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南水北调工程渠道膨胀土处理施工工艺控制分析

荆华

(邯郸市漳滏河灌溉供水管理处 河北 邯郸 056001)

【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。

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关键词 膨胀土开挖;施工排水;换填

1.引言?

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。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米、2.5米,渠道衬砌过水断面坡比为1.2.75、1:3.5。

2.工程概况?

(1)南水北调工程SG7标位于河北邢台市邢台县,累计桩号113+914~121+985。渠道衬砌长度为7.386Km,膨胀土累计3.78Km桩号118+769~121+985,该段为冰水积垄岗地貌,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。?

(2)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。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。

3.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?

3.1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,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。?

3.2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1.0m?3的反铲挖掘机开挖,15T自卸汽车运输,160KW推土机弃渣场推平。?

3.3渠基排水施工。?

3.3.1渠基排水盲沟的施工。

根据施工图纸,渠基排水盲沟只在渠坡对称布设,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。?

3.3.2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。?

3.3.3渠基排水软式透水管的施工。?

(1)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。?

(2)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。?

(3)安装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。?

(4)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。?

3.4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,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除,并削成1/3斜坡。

4.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。

5.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。

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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》(NSBDZXJ-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.)

[文章编号]1006-7619(2015)06-28-611

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