渠道中等膨胀土换填施工工艺

关键词：膨胀土开挖 施工排水 换填 

　　0 引言 

　　河北省南水北调建管局第四工程建设部管辖范围内，膨胀土沿渠道轴线剖面渠底线以上累计分布8.798km，中等膨胀土累计3.78km，弱膨胀土5.018km。其中，渠道桩号118+769～121+985为中等膨胀土，且地下水水位较高，是我部膨胀土施工的难点。本文以该段渠道为例论述膨胀土施工工艺。膨胀具有吸水膨胀、失水收缩的特性。根据各方治理膨胀土经验，采取“以防为主，支挡为辅”的处理措施。在防水的同时，结合坡面排水设施，及时疏排坡面积水，防止地表径流入边坡土体。过水断面的膨胀土采取换土封闭和压重双重措施，确保过水断面边坡稳定。桩号118+769～121+985渠道过水断面左右边坡及渠底填反滤料，铺设软式透水管等排水设施；过水断面粘土换填厚度为垂直坡面2.5米，渠道衬砌过水断面坡比为1:3.5。 

　　1 工程概况 

　　渠道桩号118+769～121+985，为冰水积垄岗地貌，地形起伏较大，地面高程82.1～94.5m，渠底高程77.95～77.816m，渠道挖深5～16.6m。地层岩性：为下更新统Q1冰水积及湖积而成的粘砂砾多层结构，表层为薄层砾质粘土覆盖，厚度1.0～3.0m；下部为厚层具胀缩性壤土、粘土夹粉砂、中砂，壤土、粘土厚度3.0～15.0m，自由膨胀率36％～99％，以中等膨胀潜势为主。粉砂、中砂厚度1.5～8.0m。渠坡主要由具中等膨胀潜势的Q1壤土粘土夹粉砂及中砂构成，渠坡长期稳定性差。渠底及坡脚多处为粉砂。地下水分布极不均匀，水位高于渠底约1.5m～12m。 

　　2 施工控制 

　　2.1 总体安排。膨胀土换填施工安排在非雨季施工。施工前，在基坑顶部周围修建截流沟和挡水坎，防止外部地面径流进入工作面。为防止冻结，负温情况下不进行膨胀土换填施工。为避免开挖成型的的坡面长期暴露，防止边坡失稳。换填施工一经开始，不得无故停止；因故停歇时间较长时，对工作面采用塑料布等进行覆盖。 

　　2.2 工序控制。膨胀土换填施工程序:施工排水→膨胀土开挖→渠基排水施工→分段、分层回填→削坡清基。以下详述各工序质量控制方法。 

　　2.2.1 施工排水。渠道118+769～121+985段在施工期间出现了不同程度的夹层水，夹层水高度不一，有些部位已形成明流。在土方开挖过程中，在渠道中心位置先行开挖排水明沟，明沟深度超出开挖深度1m左右。视夹层水的流量设置集水井，井内放置污水泵排水。在开挖至渠底高程时，在渠道中心位置开挖永久排水沟，沟内填河卵石滤水。 

　　2.2.2 膨胀土开挖。膨胀土开挖的方式和普通土开挖方式相同。采用1.0m3的反铲挖掘机开挖，15T自卸汽车运输，160kw推土机弃渣场推平。 

　　2.2.3 渠基排水施工。渠坡排水要开挖盲沟，盲沟沿渠坡对称布设，单坡纵向布设三条，横向间隔8米全线布设。排水盲沟采用小型挖掘机开槽，开槽完成后，人工配合机械进行砂砾石反滤料的填筑。填筑分两次，第一层填至集水管底部高程，用夯机按要求夯实，然后安装软式透水管，第二层填至设计顶高程。在渠底换填土以下和换填土以上分别铺设30cm和15cm砂砾料。渠底换填0.3m厚的砂砾料，在砂砾料层中埋设横向集水管。待渠底开挖至设计高程后，开始填筑砂砾料层。用自卸汽车运输，挖掘机摊铺，推土机找平后，按要求压实。压实后人工开挖埋设软式透水管的沟槽，埋设集水管。待安装完成后，利用开挖的砂砾料回填沟槽，夯机夯实。换填土以上铺设15cm厚砂砾料，施工方法同上。 

　　2.2.4 粘土换填。粘土换填施工程序为：施工准备→堤基处理→土料开采→堤基填筑→坡面修整。施工方法：根据碾压试验确定的施工工艺，换填采用10t自卸汽车运土，推土机和平地机整平，20t单钢轮振动压路机（凸块）静压2遍，振压6遍，自下而上分层填筑。质量标准：无不合格土进场；回填范围内的坑、槽、井已按设计要求处理；铺土厚度允许偏差0～-50mm；铺填边线允许偏差+100～+300mm；压实度不小于0.90；成型后表面无显著凹凸，无弹簧土，无松土，无杂物；质量控制：为保证换填土与原基的良好结合，换填坡面进行开蹬处理，开蹬高度与铺土层厚度相同即40cm。经检测合格的换填土料方可进入施工现场。铺土厚度采用钢钎检测，铺填边线采用全站仪检测，碾压完成后，采用环刀法检测压实度。一层的检测项目全部合格后，方可进行下一层回填施工。本段回填全部完成后，开始下一段换填施工。两段结合处的虚土全部清除，并削成1/3斜坡。 

　　2.2.5 削坡清基。为保证设计断面内干容重达到设计要求，铺料时预留30cm余量，在换填完成后，按设计线将坡面修整平顺。削坡的方法：测设堤顶线和堤脚线，沿设计堤顶线和堤脚线挂设准线，削坡机结合人工进行削坡。 

　　3 结语 

　　施工过程中控制工序质量，确保优良工程。“人、机、料、法、环”的协调统一，做到“人负其责、设备配套、加强各种材料的质量控制、施工方法先进适用、保护环境”。 

　　参考文献： 

　　[1]《南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工工法》（NSBD-ZXJ-4-01）.南水北调中线干线工程建设管理局.2010.12. 

　　[2]《南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求》（NSBD-ZXJ-2-02）.南水北调中线干线工程建设管理局.2010.12. 

　　[3]《南水北调中线一期工程渠道工程施工质量评定验收标准（试行）》（NSBD7-2007）.南水北调工程建设委员会办公室.2007.05.