引水渠道渠堤粉質(zhì)壤土填筑施工技術(shù)探討

黃永新

（中國水利水電第十六工程局有限公司福建廈門　361000）

引水渠道渠堤粉質(zhì)壤土填筑施工技術(shù)探討

黃永新

（中國水利水電第十六工程局有限公司福建廈門361000）

本文將在引水渠道渠堤粉質(zhì)壤土填筑施工過程中用到的一些施工方法和技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，并以南水北調(diào)中線寶豐郟縣段為例，將引水渠道渠堤粉質(zhì)壤土填筑施工過程中用到的技術(shù)運(yùn)用到了水電站攔河水利樞紐中，通過對此技術(shù)的探討，對施工過程中使用到的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，例如填筑技術(shù)和碾壓技術(shù)。

渠堤；粉質(zhì)壤土填筑；技術(shù)探討

1　工程概述

工程位于沙河南-黃河南（第域渠段）渠段的中段，地域上屬河南省平頂山市的寶豐縣和郟縣。本標(biāo)段設(shè)計樁號為SH（3）35+ 800耀SH（3）40+178.2，標(biāo)段長度4378.2m，標(biāo)段內(nèi)共有各種建筑物9座，其中：渠倒虹1座，左排3座，渠渠1座，公路橋4座，渠道為梯形斷面，SH（3）36+101.4耀SH（3）36+116.4段渠底寬度為21耀23m，SH（3）36+626.7耀SH（3）36+641.7段渠底寬度為23耀24.5m，渠道內(nèi)一級邊坡為1：2耀1：2.75，二、三、四級邊坡為1：1.5耀1：2.5，一級馬道（堤頂）寬5.0m，外坡1：2耀1：2.5，渠道縱比降為1/26000。

2　碾壓試驗(yàn)

根據(jù)填筑施工技術(shù)要求，對不同厚度與含水量的碾壓層（采用振動碾時碾壓層鋪筑厚度分別控制在30cm、35cm）分別進(jìn)行不同碾壓遍數(shù)（4遍、6遍、8遍、10遍、12遍）情況下干密度試驗(yàn)，檢測是否達(dá)到設(shè)計要求。如能達(dá)到設(shè)計要求，確定出施工中的各項(xiàng)壓實(shí)參數(shù)。由于三個土料場土質(zhì)均為素土，本次試驗(yàn)均采用環(huán)刀法取樣。

（1）本次碾壓試驗(yàn)鋪土分為2層進(jìn)行，厚度分別為30cm與35cm，第一層鋪土厚度為30cm，第二層鋪土厚度為35cm。

（2）每個土料場土料分不同鋪土厚度（30、35cm），分別按要求做兩小塊的最優(yōu)含水量試驗(yàn)與兩小塊較最優(yōu)含水量減少一幅度含水量試驗(yàn)。

（3）每個土料場土料分別做4種組合碾壓試驗(yàn)：淤鋪土厚度30cm、最優(yōu)含水量。于鋪土厚度30cm、較最優(yōu)含水量減少一幅度。盂鋪土厚度35cm、最優(yōu)含水量。榆鋪土厚度35cm、較最優(yōu)含水量減少一幅度。碾壓機(jī)均為22t凸塊振動碾，碾壓遍數(shù)均為4遍、6遍、8遍、10遍、12遍。

圖1　碾壓試驗(yàn)步驟

（4）試驗(yàn)步驟如下：

淤試驗(yàn)前將堤基平整、清理，按技術(shù)要求對堤基進(jìn)行碾壓，采用凸塊振動碾，將表層土壓實(shí)至不低于填土設(shè)計要求的密實(shí)程度；對試驗(yàn)場地底層按前述劃分為12塊試驗(yàn)小塊并進(jìn)行方格網(wǎng)測量，并測其相對高程，準(zhǔn)確控制鋪料厚度。

于采用反鏟挖掘機(jī)挖裝土、20t自卸車運(yùn)土，自卸汽車用進(jìn)占法在各試驗(yàn)小塊內(nèi)鋪料，推土機(jī)進(jìn)行平整，輔以人工整平，用水準(zhǔn)儀準(zhǔn)確控制鋪料厚度與平整度，達(dá)到起伏差與平整度要求，然后進(jìn)行含水率測定，如測得最優(yōu)含水率試驗(yàn)小塊部位填筑土料的含水率低于最優(yōu)含水率下限（最優(yōu)含水率的-2%）時，采用灑水車進(jìn)行灑水調(diào)整，局部狹小部位由人工輔助灑水，加水后的土料用犁地機(jī)附設(shè)刨毛耙齒使其摻和均勻；反之如測得最優(yōu)含水率試驗(yàn)小塊部位填筑土料的含水率大于最優(yōu)含水率上限（最優(yōu)含水率的+3%）時，碾壓前用犁地機(jī)附設(shè)刨毛耙齒在填筑面進(jìn)行翻松晾曬，含水率達(dá)到要求后進(jìn)行碾壓，采用凸塊振動碾碾壓，碾壓行走方向平行于渠道堤軸線，前進(jìn)后退碾壓一循環(huán)按2遍計，錯位采用前進(jìn)法，碾壓搭接控制在15耀20cm。

盂凸塊振動碾對試驗(yàn)塊采用慢一檔（行駛速度臆2km/h）靜壓2遍，再用振動碾對每個試驗(yàn)小塊慢一擋強(qiáng)振碾壓2遍后，在每個試驗(yàn)小塊內(nèi)用環(huán)刀各取樣12個，測定各試驗(yàn)小塊內(nèi)碾壓4遍后的干密度、含水率；取完樣后，立即對取樣處進(jìn)行恢復(fù)，同時用白灰在取樣處作出標(biāo)記，以區(qū)別于下次取樣；再用振動碾對每個試驗(yàn)小塊強(qiáng)振2遍，在每個試驗(yàn)小塊內(nèi)用環(huán)刀各取樣12個，測定各試驗(yàn)小塊內(nèi)碾壓6遍后的干密度、含水率；取完樣后，立即對取樣處進(jìn)行恢復(fù)，同時用白灰在取樣處作出標(biāo)記，以區(qū)別于下次取樣；再用振動碾對每個試驗(yàn)小塊強(qiáng)振2遍，在每個試驗(yàn)小塊內(nèi)用環(huán)刀各取樣12個，測定各試驗(yàn)小塊內(nèi)碾壓8遍后的干密度、含水率。直到測定各試驗(yàn)小塊內(nèi)碾壓12遍后的干密度、含水率，在整個碾壓過程中記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

榆測定壓實(shí)后土層厚度，并觀察壓實(shí)土層底部有無虛土層，上下層面結(jié)合是否良好，有無光面及剪力破壞現(xiàn)象等，并作記錄。

虞整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果干密度達(dá)到設(shè)計要求時停止試驗(yàn)。如果干密度未達(dá)到設(shè)計干密度要求時，繼續(xù)重復(fù)試驗(yàn)，并測定出試驗(yàn)區(qū)各個試驗(yàn)小塊的干密度及含水率，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，達(dá)到設(shè)計干密度時停止試驗(yàn)。

3　填筑施工流程

3.1施工放樣

采用GPS，S3級自動安平水準(zhǔn)儀等進(jìn)行測量放樣，測量人員在放樣前必須按設(shè)計圖紙和相關(guān)文件準(zhǔn)備好放樣數(shù)據(jù)和放樣草圖，作為放樣依據(jù)。

3.2渠道填筑施工

填筑料可利用就近段的渠道開挖產(chǎn)生的可用土料，在渠道施工前作好土方調(diào)配工作和規(guī)劃，盡可能做到邊挖邊填，避免二次轉(zhuǎn)運(yùn)。

渠道填筑土料選用原則：土料粘粒含量宜為10耀30豫，不得含植物根莖、磚瓦垃圾等雜物；優(yōu)先選用渠道挖方可用土料，其次是選擇指定的土料場取土。回填料力求土質(zhì)均勻，不可使超粒徑土塊集中形成架空結(jié)構(gòu)，填筑土料含水量應(yīng)控制在最優(yōu)含水量附近，其上、下限偏離最優(yōu)含水量不超過-2耀+3%。根據(jù)挖方土料場勘察成果，大部分料場天然含水量與最優(yōu)含水量接近，可直接填筑，部分料場差別在5%左右，考慮到開挖和儲運(yùn)過程中含水量有可能降低，施工過程中按現(xiàn)場試驗(yàn)指標(biāo)取用。

取料場取土厚度約1.42～2.18m，土料的開挖采用反鏟挖掘機(jī)分層挖土，20T自卸汽車裝土，運(yùn)到渠堤填筑作業(yè)面進(jìn)行填筑；對土料含水量較大無法滿足填筑要求的，采用梨地機(jī)進(jìn)行翻曬處理合格后，再組織挖運(yùn)和填筑施工。

圖2　渠堤填筑施工方法示意圖

3.3施工準(zhǔn)備

根據(jù)測量放樣邊線，在渠道土方填筑之前要對填筑區(qū)表層植被、草皮和腐殖土進(jìn)行清理，由推土機(jī)清表集堆，裝載機(jī)裝料，自卸汽車運(yùn)至棄渣場。同時，推土機(jī)應(yīng)為自卸車的施工及時修整場內(nèi)臨時道路及平整棄渣以滿足棄渣要求。渠道填筑區(qū)應(yīng)經(jīng)質(zhì)檢合格后，并經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，才能開始填筑。

3.4鋪土、卸料

填筑施工作業(yè)面長度應(yīng)不小于100m，作業(yè)面驗(yàn)收合格后，即可開始填筑施工，20t自卸汽車運(yùn)料至施工部位卸料，推土機(jī)平整，填筑層厚按碾壓試驗(yàn)參數(shù)執(zhí)行；靠近混凝土建筑物1m范圍內(nèi)，采用人工輔助攤鋪，壓實(shí)層厚根據(jù)試驗(yàn)確定。

土料采用進(jìn)占法卸料，施工時要注意控制填料中土塊粒徑不大于15cm。砂礫料采用后退法卸料，砂礫料或礫質(zhì)土發(fā)生顆粒分離時，應(yīng)將其摻和均勻。砂礫料壓實(shí)前根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果均勻?yàn)⑺?，并力求達(dá)到最佳含水率。

卸料時將填筑料按要求填至規(guī)定部位，嚴(yán)禁將砂礫料或其它透水料與黏性土混雜，并設(shè)專人清除土料中的雜質(zhì)。

填土先從基礎(chǔ)面低洼處開始，用蛙式打夯機(jī)或振動平板夯夯實(shí)。當(dāng)填土厚度滿足一碾壓層后，用22t凸塊振動碾碾壓，靠近建筑物側(cè)壁及頂板約1m距離范圍采用蛙式打夯機(jī)夯實(shí)。

3.5碾壓

渠堤采用22t自行式凸塊振動碾進(jìn)行水平碾壓；渠堤邊坡采用改良振動夯板碾壓，平行渠堤軸線方向進(jìn)行，進(jìn)退錯距法碾壓，碾壓搭接寬度大于10cm，碾壓時控制行車速度，最高不超過2km/h。

包芯料分層壓實(shí)，壓實(shí)度必須達(dá)到設(shè)計要求，墊層料必須材質(zhì)新鮮，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，含泥量不大于5豫，滿足設(shè)計級配要求，外包料和包芯料必須均衡上升，同時外包料與包芯料必須為鋸齒狀咬合，咬合搭接長度不小于30cm。

開挖段非膨脹土換填施工采用自卸汽車運(yùn)土料進(jìn)占法鋪料，盡量減少運(yùn)輸車輛對工作面的碾壓，填筑時鋪土厚度及碾壓參數(shù)由工藝實(shí)驗(yàn)確定，壓實(shí)密必須達(dá)到設(shè)計要求，為做到處理屋與邊坡更好地結(jié)合，結(jié)合鋪料和平倉施工將邊坡面整理開挖成小臺階狀，超前土料按照1：1.5坡比放坡，同一層以設(shè)計外坡腳為基準(zhǔn)，頂部超填寬度不小于30cm，每層填土完成碾壓后，須在4h內(nèi)完成質(zhì)量檢測，在6～8h內(nèi)完成上土覆蓋，如不能及時跟進(jìn)時，要對填筑面和建基面做好防雨和保濕待施工期的保護(hù)措施。

建筑物混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度70%后進(jìn)行，其中箱涵頂板應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的75%后才能進(jìn)行回填。填土前，應(yīng)清除建筑物表面的乳皮、粉塵及油污等，對表面的外露鐵件宜割除，必要時對鐵件殘余露頭需用水泥沙漿覆蓋保護(hù)；填筑時，須先將建筑物表面濕潤，并邊涂刷濃泥漿、邊鋪土、邊夯實(shí)，涂漿高度應(yīng)與鋪土厚度一致，涂層厚度宜為3～5mm，并應(yīng)與下部土層銜接；嚴(yán)禁泥漿干固后再鋪土夯實(shí)?；靥钋鞍匆筮M(jìn)行分級檢查，滿足要求后組織施工，箱涵兩側(cè)0.5m及頂板以上1m范圍內(nèi)采用薄層攤鋪、人工或小型機(jī)械夯實(shí)，兩側(cè)保持均衡上升，施工過程全程錄像；靠近岸坡約2耀5m范圍內(nèi)采用手扶式振動碾進(jìn)行壓實(shí)，為保證打夯機(jī)壓實(shí)和振動碾交接帶的壓實(shí)質(zhì)量，每填筑3層，再用打夯機(jī)夯打3遍。

3.6整修成型

堤身段填筑時，兩側(cè)邊坡超填為100～300mm，填至設(shè)計高度后，采用人工配合反鏟修整至設(shè)計形狀要求，渠堤邊坡修整后采用斜坡振動碾牽引車進(jìn)行壓實(shí)。

3.7接縫處理

分段碾壓時，相鄰兩段均衡上升。當(dāng)段與段之間不可避免出現(xiàn)高差時，交界處以斜坡相接，坡面不小于1：3。重疊碾壓寬度平行堤軸線方向不小于50cm，垂直堤軸線方向不小于3m。

3.8驗(yàn)收

每一填土層按規(guī)定參數(shù)施工完畢，并經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后才能繼續(xù)鋪筑上一層。施工過程中應(yīng)保證觀測設(shè)備的埋設(shè)安裝和測量工作的正常進(jìn)行，并保護(hù)觀測設(shè)備和測量標(biāo)志完好。為保證施工質(zhì)量，土堤不在負(fù)溫下施工。

4　質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)與檢驗(yàn)

（1）土方填筑宜按施工驗(yàn)收長度100m為一個單元工程。

（2）土方填筑施工應(yīng)自下而上分層進(jìn)行，并分層檢查和檢測，同時應(yīng)認(rèn)真做好施工記錄。

（3）填筑作業(yè)應(yīng)按水平層次鋪填，不得順坡填筑。分段作業(yè)面的最小長度應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。

（4）當(dāng)相鄰作業(yè)面之間不可避免出現(xiàn)高差時，指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范規(guī)定。

（5）碾壓參數(shù)應(yīng)通過碾壓試驗(yàn)確定。

（6）渠道斷面尺寸檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)在填筑完成后進(jìn)行。

5　結(jié)束語

碾壓填筑工程實(shí)施過程中，要對其安全和質(zhì)量管理進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，增強(qiáng)施工人員和監(jiān)工人員的責(zé)任心和技術(shù)水平。合格的碾壓施工可以整體提高工程的施工質(zhì)量，縮短施工時間，降低施工成本。

[1]《南水北調(diào)中線一期工程總干渠沙河南-黃河南（委托建管項(xiàng)目）寶豐郟縣段第四施工標(biāo)段》合同文件.河南省南水北調(diào)中線工程建設(shè)管理局下發(fā)的相關(guān)文件.現(xiàn)行有關(guān)水利水電工程施工規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、定額.

[2]《[印]NSBD7-2007南水北調(diào)中線一期工程渠道工程施工質(zhì)量評定驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（試行）》.

[3]《南水北調(diào)中線一期工程總干渠渠道膨脹土處理施工技術(shù)要求》（NSBD-ZXJ-2-01）.

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2015-11-15