淺談天水曲溪大型調(diào)蓄水池基礎(chǔ)處理質(zhì)量控制

王秀紅

（中國(guó)水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710000）

1 概述

天水曲溪供水工程調(diào)蓄水池，主要承擔(dān)工程停水檢修期受水區(qū)的居民生活及第三產(chǎn)業(yè)供水任務(wù)。調(diào)蓄水池占地面積約6.8萬(wàn)m2，總蓄水量20萬(wàn)m3，分為4組8個(gè)2.5萬(wàn)m3水池，池底高程1 262.0 m，池頂高程1 269.3 m。單個(gè)水池長(zhǎng)72.0 m，寬54.0 m，池壁高度7.0 m，池內(nèi)水深6.5 m，每個(gè)水池間距5.0 m。其中4個(gè)呈“田”字布置于山梁北側(cè)，場(chǎng)地（長(zhǎng)×寬）211.4 m×155.4 m，4個(gè)水池呈“一”字布置于山梁東側(cè)，場(chǎng)地（長(zhǎng)×寬）271.6 m×93.2 m，位于胡家溝出口右岸的緩坡耕地上。

2 工程地質(zhì)條件

“一”字型調(diào)蓄水池自上而下地層巖性有，①?zèng)_洪積次生黃土（Q3）：厚20～30 m，弱透水，無(wú)地下水；②沖洪積砂碎石（Q3）：厚0.5～3 m，密實(shí)，中等透水；③黏土巖夾砂礫巖（N）：巖石軟弱，易風(fēng)化，遇水易軟化，以微透水為主，局部弱透水。地面開(kāi)挖深度6～17.5 m，洪積次生黃土表層2.4 m壓縮系數(shù)a1-2=0.528～0.814 MPa-1，壓縮模量Es=2.173～4.852 MPa，屬高壓縮性土；2.5 m深度以下a1-2=0.120～0.435 MPa-1，Es=5.46～12.37 MPa，屬中壓縮性土。

基礎(chǔ)處理先進(jìn)行3 000 mm厚原土翻夯后，再加1 000 mm厚10%水泥土墊層。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)及難點(diǎn)

（1）調(diào)蓄水池開(kāi)挖料為沖洪積次生黃土，黏粒含量偏高，塑性指數(shù)、天然含水率高達(dá)29%（最優(yōu)含水率16.3%），影響原土翻曬和分層碾壓的效率。本研究采用5%生石灰有效降低土體天然含水率。

（2）塑性指標(biāo)是反應(yīng)地基承載力的主要指標(biāo)之一。塑性指數(shù)高黃土?xí)冘洠瑵耩W程度和地基承載力就降低，反之就會(huì)高。采用原土翻夯、灰土墊層、水泥土墊層施工以達(dá)到消除墊層范圍內(nèi)的黃土濕陷性，提高地基抗?jié)B性能和承載力。

（3）由于施工面積大，地基原土壓縮變形系數(shù)存在差異引起地基不均勻沉降，本研究采用地基進(jìn)行3 000 mm厚5%生石灰土翻夯及1 000 mm厚15%水泥土墊層，確保地基承載力和有效防止不均勻沉降，壓實(shí)度≥0.97。

（4）調(diào)蓄水池位于城鄉(xiāng)居民居住區(qū)域，若產(chǎn)生滲漏或地基不均勻沉降導(dǎo)致上部混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，造成的社會(huì)負(fù)面影響大，設(shè)計(jì)施工中要保證其結(jié)構(gòu)的可靠性和安全度，確保施工質(zhì)量控制。

4 基礎(chǔ)處理技術(shù)

4.1 施工工藝

地基基礎(chǔ)處理采用原土翻夯、3 000 mm厚5%石灰土翻夯及1 000 mm厚10%水泥土墊層施工，壓實(shí)度≥0.97?；彝翂|層和水泥土墊層的主要目的消除黃土濕陷性、提高基礎(chǔ)的防滲性能[1]和地基承載力，可以有效減小地基的沉降量和不均勻變形，其中水泥土地基優(yōu)于灰土地基且成本較高。面層鋪設(shè)200 g+0.5+200 g土工膜抗?jié)B層有效地提高了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性要求，土工膜頂面采用M10水泥砂漿保護(hù)層。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性試驗(yàn)

對(duì)表層腐殖土、濕陷性黃土、粉質(zhì)黏土等不合格料及開(kāi)挖廢料進(jìn)行剝離，確保試驗(yàn)用料質(zhì)量。

采用烘干法進(jìn)行天然含水率試驗(yàn)檢測(cè)，在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)室在標(biāo)準(zhǔn)條件采用電熱烘箱在105～110 ℃條件下進(jìn)行烘干檢測(cè)試驗(yàn)，并進(jìn)行土的干密度、孔隙率、飽和度等指標(biāo)的計(jì)算。該部位天然土質(zhì)含水率在23%～27%，局部區(qū)域高達(dá)29%?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)主要采用酒精燒干法、炒干法進(jìn)行測(cè)定。

采用EDTA（EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液）檢測(cè)法測(cè)定生石灰/水泥穩(wěn)定土中石灰和水泥的計(jì)量，并檢測(cè)拌合料均勻性，EDTA標(biāo)準(zhǔn)曲線圖見(jiàn)圖1。采用環(huán)刀法檢測(cè)土樣的濕密度、測(cè)定土的干密度，并通過(guò)土壤標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)定土的最優(yōu)含水率和最大干密度，確定最大干密度和最優(yōu)含水率。經(jīng)試驗(yàn)確定最大干密度1.78 g/cm3和最優(yōu)含水率16.3%,含水率-干質(zhì)量密度曲線圖見(jiàn)圖2。

圖1 EDTA標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

圖2 擊實(shí)曲線圖

4.3 碾壓試驗(yàn)

碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地分2個(gè)實(shí)驗(yàn)快，碾壓試驗(yàn)面積尺寸為15 m×20 m，并按照不同的鋪土厚度布置試驗(yàn)單元。每個(gè)試驗(yàn)單元尺寸為6 m×12 m，每種鋪料厚度布置試驗(yàn)2種鋪料厚度的試驗(yàn)單元。同時(shí)為了保證試驗(yàn)質(zhì)量，考慮試驗(yàn)設(shè)備錯(cuò)距及產(chǎn)業(yè)側(cè)向擠壓等因素，在每個(gè)試驗(yàn)單元試四周設(shè)置不小于2.0 m的非試驗(yàn)區(qū)，碾壓參數(shù)表見(jiàn)表1。

表1 5%生石灰、10%水泥土碾壓參數(shù)組合表

地基處理通過(guò)生產(chǎn)性試驗(yàn)確定各項(xiàng)參數(shù)控制指標(biāo)，經(jīng)試驗(yàn)確定石灰土及水泥土攤鋪厚度為30 cm，土料含水率控制在16.3%±2%。主要攤鋪施工設(shè)備選用山推160推土機(jī)進(jìn)行攤鋪，其中5%生石灰采用摻和采用HF-8YD撒布機(jī)和YWB250路拌機(jī)。

碾壓試驗(yàn)前各試驗(yàn)區(qū)布置3 m×4 m方格測(cè)點(diǎn)網(wǎng)格，并在試驗(yàn)區(qū)外布設(shè)測(cè)設(shè)點(diǎn)。在各單元網(wǎng)格側(cè)電上標(biāo)記好標(biāo)記和編號(hào)，用全站儀記錄好初始厚度和相對(duì)高程。碾壓設(shè)備采用22 t羊角碾碾壓，主要參數(shù)為平碾一遍，羊角碾夯實(shí)碾壓6遍，羊角碾行走速率≤2.0 km/h，采用錯(cuò)距碾壓，重疊部分寬度為200～300 mm為宜。

碾壓完畢后，按前述方法分別測(cè)量各網(wǎng)格測(cè)點(diǎn)在碾壓前后的相對(duì)高程變化，從而計(jì)算出每一次試驗(yàn)單元的平均沉降值。

4.4 試驗(yàn)檢測(cè)及成果整理

試驗(yàn)資料安排專人整理，通過(guò)研究分析及時(shí)確定碾壓試驗(yàn)所得到的各個(gè)參數(shù)。通過(guò)觀測(cè)和取樣試驗(yàn)值，整理繪制如下各條關(guān)系曲線：①以各鋪層厚度為參量，繪制壓實(shí)沉降值與碾壓遍數(shù)關(guān)系曲線；②以各鋪層厚度為參量，繪制干密度與碾壓遍數(shù)的關(guān)系曲線；③繪制在最優(yōu)參數(shù)組合條件下，壓實(shí)度與加水量的關(guān)系曲線。

根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果確定施工壓實(shí)參數(shù)，即鋪料采用進(jìn)占法卸料，鋪土厚度為300 mm，且含水量的范圍。碾壓機(jī)械采用22 t羊角碾、采用錯(cuò)距碾壓，重疊部分寬度為200～300 mm，靜碾1遍振動(dòng)壓遍4遍，5%生石灰土壓實(shí)試驗(yàn)成果見(jiàn)表2。

表2 5%生石灰土壓實(shí)試驗(yàn)成果表

5 防滲結(jié)構(gòu)形式

5.1 200 g+0.5+200 g土工膜施工

（1）土工膜質(zhì)量。土工膜是調(diào)蓄水池比較重要防滲結(jié)構(gòu)，上部鋪設(shè)兩布一膜復(fù)合土工膜，型號(hào)為200 g+0.5+200 g。鋪設(shè)前檢查復(fù)合土工膜外觀質(zhì)量，土工膜不允許有砂眼、疵點(diǎn)雜質(zhì)，記錄并修補(bǔ)出現(xiàn)的機(jī)械損傷等缺陷，嚴(yán)重的予以更換。PE土工膜應(yīng)盡量用寬幅，減少拼接縫，盡可能采用整卷鋪設(shè)，減少土工膜的裁剪[2]。

（2）土工膜鋪設(shè)。復(fù)合土工膜施工應(yīng)在建基面驗(yàn)收合格后進(jìn)行，鋪設(shè)前應(yīng)平整場(chǎng)地，清除一切尖角雜物，閥井等結(jié)構(gòu)部位按要求修好坡面。對(duì)于布設(shè)不平整、扭曲、歪斜等及時(shí)糾正。土工膜鋪設(shè)應(yīng)自然松弛，預(yù)留3%～5%的松弛度，接縫應(yīng)與最大拉力方向平行。相鄰兩幅土工膜搭接，縱向接頭應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)長(zhǎng)度保證1 000 mm以上。

（3）土工膜焊接。土工膜焊接采用熱熔法，主要施工設(shè)備為L(zhǎng)ST800型土工膜焊接機(jī)和DSH-A型熱風(fēng)槍，將上下層熔接成一個(gè)整體，聯(lián)結(jié)的土工膜必須搭接平緩、舒展。土工膜焊接采用雙焊縫焊接，雙焊縫寬度為2 mm×12.5 mm，搭接寬度不小于100 mm。焊接前將接縫處清理干凈，上下層接縫平行對(duì)正。焊接時(shí)熱熔焊機(jī)預(yù)熱到350～400 ℃，焊機(jī)行走速率控制在2～3 m/min。

（4）熔接接縫檢查。焊接質(zhì)量檢測(cè)一般分為外觀質(zhì)量目測(cè)檢查和氣密性試驗(yàn)，外觀質(zhì)量檢查主要檢查焊接的均勻性、平直，無(wú)漏焊、虛焊、褶皺、燙傷以及空洞等。氣密性試驗(yàn)檢驗(yàn)采用充氣檢漏儀。在每一條待檢點(diǎn)選取250～300 mm長(zhǎng)試驗(yàn)段，兩頭采用熱熔焊機(jī)封死，插入氣針充氣至0.1～0.12 MPa，保持穩(wěn)壓30～60 s壓力表顯示數(shù)字無(wú)明顯下降為合格。

5.2 土工膜保護(hù)層施工

土工膜是調(diào)蓄水池比較重要防滲結(jié)構(gòu)，土工膜基礎(chǔ)10%水泥土墊層應(yīng)碾壓平整，上部鋪設(shè)50 mm厚M10水泥砂漿墊層保護(hù)層[3]。砂漿墊層施工應(yīng)注意對(duì)土工膜的保護(hù)，不允許鋼筋等尖銳直接接觸到土工膜，振搗采用平板振搗器，做好對(duì)土工膜的保護(hù)。

6 施工質(zhì)量控制

6.1 建立健全質(zhì)量保證體系

（1）根據(jù)本工程的施工任務(wù)和特點(diǎn)，以ISO9001：2000標(biāo)準(zhǔn)為指南，遵循質(zhì)量體系文件和合同文件，建立以項(xiàng)目經(jīng)理為質(zhì)量控制第一責(zé)任人的質(zhì)量保證體系。根據(jù)項(xiàng)目管理職分工制定本工程的質(zhì)量計(jì)劃，明確項(xiàng)目部各級(jí)人員質(zhì)量職責(zé)，正確合理地分配質(zhì)量體系要素，實(shí)施全面質(zhì)量管理。

（2）充分發(fā)揮質(zhì)量管理體系的作用，確保質(zhì)量管理體系的運(yùn)行。施工中多涉及重大技術(shù)問(wèn)題及重要施工資源的調(diào)整做到超前研究，制定相應(yīng)的預(yù)控措施，重點(diǎn)部位明確質(zhì)量目標(biāo)、編制質(zhì)量監(jiān)督卡、責(zé)任落實(shí)到人。

（3）根據(jù)設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求，嚴(yán)格按照試驗(yàn)室質(zhì)量管理體系要求對(duì)生石灰土、水泥土的壓實(shí)系數(shù)和干密度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)。

（4）嚴(yán)格按照“三檢制”制度開(kāi)展實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，確保每一道工序工程質(zhì)量。嚴(yán)格工序控制若上一道工序不合格，禁止下一道工序驗(yàn)收。質(zhì)檢人員按照履職清單認(rèn)真落實(shí)日?qǐng)?bào)表，進(jìn)一步夯實(shí)責(zé)任落實(shí)。

6.2 施工質(zhì)量過(guò)程控制

（1）設(shè)計(jì)要求技術(shù)翻夯后的壓實(shí)系數(shù)λc≥0.97，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)最大干密度為17.8 g/cm3。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖土樣檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果，原狀土的天然含水率到達(dá)23%～27%，局部高達(dá)29%，距離試驗(yàn)檢測(cè)最優(yōu)含水率16.3%差距大。現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)3:7灰土、10%生石灰土、5%生石灰土生產(chǎn)性試驗(yàn)，采用5%生石灰土能有效降低含水率、經(jīng)濟(jì)合理。

（2）合理地控制好生石灰的選料品質(zhì)和摻量，通過(guò)配合比設(shè)計(jì)和工程中的施工質(zhì)量控制。通過(guò)控制好生石灰的摻量、拌合、夯實(shí)、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)的工藝流程，合理地改善其抗?jié)B性和耐久性。

（3）地基處理通過(guò)生產(chǎn)性試驗(yàn)確定各項(xiàng)參數(shù)控制指標(biāo)，經(jīng)試驗(yàn)確定5%生石灰土攤鋪厚度為30 cm，可有效土料含水率控制在16.3%±2%。同時(shí)、施工時(shí)合理地選擇攤鋪方法和使用機(jī)具，嚴(yán)格按照碾壓順序、速度、碾壓遍數(shù)等參會(huì)控制工藝流程。

（4）土工膜進(jìn)場(chǎng)嚴(yán)格進(jìn)行原材料外觀質(zhì)量檢查，外觀檢查無(wú)誤后請(qǐng)有資質(zhì)的檢查單位進(jìn)行物理及力學(xué)性能檢測(cè)，檢測(cè)合格后方可使用。

（5）土工膜鋪設(shè)時(shí)充分預(yù)留松弛度（3%～5%），焊接嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行施工，施工完成后及時(shí)采用砂漿墊層進(jìn)行覆蓋。

6.3 質(zhì)量檢測(cè)控制

（1）在生石灰土、水泥土施工過(guò)程中，嚴(yán)格按照試驗(yàn)檢測(cè)規(guī)范和大綱要求，認(rèn)真完整做好原始檢驗(yàn)記錄，確保原始資料的可追溯性。

（2）對(duì)主要試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備和儀器按照規(guī)范規(guī)定定期進(jìn)行鑒定和校驗(yàn)，確保試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（3）試驗(yàn)檢測(cè)人員必須持證上崗，嚴(yán)格按照質(zhì)量手冊(cè)履行職責(zé)。所有的原始試驗(yàn)資料僅有試驗(yàn)人、計(jì)算人和校核人簽字，試驗(yàn)檢測(cè)要有可追溯性。

（4）加強(qiáng)焊縫焊接的質(zhì)量控制，通過(guò)目測(cè)觀測(cè)焊縫之間的平整度、褶皺程度、燙傷以及空洞等情況。氣密性試驗(yàn)檢滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

6.4 成立QC課題提高質(zhì)量保證率

（1）合理安排施工工序和工藝流程控制，回填土的分層分塊、及各回填塊體接頭處理等方面進(jìn)行工藝性試驗(yàn)。通過(guò)開(kāi)展QC活動(dòng)優(yōu)化施工工藝，優(yōu)化各項(xiàng)施工參數(shù)，提高壓實(shí)度。

（2）通過(guò)QC活動(dòng)從貨源和施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制兩個(gè)方面進(jìn)行質(zhì)量控制。貨源方面杜絕不合格產(chǎn)品進(jìn)入，通過(guò)對(duì)廠家提供的產(chǎn)品合格證和檢測(cè)報(bào)告的控制，同時(shí)增加平行檢測(cè)頻次。施工過(guò)程中從原材料的保護(hù)、倉(cāng)庫(kù)的保管和工程中的檢驗(yàn)檢測(cè)等方面提高過(guò)程質(zhì)量控制。

7 結(jié)語(yǔ)

天水曲溪城鄉(xiāng)供水工程大型調(diào)蓄水池基礎(chǔ)處理，主要采用原土翻夯、石灰土及水泥土墊層法施工，有效解決地基整體性及承載力要求，并通過(guò)上部土工膜抗?jié)B層的施工有效提高了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性。施工過(guò)程中嚴(yán)格工序工藝控制，同時(shí)增強(qiáng)施工人員的質(zhì)量意識(shí)和有效的過(guò)程管控，施工質(zhì)量得到了有效的控制，對(duì)類似工程有一定借鑒意義。