1、1南水北调工程渠道膨胀土土方换填处理施工工艺及质量控制摘 要：膨胀土是一种具有特殊性质的土，南水北调中线一期工程总干渠沿线涉及到膨胀土问题的渠段较多，范围广条件复杂，本文以南水北调中线一期总干渠漳古段 SG7 标为例论述采用换土法进行膨胀土基础处理施工工艺。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。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、施工成本的关键。关键词：膨胀土开挖；施工排水；换填 中图分类号：U416.1+67 文献标识码： A 引言其中渠道桩号118+769121+985 为中等膨胀土，
2、且地下水水位较高，是我部膨胀土施工的难点。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+769121+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 米、2.5 米，渠道衬砌过水断面坡比为 1.2.75、1:3.5。1、工程概况南水北调工程 SG7标位于河北邢台市邢台县，累计桩号 113+914121+985。渠道衬砌长度为 7.386
3、km，膨胀土累计 3.78km 桩号 118+769121+985，该段为冰水积2垄岗地貌，地形起伏较大，地面高程 82.194.5m，渠底高程77.9577.816m，渠道挖深 516.6m。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1.03.0m；下部为厚层具胀缩性壤土、粘土夹粉砂、中砂，壤土、粘土厚度 3.015.0m，自由膨胀率 3699，以中等膨胀潜势为主。粉砂、中砂厚度 1.58.0m。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 1.5m12m
4、。 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，避免施工期间各类地表水进入工作面。为防止冻结，负温情况下不进行膨胀土换填施工。为避开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、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 2.1 施工排水。渠道 118+769121+985 段在施工期间出现了不同程度的地下水，通过观察，渠道地下水主要集中在渠底部位，在渠底出现多处渗水明流点。渠坡渗水量不大，在渠坡中下部局部出现的阴湿现象，明流较少。在渠道中心位置先行开挖排水明沟，
5、明沟深度超出开挖深度1m 左右。 为满足施工要求，在渠坡渗水部位开挖盲沟，盲沟底宽 0.3 米，顶宽 0.5 米，沟深 0.3 米，换填砂砾料，盲沟引至渠底。在渠底纵向开挖三道排水盲沟，分别布置在渠底两侧和中间，盲沟内填筑砂砾料。根据3出水点的实际情况，在渠底开挖横向排水盲沟，横向贯通三条纵向排水沟，盲沟内填筑砂砾料。在渠底间隔 100 米布设集水井，井内放置污水泵外排渗水。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。 2.3 渠基排水施工 （1）渠基排水盲沟的施工 根据施工图纸，渠基排水盲沟
6、只在渠坡对称布设，单坡纵向布设三条，横向间隔 8 米（16 米）全线布设。 待精削坡完成后，用挖掘机自上而下进行开槽，人工配合按照图纸尺寸进行修坡。开槽完成后，人工配合机械进行砂砾石反滤料的填筑。自卸汽车将砂砾料运至渠底，挖掘机自渠底把砂砾料倒运至需要填筑的盲沟附近，人工进行铺填。填筑过程分两次进行，按照施工图纸第一层填至集水管底部高程，用夯机按要求夯实，然后安装集水管。第二层填至设计顶高程。待 （2）渠基砂砾料换填施工 根据施工图纸，在渠底换填土以下和换填土以上分部铺设 30cm 和15cm 砂砾料。渠底换填 0.3 米厚的砂砾料，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
7、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集水管的沟槽，开挖宽度 15 厘米，然后安装集水管，待安装完成后，利用原开挖出的砂砾料回填沟槽，用夯机按要求夯实，换填土以上铺设 15cm 厚砂4砾料，在粒料层中埋设纵向集水管。待换填土完成后，用自卸汽车运输，推土机推平后按要求压实。压实后人工挖集水管的沟槽，然后安装集水管，待安装完成后，回填沟槽，用夯机按要求夯实。 （3）渠基排水软式透水管的施工 根据施工图纸，在渠坡、渠底和换填粘土层中部、顶部砂砾料层分别布设横向和纵向软式透水管。 渠坡排水盲沟内和渠底的横向、纵向透水管，在铺填砂砾料的工程中按要求安装。 安装
8、换填粘土层中的排水管时，在换填高程达到排水管顶高程以上10 厘米时停止填筑，待换填层碾压达到设计要求后，人工在需要埋设排水管处开槽，槽宽 15 厘米，槽深 20 厘米，保证槽底高程。成槽后按要求安装排水管，安装完成后用原开挖土将沟槽填平夯实。 渠底粘土换填完成后，人工在换填顶纵向排水管位置按照图纸尺寸开槽，按照要求安装渠底纵向排水管和 B 型逆止阀。 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。换填土料为本标上游渠道段可利用土料,施工前检验土的含水量,将含水量控制在最优含水量范围内。根据碾压试验确定的施工工艺，采用 18T 振动碾(凹凸)，碾压行进速度慢一档
9、 V=2KM/h, 推土机和平地机整平铺土厚度为 45cm，含水量 13%19%，有振碾压 6 遍，可满足压实度不小于 0.98 的设计要求。自下而上分层填筑。在施工过程中无不合格土进场；铺土厚度允许偏差 0-50mm；铺填边线允许偏差+100+300mm；确保碾压成型后表面无显著凹凸，无弹簧土，无松土，5无杂物；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 45cm。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。前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
10、除，并削成 1/3 斜坡。3、堤坡坡面修整 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。 4、结束语 膨胀土是一种具有特殊性质的土，其处理技术难度、处理工程量和投资都比较大，是南水北调中线工程面临的关键技术问题之一。任何局部的边坡失稳、衬砌结构的破坏都将可能影响渠道正常输水。为了确保膨胀土段的施工安全、施工质量及施工进度，我标段开工以来不断总结经验教训，施工中，严格落实膨胀土施工技术要求及各工序控制措施，膨胀土工程得到圆满顺利完工。 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. 6
