渠道中等膨胀土换填施工工艺

摘要：南水北调中线一期工程总干渠漳古段采用换土法进行膨胀土基础处理。施工工序包括：施工期间的排水，膨胀土的开挖，渠基排水系统的施工，分段、分层回填，削坡清基。其中，碾压实验实验参数的确定是关键，选择合理的施工机械，确定合理的施工参数，是对施工质量及施工进度、施工成本控制的关键。

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.