淺談輸水渠道膨脹土施工工藝

劉寅

摘要：膨脹土是由親水性很強(qiáng)的礦物粘粒所組成，具有吸水膨脹和失水收縮的特性，膨脹土地基的土體因含水量的變化會導(dǎo)致土體的不均勻膨脹變形，最終引起建筑物的變形和破壞，對于輸水渠道而言，一般采取換填粘性土處理，現(xiàn)就這方面的施工工藝與質(zhì)量要求進(jìn)行一些探討，僅供大家參考。

關(guān)鍵詞：膨脹土；吸水膨脹；失水收縮；輸水渠道；換填粘性土

1、概述

某輸水渠道總布置圖顯示地基為為弱膨脹土渠段，需要對地基采取換填粘性土處理，均為半挖半填渠段，開挖過程中未發(fā)現(xiàn)有地下水出現(xiàn)。

2、渠道膨脹土開挖及換填

2.1場地清理

場地清理的范圍包括植被清理和表土清理。包括永久和臨時工程、料場、存棄渣場等。開工前清理開挖工程區(qū)域內(nèi)的樹根、雜草、垃圾、廢渣及監(jiān)理單位指定其他障礙物。主體工程施工場地地表的植被清理，延伸到施工圖所示最大開挖邊線或填筑坡腳線外側(cè)至少5m的距離。場地清理采用推土機(jī)推運(yùn)成堆，挖掘機(jī)裝車運(yùn)輸至指定地點(diǎn)堆放的方法。

2.2膨脹土開挖

開挖時，渠坡、渠底中強(qiáng)膨脹土預(yù)留50cm保護(hù)層、弱膨脹土預(yù)留30cm保護(hù)層，采用1m3挖掘機(jī)倒退法自上而下進(jìn)行開挖，分段長度150m～200m，分層厚度3-5m，自卸汽車運(yùn)輸至棄土場，推土機(jī)推平。對同一斷面、同一開挖層，由中間向左右兩岸開挖，以利于層間排水，且隨時做成一定坡勢，以利排水。為防止降雨形成地表徑流沖刷邊坡，開挖渠段的渠道兩側(cè)結(jié)合永久截留溝開挖施工排水溝，有效截?cái)嗟乇韽搅?，避免沖刷邊坡。

渠坡、渠底中強(qiáng)膨脹土預(yù)留50cm保護(hù)層、弱膨脹土預(yù)留30cm保護(hù)層，，待下道工序開工前人工配合挖掘機(jī)清除保護(hù)層。在測量人員的指揮下，用挖掘機(jī)在坡面上每隔10m開挖出樣槽，由有經(jīng)驗(yàn)的挖掘機(jī)司機(jī)按樣槽進(jìn)行保護(hù)層開挖，挖掘機(jī)開挖方向垂直于渠道軸線，由上而下順坡開挖，土料攏集于坡下后，裝車運(yùn)至指定地點(diǎn)。開挖時距離建基面預(yù)留5～10㎝的薄土層，該薄土層開挖前將挖掘機(jī)斗齒前焊接一塊厚約20㎜的鋼板作為"刮板"，長度同挖掘機(jī)斗寬，寬度約為15㎝，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攏堆，在坡面上釘木樁，每5m作為一個斷面，按坡度放樣，在樁位上固定尼龍線，人工對坡面進(jìn)行適當(dāng)整理，直至坡面符合規(guī)范要求。

2.3膨脹土開挖注意事項(xiàng)

（1）首先結(jié)合渠道永久截留溝開挖施工排水溝。

（2）開挖時注意保護(hù)測量控制定位樁、軸線樁、水準(zhǔn)基樁，防止被挖運(yùn)設(shè)備碰撞損壞。開挖過程中，隨開挖進(jìn)度及時測量校正開挖平面尺寸和標(biāo)高，按施工圖要求檢查開挖邊坡的坡度。

（3）保護(hù)層開挖避開雨天作業(yè)，渠基開挖后各道工序緊密銜接，連續(xù)施工。

（4）施工中，膨脹土渠坡若不慎雨淋、泡水、失水干裂，將其挖除。

（5）保護(hù)層開挖盡量避免超挖，不得欠挖，如超挖，視情況決定是否進(jìn)行處理。

（6）多臺挖掘機(jī)在同一作業(yè)面作業(yè)時挖掘機(jī)間距大于10m，多臺挖掘機(jī)在不同臺階同時開挖，首先驗(yàn)算邊坡穩(wěn)定性，再進(jìn)行開挖，上下臺階挖掘機(jī)前后相距30m以上。

2.4土方換填施工方法和程序

2.4.1概述

換填土料采用粘性土土料，土料場的開采方式：推土機(jī)清除表土，清表土集中堆放，用于土料場的復(fù)耕。1.0m3挖掘機(jī)挖裝自卸汽車運(yùn)土。填筑現(xiàn)場：推土機(jī)配合人工平土，振動碾碾壓。粘性土換填的施工程序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→土料開采→渠基清理→粘性土換填→坡面修整。

2.4.2施工準(zhǔn)備和土料試驗(yàn)

（1）根據(jù)已知基點(diǎn)測設(shè)渠基換填基線，并引樁到渠基范圍以外。

（2）直段每100m，平曲段處每50m或更小，測設(shè)施工樣架。

（3）開工前對料場進(jìn)行復(fù)查，然后對土料進(jìn)行檢測，通過室內(nèi)試驗(yàn)，取得土料的自由膨脹率、粘粒含量、塑性指數(shù)等物理試驗(yàn)資料，進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，取得最優(yōu)含水量、最大干密度參數(shù)。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)取得的參數(shù)對用于換填的土料在開工前進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。

2.4.3土料的開采

其施工程序?yàn)椋呵灞怼蠄鼋ㄔO(shè)→土料開采→取土場回填→復(fù)耕。

（1）取土場開挖前用推土機(jī)推除表層的雜質(zhì)、耕作土、植物根系，并推到一邊留做復(fù)耕使用。

（2）料場建設(shè)：料場周圍布置截水溝，并做好料場排水措施。

（3）為保持含水量均勻、消除大塊粒徑，開采后對土料進(jìn)行攏堆和翻松，對局部含水量偏低的土料進(jìn)行灑水調(diào)整，對含水量超標(biāo)的進(jìn)行翻松晾曬。調(diào)整含水量視現(xiàn)場情況安排在填筑現(xiàn)場或取土場。

2.4.4土料運(yùn)輸和鋪料

換填土料利用合格開挖土，本著低土低用、高土高用、近土先用、遠(yuǎn)土后用的原則進(jìn)

行挖填土方調(diào)配，采用流水作業(yè)的施工方法分段施工。作業(yè)面100～200m，作業(yè)面分層統(tǒng)一鋪土、統(tǒng)一夯實(shí)，推土機(jī)配合人工平土，設(shè)計(jì)邊線外側(cè)超填30cm，最后削坡成型。鋪料作業(yè)采用自卸汽車卸料，推土機(jī)平料，并確保以下幾點(diǎn)：

（1）按設(shè)計(jì)要求將合格土料鋪至規(guī)定部位，使用推土機(jī)平料。

（2）采用進(jìn)占法施工。

（3）通過碾壓試驗(yàn)確定鋪料厚度30cm、土料粒徑≤15cm。

（4）采用XSM220型振動碾靜壓2遍、振動碾壓6遍，最優(yōu)含水量控制在15.7%左右，現(xiàn)場控制干密度為1.72g/cm3。

（5）為保證碾壓質(zhì)量，防止雨水沖刷，在設(shè)計(jì)邊線外側(cè)超填一定余量，機(jī)械鋪料余量為30cm。

2.4.5換填作業(yè)面布置

（1）保證干場作業(yè)，隨換填層上升高度，逐層將渠坡保護(hù)層開凳挖除。

（2）換土施工由底至高分層攤鋪碾壓上升。為防止擾動渠底建基面。渠道換填前，先換填渠底5～6層（換填2m）/ 2～3層（換填1m），然后分層換填渠坡并預(yù)留30cm余量，鋪料采用進(jìn)占法，推土機(jī)配合人工平整，振動碾碾壓待渠坡?lián)Q填完畢后，再利用渠坡削坡土將渠底填筑設(shè)計(jì)換填高程。每層攤鋪前，采用推土機(jī)在坡面上推出寬度不小于30㎝高度為一層土料松鋪厚度的小臺階（開凳），以保證土體結(jié)合。

（3）為增加邊坡?lián)Q土層穩(wěn)定性，斜層攤鋪碾壓自渠道中心向渠坡中心向渠坡傾斜坡度2%～3%，并對渠坡基土逐層開凳鋪土碾壓，壓實(shí)度不小于設(shè)計(jì)要求。

（4）分段作業(yè)面100～200m。

（5）作業(yè)面分層統(tǒng)一鋪土、統(tǒng)一碾壓，整平使用推土機(jī)，避免出現(xiàn)界溝。

（6）已鋪土料表面在壓實(shí)前被曬干時，灑水濕潤。

（7）若發(fā)現(xiàn)局部"彈簧土"、層間光面、層間中空、松土層或剪切破壞等質(zhì)量問題時，及時翻松重新碾壓或挖除重新鋪土碾壓，并經(jīng)檢驗(yàn)合格后，鋪填新土。

（8）施工過程中保證觀測設(shè)備的埋設(shè)安裝和測量工作的正常進(jìn)行，保護(hù)觀測設(shè)備和測量標(biāo)志完好。

（9）渠基換填完畢后，作整坡壓實(shí)及削坡處理。

2.4.6壓實(shí)作業(yè)符合下列要求：

（1）分段填筑，各段設(shè)立標(biāo)志，以防漏壓、欠壓和過壓。上下層的分段接縫位置錯開。

（2）碾壓機(jī)械行走方向平行于堤軸線。

（3）分段、分片碾壓，分段處留有1：5的斜坡，搭接處的密實(shí)度一致，相鄰作業(yè)面的搭接碾壓寬度，平行堤軸線方向不小于0.5m；垂直堤軸線方向不小于3m。

（4）振動碾壓實(shí)作業(yè)，采用進(jìn)退錯距法，碾跡搭壓寬度大于30cm。

（5）機(jī)械碾壓時控制行車速度，控制在2km/h以內(nèi)。

（6）機(jī)械碾壓不到的部位，輔以輕型夯實(shí)機(jī)具夯實(shí)，夯實(shí)時采用連環(huán)套打法，夯跡雙向套壓，夯壓夯1/3，行壓行1/3；分段、分片夯實(shí)時，夯跡搭壓寬度不小于1/3夯徑。

（7）每一填土層按規(guī)定的施工參數(shù)施工完畢后，經(jīng)監(jiān)理單位檢查合格后繼續(xù)鋪筑上一層。

（8）用振動碾碾壓粘性土填筑層，在新層鋪料前，對壓光層面進(jìn)行刨毛處理，刨毛深度2～3cm。

（9）堤頂做擋土土埝，每100m在外坡設(shè)置排水溝，用塑料布做防沖層。

3、結(jié)語

本文只是闡述了某一輸水渠道的膨脹土換填工藝，僅供參考，具體施工時請以地質(zhì)剖面圖及監(jiān)理批復(fù)的施工方案為準(zhǔn)。

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