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摘要：通过南水北调中线工程道桩号Ⅳ54+200～Ⅳ55+000段的渠基膨胀土的处理措施的探讨，对同类存在地质问题渠道工程防滑坡处理，具有一定的指导意义。
关键词：膨胀土换填渠道工程
中图分类号：TU475文献标识码： A
1、问题提出
南水北调中线渠道工程桩号Ⅳ54+200～Ⅳ55+000段的渠基岩性为上部重粉质壤土、中部砂卵石、下部重粉质壤土，经地代处取样试验显示，此段有膨胀土，膨胀土的矿物成分主要是蒙脱石,为一种高塑性粘土，一般承载力较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。若不换填处理将极有可能产生边坡失稳，造成衬砌面板滑坡损坏。通过防滑破方案论证，采用膨胀土换填方案。
2、工程地质条件
南水北调中线渠道工程桩号Ⅳ54+200～Ⅳ55+000段的渠基岩性为上部重粉质壤土、中部砂卵石、下部重粉质壤土经地代处取样试验显示，此段有膨胀土。
3、工程概况
南水北调中线渠道工程桩号Ⅳ54+200～Ⅳ55+000段的渠基岩性为上部重粉质壤土、中部砂卵石、下部重粉质壤土，经地代处取样试验显示，此段有膨胀土。在该段一级马道以下至渠底部位要求换粘性土料回填。换填厚度：马道顶部和渠底为 1m，两岸边坡部分为1.4m。开挖总量为92664立方米（边坡有20cm保护层），填筑总量为100016立方米（边坡放宽50cm）。
4、施工方案
4.1施工道路布置
换土回填道路，直接利用本段54+622左岸进渠底的道路和54+590、55+380右岸进渠底的道路进行施工。
4.2土料调配
取土遵循就近原则，选择合格土料。现IV51+600～IV55+900段可利用合格土料已全部开挖，无可利用土料。IV51+300～IV51+600段被待九路、铁路及预留段占压，暂不能开挖，IV50+000～IV51+300段土料已基本挖完。只能选用IV48+300～IV50+000段的三级马道以下土料经试验确定后作为换填土料。利用左岸沿渠道路、待九路等进入水泥厂公路桥绕行道路和施工便道，运送到回填工作面。
4.3施工机械
土方换填机械采用1.2～1.6m3反铲挖土装车，20T自卸汽车运输，先用推土机或装载机粗平整，再用人工配合推土机或装载机精平，18T自行式振动碾碾压，边角处及振动碾无法碾压的部位用蛙式打夯机进行夯实。
4.4施工要求与方法
土料换填开挖和回填两个工艺，挖除换填废土是在渠道开挖的基础上进行，开挖从上至下分层施工，分层厚度为3～4m；开挖一层完成后紧随着就用反铲进行削坡一层，挖至换填设计线。经测量检查到位并经监理验收合格后开始填筑，填筑时从渠底开始，按土方填筑标准分层回填施工，直至一级马道。
4.4.1开挖
本换填段已经按原设计开挖图开挖完成，施工时利用原开挖施工便道到一级马道后，从一端向另一端采用“倒退法”进行二次开挖，直至挖到换填设计线为止。因工作面的宽度不足，车辆无法调头，为施工安全考虑，在施工过程中在保证不超挖的情况下，把施工道路加宽。原开挖时留有20cm保护层，水平距离0.40m，换填区域水平距离3.13m，因此，施工工作面最宽3.53m。车辆只能倒着进，需要随工作面的高度变化修便道，坡度约为5～6%，才能满足施工。
4.4.2填筑
4.4.2.1填筑标准与技术要求
(1)土料填筑工程开工前，在渠道开采区开挖填筑料，按照《土工试验规程》（SL237-1999）进行与实际施工条件相同的碾压试验，并根据其所获得的试验成果确定填筑施工参数。
（2）填筑土料的含水量控制在最优含水量附近，填筑土料的含水量与最优含水量的允许偏差为-2%～+3%。
（3）膨胀岩土换填粘性土料粘粒含量宜为15%～40%，塑性指数宜为10～20，有机质含量不大于2%，水溶盐含量不大于3%，有较好的塑性和渗透稳定性，填筑后渗透系数不大于10-5。
（4）填筑分层回填，分层碾压，最小干密度不小于1.7g/cm3，填筑土料的压实度不小于100%。
（5）渠堤填筑过程中，分别检查和控制铺土厚度、土块大小、含水量、干密度与压实层间结合是否符合设计及施工规范要求。
（6）分段作业面的最小长度不小于100m；人工施工时，段长可适当减短。
（7）作业面分层统一铺土，统一碾压，并用人工配合推土機或装载机整平作业。
（8）已铺土料表面在压实前被晒干时，洒水湿润，控制填筑土料的含水量，以利充分压实。采用光面碾时，在新层辅料前，对压光层面作刨毛处理。
（9）若发现局部“弹簧土”、层间光面、层间中空、松土层或剪切破坏等质量问题时，及时进行处理，并经检验合格后，方准铺填新土。
（10）施工过程中保证观测设备的埋设安装和测量工作的正常进行，并保证观测设备和测量标志完好。
（11）对占压堤身断面的上堤临时坡道作补缺口处理，将已板结老土刨松，与新铺土料统一按填筑要求分层压实。
（12）渠堤身全断面填筑完毕后，作整坡压实及削坡处理，并对堤防两侧护堤地面的坑洼进行铺填平整。
4.4.2.2上料及摊铺
用自卸汽车装运合格填料至工作面，渠底部分采用“进占法”卸料，两岸边坡处采用“倒退法”依次卸料，推土机平整，用钢筋钎插扎控制厚度，再用推土机配合人工精平。从渠道底部开始纵向铺料回填，至设计线后，再开始左右岸边坡回填，水平分层依次回填加高至马道换填设计线，然后开始马道回填。
4.4.2.3碾压
平整完成后，含水量符合要求时，及时进行碾压。碾压用18T自行式振动碾压实或蛙式打夯机夯实。碾压方法采用“进退错距法”进行。换土回填压实度100%，经监理工程师验收合格后进行下一层的施工。压实作业技术要求如下：
（1）碾压参数通过试验取得，尽可能在一个土源选土。
（2）分段填筑，各段设立标志，以防漏压、欠压和过压。上下层的分段接缝位置错开。
（3）相邻施工段的作业面均衡上升，若段与段之间不可避免出现高差时，以斜坡面相接，坡度不陡于1:3，高差大时宜用缓坡。在膨胀土换填处理断面与非换填处理渠道断面连接段施工临时边坡坡比为1:2。在土坡的斜坡结合面上填筑时，应符合下列要求：
①应随填筑面上升进行削坡，并削至质量合格层；
②削坡合格后，应控制好结合面土料的含水量，边刨毛、边铺土、边压实；
③压实时压实机械应按照平行渠道轴线方向进行，相邻碾压轨迹及相邻材料连接处的碾压至少应有0.5m的搭接，不允许出现漏压。垂直渠道轴线的堤身接缝碾压时，应跨缝搭接碾压，其搭接宽度不小于3.0m。
（4）机械碾压时应按规范规定控制行车速度，一般为2～4km/h。
（5）机械碾压不到的部位，辅以夯具夯实，夯实时采用连环套打法，夯迹双向套压，夯压夯1/3，行压行1/3；分段、分片夯实时，夯迹搭压宽度不小于1/3夯径。
4.4.2.4坡面修整
先用反铲配合人工粗削坡，然后用人工精削坡，精削坡前测量先在坡面进行3×3m方格网测设，并打上钢筋桩，挂上线后，由人工自上而下进行削坡，由测量人员检查坡面与设计边线的偏差，对于不符合要求的部位再次由人工削坡或补坡。坡面经验收合格后，进行护坡衬砌施工。
5、结论
南水北调中线渠道工程桩号Ⅳ54+200～Ⅳ55+000膨胀土换填方案处理后，经过一个汛期考验，未发现渠道边坡下滑现象。此膨胀土换填方案对类似工程具有一定的指导意义。
关键词：膨胀土换填渠道工程
中图分类号：TU475文献标识码： A
1、问题提出
南水北调中线渠道工程桩号Ⅳ54+200～Ⅳ55+000段的渠基岩性为上部重粉质壤土、中部砂卵石、下部重粉质壤土，经地代处取样试验显示，此段有膨胀土，膨胀土的矿物成分主要是蒙脱石,为一种高塑性粘土，一般承载力较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。若不换填处理将极有可能产生边坡失稳，造成衬砌面板滑坡损坏。通过防滑破方案论证，采用膨胀土换填方案。
2、工程地质条件
南水北调中线渠道工程桩号Ⅳ54+200～Ⅳ55+000段的渠基岩性为上部重粉质壤土、中部砂卵石、下部重粉质壤土经地代处取样试验显示，此段有膨胀土。
3、工程概况
南水北调中线渠道工程桩号Ⅳ54+200～Ⅳ55+000段的渠基岩性为上部重粉质壤土、中部砂卵石、下部重粉质壤土，经地代处取样试验显示，此段有膨胀土。在该段一级马道以下至渠底部位要求换粘性土料回填。换填厚度：马道顶部和渠底为 1m，两岸边坡部分为1.4m。开挖总量为92664立方米（边坡有20cm保护层），填筑总量为100016立方米（边坡放宽50cm）。
4、施工方案
4.1施工道路布置
换土回填道路，直接利用本段54+622左岸进渠底的道路和54+590、55+380右岸进渠底的道路进行施工。
4.2土料调配
取土遵循就近原则，选择合格土料。现IV51+600～IV55+900段可利用合格土料已全部开挖，无可利用土料。IV51+300～IV51+600段被待九路、铁路及预留段占压，暂不能开挖，IV50+000～IV51+300段土料已基本挖完。只能选用IV48+300～IV50+000段的三级马道以下土料经试验确定后作为换填土料。利用左岸沿渠道路、待九路等进入水泥厂公路桥绕行道路和施工便道，运送到回填工作面。
4.3施工机械
土方换填机械采用1.2～1.6m3反铲挖土装车，20T自卸汽车运输，先用推土机或装载机粗平整，再用人工配合推土机或装载机精平，18T自行式振动碾碾压，边角处及振动碾无法碾压的部位用蛙式打夯机进行夯实。
4.4施工要求与方法
土料换填开挖和回填两个工艺，挖除换填废土是在渠道开挖的基础上进行，开挖从上至下分层施工，分层厚度为3～4m；开挖一层完成后紧随着就用反铲进行削坡一层，挖至换填设计线。经测量检查到位并经监理验收合格后开始填筑，填筑时从渠底开始，按土方填筑标准分层回填施工，直至一级马道。
4.4.1开挖
本换填段已经按原设计开挖图开挖完成，施工时利用原开挖施工便道到一级马道后，从一端向另一端采用“倒退法”进行二次开挖，直至挖到换填设计线为止。因工作面的宽度不足，车辆无法调头，为施工安全考虑，在施工过程中在保证不超挖的情况下，把施工道路加宽。原开挖时留有20cm保护层，水平距离0.40m，换填区域水平距离3.13m，因此，施工工作面最宽3.53m。车辆只能倒着进，需要随工作面的高度变化修便道，坡度约为5～6%，才能满足施工。
4.4.2填筑
4.4.2.1填筑标准与技术要求
(1)土料填筑工程开工前，在渠道开采区开挖填筑料，按照《土工试验规程》（SL237-1999）进行与实际施工条件相同的碾压试验，并根据其所获得的试验成果确定填筑施工参数。
（2）填筑土料的含水量控制在最优含水量附近，填筑土料的含水量与最优含水量的允许偏差为-2%～+3%。
（3）膨胀岩土换填粘性土料粘粒含量宜为15%～40%，塑性指数宜为10～20，有机质含量不大于2%，水溶盐含量不大于3%，有较好的塑性和渗透稳定性，填筑后渗透系数不大于10-5。
（4）填筑分层回填，分层碾压，最小干密度不小于1.7g/cm3，填筑土料的压实度不小于100%。
（5）渠堤填筑过程中，分别检查和控制铺土厚度、土块大小、含水量、干密度与压实层间结合是否符合设计及施工规范要求。
（6）分段作业面的最小长度不小于100m；人工施工时，段长可适当减短。
（7）作业面分层统一铺土，统一碾压，并用人工配合推土機或装载机整平作业。
（8）已铺土料表面在压实前被晒干时，洒水湿润，控制填筑土料的含水量，以利充分压实。采用光面碾时，在新层辅料前，对压光层面作刨毛处理。
（9）若发现局部“弹簧土”、层间光面、层间中空、松土层或剪切破坏等质量问题时，及时进行处理，并经检验合格后，方准铺填新土。
（10）施工过程中保证观测设备的埋设安装和测量工作的正常进行，并保证观测设备和测量标志完好。
（11）对占压堤身断面的上堤临时坡道作补缺口处理，将已板结老土刨松，与新铺土料统一按填筑要求分层压实。
（12）渠堤身全断面填筑完毕后，作整坡压实及削坡处理，并对堤防两侧护堤地面的坑洼进行铺填平整。
4.4.2.2上料及摊铺
用自卸汽车装运合格填料至工作面，渠底部分采用“进占法”卸料，两岸边坡处采用“倒退法”依次卸料，推土机平整，用钢筋钎插扎控制厚度，再用推土机配合人工精平。从渠道底部开始纵向铺料回填，至设计线后，再开始左右岸边坡回填，水平分层依次回填加高至马道换填设计线，然后开始马道回填。
4.4.2.3碾压
平整完成后，含水量符合要求时，及时进行碾压。碾压用18T自行式振动碾压实或蛙式打夯机夯实。碾压方法采用“进退错距法”进行。换土回填压实度100%，经监理工程师验收合格后进行下一层的施工。压实作业技术要求如下：
（1）碾压参数通过试验取得，尽可能在一个土源选土。
（2）分段填筑，各段设立标志，以防漏压、欠压和过压。上下层的分段接缝位置错开。
（3）相邻施工段的作业面均衡上升，若段与段之间不可避免出现高差时，以斜坡面相接，坡度不陡于1:3，高差大时宜用缓坡。在膨胀土换填处理断面与非换填处理渠道断面连接段施工临时边坡坡比为1:2。在土坡的斜坡结合面上填筑时，应符合下列要求：
①应随填筑面上升进行削坡，并削至质量合格层；
②削坡合格后，应控制好结合面土料的含水量，边刨毛、边铺土、边压实；
③压实时压实机械应按照平行渠道轴线方向进行，相邻碾压轨迹及相邻材料连接处的碾压至少应有0.5m的搭接，不允许出现漏压。垂直渠道轴线的堤身接缝碾压时，应跨缝搭接碾压，其搭接宽度不小于3.0m。
（4）机械碾压时应按规范规定控制行车速度，一般为2～4km/h。
（5）机械碾压不到的部位，辅以夯具夯实，夯实时采用连环套打法，夯迹双向套压，夯压夯1/3，行压行1/3；分段、分片夯实时，夯迹搭压宽度不小于1/3夯径。
4.4.2.4坡面修整
先用反铲配合人工粗削坡，然后用人工精削坡，精削坡前测量先在坡面进行3×3m方格网测设，并打上钢筋桩，挂上线后，由人工自上而下进行削坡，由测量人员检查坡面与设计边线的偏差，对于不符合要求的部位再次由人工削坡或补坡。坡面经验收合格后，进行护坡衬砌施工。
5、结论
南水北调中线渠道工程桩号Ⅳ54+200～Ⅳ55+000膨胀土换填方案处理后，经过一个汛期考验，未发现渠道边坡下滑现象。此膨胀土换填方案对类似工程具有一定的指导意义。