南水北调中线干线工程建设管理局河北分局 河北省石家庄市 050035
摘要：在南水北调工程施工中，膨胀土渠段填筑是整个中线工程的一个重点和难点工。通常情况下，由于南水北调工程中线膨胀土地区高填方断渠之内通过弱膨胀土进行填筑施工，而断渠的外部则采用具有一定厚度的水泥改性土进行包边施工。因此，南水北调工程中线膨胀土高填方段渠堤素来就有“金包银”的说法。这种结构设计方式以及施工方法，具有一定的科学性与复杂性。
关键词：南水北调；中线膨胀土渠段；填筑；质量；控制管理
在施工项目的中线膨胀土渠段填筑施工时，主要对施工设计方案进行审核以及施工地质勘察。该膨胀土渠段填筑施工全长为6.3公里，占整个填渠段总长度的比例为18.85%，而且中线膨胀土渠段填筑总高度约为6-11m。在施工过程中，该中线膨胀土渠段由于过水的实际水位较高，因此施工之后将出现人工悬河的设计结构形式。对此，该渠段土方的填筑施工质量对整个南水北调工程的总体施工质量将会产生巨大的影响。故本文主要从涂料的备制以及处理填筑结合面、预留施工沉降期等施工关键环节进行分析阐述，对我国南水北调中线膨胀土渠段填筑施工质量进行控制与管理。
1.填筑施工准备阶段质量管控
该施工项目的质量要求高，而且施工过程复杂，因此为了保证施工质量不断提高，需要在施工之前针对渠线土以及土料场的相关填筑土料进行复测。对渠堤进行包边处理时，要采用水泥改性土，并增加相关的碎土以及拌制改性土料等制备技术工艺进行处理。通常采用科学的检测方式对水泥的实际掺量进行检测，并对现场施工人员组织以及施工设备、施工材料和施工器械等进行优化管理。由于黄褐色的粉质黏土具有弱膨胀性以及含水量较大、黏粒量偏高、塑性指数偏大等诸多特点，因此可以将其实际土层储量控制到232.10万m3左右。经过实践研究数据结果表明：在南水北调中线膨胀土渠段填筑施工过程中，应该将土料的自由膨胀率控制在28%-49%之间，而1.57-1.69g/cm3为室内击实的最大干密度。
为了保证施工正常进行，施工之前相关的技术人员应该针对施工技术工艺展开科学的实地试验，从而确定碎土的适宜含水率范围，同时对施工机械的类型以及型号和参数等进行检验，进一步确定独立碾压机械的行进速度以及机械类型和具体的摊铺施工技术方式，还有对碾压施工时的遍数以及碾压施工的厚度等进行核实。在土方填筑施工之前，需要对土方填筑的基准性进行科学试验，对施工时所用到的水泥材料掺量标准曲线应该采用EDTA技术进行科学检测，从而绘制出标准的水泥掺量曲线图，如下图所示[1]：
在此过程中，水泥掺量时间关系需要采用室内EDTA技术进行科学测定。通过研究发现，在施工中随着施工周期的不断延长，水泥掺量检测值会不断下降。因此，对于改性水泥掺量应该及时进行测量，通常在拌合站出料口取料之后就需要对水泥掺量进行科学施测。在此过程中，还应该采用土料室内标准击实试验进行复测操作。通常情况下，检验过程中选取的检验样本不得低于12组，去掉最大值与最小值，再选取二者的平均值。除此之外，在检测过程中同时应该确保测定过程满足两个不同的参数条件[2]：
①γR≥β×γM；
②γM=max（γS，1.02γ6）
其中在上式①、②两个测量条件中，改性土压实度采用β进行科学表示，而击实试验最大干密度采用γS进行科学表示，“γ6”表示最优含水量下20t处土块振动碾压6遍之后所测量得到的干密度。
2.填筑施工阶段质量控制与管理
2.1土料制备施工质量控制
在土料制备施工过程中，首先应该进行土料的科学选择。通过对渠段以及取土场的土质实际情况进行了解，从而确保施工中所采用的施工土质为自由膨胀率在δef≤65之下的非膨胀土或者弱膨胀土。对施工场地的料场进行复勘之后，还应该按照我国南水北调中线一期工程施工中，总干渠渠道膨胀土处理施工相关技术标准进科学分区取土场。通过质量控制，可以防止基准性系统出现差错，用作水泥改性的弱膨胀土经过开挖施工之后，应该将其集中堆放到改性土料的拌合场，避免混淆施工料[3]。
其次，应该在水泥改性土料前进行碎土施工。由于水泥的实际改性效果直接受到土料的粒径影响。因此，在对其施工质量进行控制时，应该通过利用液压碎土机作为主要的碎土机械进行施工。再者，由于碎土质量以及实际的效率会受到黏粒的含量以及土料的实际含水率等影响，因此一般情况下，通常将碎土料的实际含水量控制在15%-18%之间。当采用碎土机进行碎土作业时，事先应该对碎土进行碎土效果筛分试验，如下数据为土料改性前碎土土料粒径含量质量标准参数[4]：粒径＞100mm，含量0%；粒径100～50 mm，含量≤5；粒径50～5 mm，含量≤50。
标准的水泥掺量曲线图
2.2铺料与填筑施工质量控制
在拌制过程中，应该综合考虑拌合的功效与拌合的质量，通常应该采用稳定土拌合机进行集中拌合控制。拌合过程中应该对水以及水泥和土料的量进行控制。当拌合施工工艺稳定之后，适当减少检测的次数，但应该将检测结果与预设参数之间的误差控制在7.7之下。在铺料填筑过程中，主要包括摊铺土料施工与土方碾压施工两大技术环节。因此，在土料摊铺施工中，应该先铺设部分弱膨胀土，然后经过放线施工以及推边施工，最后进行包边改性土的卸料以及摊铺施工。为了保证改性土包边施工的结构具有一定的厚度，应该在摊铺施工之后进行碾压施工。土方碾压施工时应该沿着渠道轴方向，通过全振错距施工技术进行碾压施工，碾距重叠部位距离应该控制在20～30cm之间，碾压行进速度应该在3km/h之下，摊铺的实际厚度应该在90cm以上。
2.3建筑物交叉部位基坑回填施工质量控制
南水北调中线工程膨胀土渠段基坑回填之前，应该事先经过建管、设计以及施工监理和施工地质单位等相关专业性组织进行联合施工验收，然后针对基底中的排水效果以及基坑坡边的杂物清理情况、坡度的设计大小以及基坑是否出现变形或者滑坡等不良施工故障等情况进行核实，同时还要对回填料的落实情况进行核实，最终针对土料的实际含水率进行调整。在对结合面进行技术处理时，要对层间结合面进行水平填筑处理。
3.结语
综上所述，南水北调中线工程膨胀土渠段改性土施工中存在诸多困难，因此完工之后，为了保证施工质量不断提高，还应该对削坡余料进行合理利用。同时针对渠床整理后的填筑施工缺陷进行处理，并通过沉降期预留与观测，保证我国南水北调中线膨胀土渠段填筑施工工程质量得到有效控制与管理。
参考文献：
[1]陈世刚，牟伟，刘军.南水北调中线工程膨胀土渠段改性土施工中存在的困难及对策研究[J].长江科学院院报，2013，09：85-88.
[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，2015，11：48-52.
[3]李乐.简述南水北调中线膨胀土（岩）工程问题的研究和处理[J].科技与企业，2016，07：119-120.
[4]姬永立，王宇.浅谈水泥改性土法在南水北调中线膨胀土渠段处理中的应用[J].治淮，2015，07：27-29.
论文作者:李垂,孙斌,吕贵岩
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/4
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