寬，保證運輸及碾壓機具能夠安全進出，SD22推土機平整，人工配合處理與土工布連接處土方的平整，原始地面線以上土方的換填。坡面回填全部完成后再進行削坡，削坡土兩臺挖掘機配合運至渠底裝車，然后自卸車運出。換填壤土完成后，按“三檢制”進行自檢，自檢合格后，會同監(jiān)理人進行質(zhì)量檢查和驗收，驗收合格后進行下一道工序施工。

4 保證措施

4.1 質(zhì)量保證措施

開挖時做好渠道上口開挖線的施工放樣工作。施工過程當中做好對渠道膨脹土段邊坡的保護，做到不欠挖和超挖。對開挖完成的渠道邊坡要做好成品保護工作，對完成施工的工作面做好標識工作，嚴禁設(shè)備破壞工作面。填筑粘性土土料的含水量等均須符合設(shè)計規(guī)定，保證不合格粘性土料不得運至換填面。換填施工必須嚴格按渠道填筑施工參數(shù)的松鋪厚度、土料含水量、碾壓機具、碾壓遍數(shù)等參數(shù)進行控制。

4.2 安全保證措施

開挖時，機械設(shè)備有效作業(yè)范圍內(nèi)不允許有人活動，以防設(shè)備在邊坡滑落傷人或在有效作業(yè)半徑內(nèi)平土作業(yè)轉(zhuǎn)動時傷人。大型機械在起步、剎車等操作均不應(yīng)過猛。在換填作業(yè)時，隨著回填面的高差越來越大，特別是在夜間回填時，必須有良好的照明設(shè)備，在進行施工時注意邊坡的情況，以防踏空。自卸汽車運輸土料時，在發(fā)動機起動前，按照例行保養(yǎng)的規(guī)定項目，做好各項檢視工作。在工作中駕駛員必須聽從指定指揮人員的指揮，經(jīng)低、中、高速運轉(zhuǎn)，接到指揮人員的旗語、哨音、信號后方可進行操作，操作時駕駛員必須先鳴喇叭。回填使用打夯機時，由專人檢查電源線是否有缺陷和漏電，機械運轉(zhuǎn)是否正常，機械不得帶病運轉(zhuǎn)，操作人員要帶絕緣手套，并派專人負責(zé)電源線的移動。

5 結(jié)語

通過對南水北調(diào)中線一期工程總干渠邢石界至古運河南渠段SG13標施工標段膨脹性土段工程施工的分析，并并采取了相應(yīng)的具體保證措施。從工程在施工程序上和具體的措施可以看出該施工技術(shù)方案具有可操作性，保證措施切實可行，能夠保障工程順利實施。

［1］張官珍，王為然，李超峰.南水北調(diào)南陽膨脹土渠道施工質(zhì)量控制［J］.河南水利與南水北調(diào).2010(09).

［2］馮旭松，孫衣春，王保田，等.基于二次摻灰法的改良膨脹土施工工藝與檢測方法［J］.南水北調(diào)與水流科技.2012(02).

［3］張官珍.南水北調(diào)中線南陽膨脹土試驗段施工監(jiān)理體會［J］.河南水利與南水北調(diào).2010(08).