南水北调中线干线工程建设管理局 北京 100000
摘要：含水量的变化会引起膨胀土，这类型的土质是比较常见的工程病害土质。如果膨胀土的处理比较恰当，就可以使得水利工程的施工效果得到有效的提升，如果处理不够及时或者处理方式不恰当，就容易出现基底失稳的情况，最终导致整个构造物的沉陷过大，或者有不均匀沉降的情况存在。本文主要对水利工程中膨胀土渠道的处理要点进行思考和分析，从而为水利工程工作的开展提供理论参考。
关键词：水利工程；膨胀土；渠道；处理；要点
人们在进行渠道工程土方开挖和填筑的过程当中，难免会遇到一些对工程的施工造成影响的因素和问题，在一般情况下，这些问题的根源都可以从土体中的含水量变化中有所体现。膨胀土的危害性是比较大的，在水利工程的施工当中，膨胀土渠道的处理工作也是整个工程当中的一个重要环节。
一、膨胀土的分类原则及危害
1、分类原则
对于膨胀土的分类来说，可以根据试验的指标对单个的膨胀土样本开展膨胀潜势等级的分类，或者根据多个膨胀土样本的膨胀性等级状况对土体开展膨胀的潜势分类。如果是第一种分类方式，首先要完成的工作是分配指标的选取，然后在综合分析之后，选取自由膨胀率和塑性指数等多作为膨胀潜势的重要的判别指标，帮助人们来对膨胀土进行判断和分类。在这两个指标当中，自由膨胀率是最主要的判断指标，另外一个则是参考指标。对于膨胀土的膨胀性来说，它在空间上的分布是不均匀的，即使是在同一个地段的同一层土体当中，在土层结构以及粘土矿物含量等各种因素的差异影响之下，土体的膨胀潜势等级也是不一样的。
2、危害
对于膨胀土来说，它的含水量是比较大的，土壤成分中的颗粒之间的毛细孔受到了破坏，从而导致土体中的水分不容易渗透和散发，因此容易出现基底失稳。如果在冬天温度比较低的情况之下，还容易出现冻胀的现象，使得渠道的混凝土衬砌板被破坏，最终导致整个水利工程的质量都受到了严重的影响。对于膨胀土来说，它的表面是出现固结的情况的，甚至会处在半硬化形成的坚硬的土壳体当中。在这样的情况下，如果处理的措施不够恰当，就容易出现溃坝或者管涌的情况，最终造成人们的生命财产安全损失。
二、膨胀土常用的处理方式
无论是膨胀土还是软土，它们的含水量都是比较大的，同时强度比较低。在这样的情况之下，对膨胀土进行处理之前，首先要对土体进行判断，确定它是膨胀土还是软土。对于膨胀土来说，它的含水量是刚与最优的含水量的，并且高出的比例一般会在6%到8%之间，同时它的饱和度会在60%以内。相比之下软土的含水量会比膨胀土大，同时饱和度会在95%以上。对于膨胀土来说，比较常用的处理方式有晾晒法、随时铺垫法、换土回填法和干石灰粉改性处理等四种方法。
在使用晾晒法的时候，需要对渠道的施工进行暂停，把膨胀土翻出来进行晾晒，等到含水量符合施工的要求，再进行回填和碾压。这样的一种处理方式会使得工程的工期出现延长的情况，因此这类型的方法一般会在工期不紧，同时天气条件又比较好的情况下进行使用。碎石铺垫法主要在膨胀土的表面铺上一层碎石，然后开展碾压夯实工作，把土的表层进行紧密的压实。这种方法在膨胀土情况并不严重的情况下，它的使用率是比较高的，但是在土方填筑质量要求比较高的地方不适合进行使用。换土回填需要把膨胀土挖去，重新换填符合要求的土料。这种处理方式的工程量不大，在工期紧张的工程中较常使用。而石灰粉感性处理主要是把膨胀土翻起进行粉碎，均匀地往里面掺入生石灰粉末。由于该石灰粉末可以吸收膨胀土里面的水分，使得膨胀土的含水量得到降低，同时还可以和涂料产生化学反应，形成一些强度比较高的硅酸钙，进而促进土层原有结构得到强度方面的改善。在膨胀土情况比较严重，同时气候条件又不利于对膨胀土进行晾晒的时候，这种方法的效果是比较明显的。
三、水利工程中膨胀土渠道处理的要点
1、膨胀土开挖处理要点
对于水利工程来说，在进行渠坡和渠底的中强膨胀土开挖的时候，要预留出一个40厘米厚的保护层，如果膨胀土处于弱强度的状态，保护层的预留厚度则为30厘米。在开展施工之前，要把渠道底部的保护层进行挖除，同时开展及时的验收工作，在验收合格之后要及时的进行回填。对于渠坡的保护层来说，在进行换填的时候，要随着回填随时进行开挖的工作。在对同一个断面同一个开挖层进行开发的时候，一般会从中间向左右两边的方式进行开挖，从而有利于层间排水工作的开展，同时还可以形成一定的坡势，使得后续的排水工作更好的进行。在膨胀土开发的过程当中，要对降雨所形成的地表径流冲刷边坡的情况进行有效的预防。基于这样的需求，在进行渠段开挖的时候，在渠道的两侧要使用永久截流沟来进行施工排水沟的开挖，从而有效地对地表径流进行截断，避免出现边坡被冲刷。在下一道工序开展之前，需要通过人工配合挖掘机的方式，来对渠坡和渠底的保护层进行清除。
2、土方换填施工的要点
对于土方换填来说，在开展施工的时候，首先要在施工的准备和土料的试验环节上进行注意。在具体操作方面，首先要根据已经知道的基点来对渠基的换填基线进行测量和设定，同时引桩到渠基的范围之外进行操作。如果渠道是在直段的状态，那么每100米或者更小处进行施工样架的测试和架设。如果渠道是在平曲的状态，则每50米或者更小处进行施工样架的测试和架设。在开工之前，首先要对料场开展复检工作，在这项工作结束之后，再对土料开展检测。通过室内试验的开展，可以使得涂料的自由膨胀率、粘粒含量和塑性指数等一些数据得到获取，从而方便击实试验的开展，探讨出最优的含水量和最大的干密度参数，确保获得最佳的处理效果。结合这些获取的数据，在换填的涂料进行开工之前，可以进行针对性的碾压试验工作。在进行碾压机械的选择时，首先要对普通的厚度以碾压的次数等一些施工参数来进行确定，然后结合这些数据来进行机械类型的合理选择。
3、砂改性土的处理要点
对于砂改性土的处理方式来说，它的处理要点首先在拌合环节和自由膨胀率的数据获取上有着体现。对于砂改性土的拌合工作，可以使用路拌拌合和场拌拌合的方式来进行。以路拌拌合为例，首先会在路基上虚铺一层厚度大约为30厘米左右的土，对这些土进行翻晒，直至里面的含水量达到适中的状态。然后在这些土的表面均匀地虚铺一层5厘米左右厚的砂子。接下来会在路面上随机选取四个点，进行数据的采集，使用旋耕犁来进行不间歇的犁拌操作，直到土和砂掺和均匀再停下。根据多项实验结果可以发现，使用旋耕犁在路面进行犁拌四次之后，一般就可以使得砂改性土里面的砂和土能够达到基本均匀拌合的状态。在拌合工作完成之后，会对现场的同样开展自由膨胀率的试验工作，以某水利工程为例，所获取的数据如下表所示：
一般来说，砂的含量越高，那么改性土的自由膨胀率就会变小，而土的渗透就会越大。根据相关的实验会发现，在土中掺和10%到30%体积左右的砂，所得到的改性土自有膨胀率一般会下降15到30个百分点作用。
四、结束语
对于水利工程来说，在建设的过程当中不可避免遇到膨胀土方面所带来的问题，在这样的背景之下，积极地对膨胀土渠道的处理亮点进行思考和分析，可以更好地推动水利工程工作的良好建设和顺利开展，从而为人们的生活提供更大的便利。
参考文献
[1] 张家泽.关于水利工程中膨胀土渠道处理要点的思考[J].中国科技投资，2014（A13）
[2] 张天祥.浅析南水北调工程渠道膨胀土划分原则及处理要点[J].甘肃水利水电技术，2015（11）
论文作者:王志翔,李起飞
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/3/1
标签：含水量论文; 水利工程论文; 渠道论文; 工作论文; 要点论文; 会在论文; 情况论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;