浅谈输水渠道膨胀土施工工艺

刘寅

摘要：膨胀土是由亲水性很强的矿物粘粒所组成，具有吸水膨胀和失水收缩的特性，膨胀土地基的土体因含水量的变化会导致土体的不均匀膨胀变形，最终引起建筑物的变形和破坏，对于输水渠道而言，一般采取换填粘性土处理，现就这方面的施工工艺与质量要求进行一些探讨，仅供大家参考。

关键词：膨胀土；吸水膨胀；失水收缩；输水渠道；换填粘性土

1、概述

某输水渠道总布置图显示地基为为弱膨胀土渠段，需要对地基采取换填粘性土处理，均为半挖半填渠段，开挖过程中未发现有地下水出现。

2、渠道膨胀土开挖及换填

2.1场地清理

场地清理的范围包括植被清理和表土清理。包括永久和临时工程、料场、存弃渣场等。开工前清理开挖工程区域内的树根、杂草、垃圾、废渣及监理单位指定其他障碍物。主体工程施工场地地表的植被清理，延伸到施工图所示最大开挖边线或填筑坡脚线外侧至少5m的距离。场地清理采用推土机推运成堆，挖掘机装车运输至指定地点堆放的方法。

2.2膨胀土开挖

开挖时，渠坡、渠底中强膨胀土预留50cm保护层、弱膨胀土预留30cm保护层，采用1m3挖掘机倒退法自上而下进行开挖，分段长度150m～200m，分层厚度3-5m，自卸汽车运输至弃土场，推土机推平。对同一断面、同一开挖层，由中间向左右两岸开挖，以利于层间排水，且随时做成一定坡势，以利排水。为防止降雨形成地表径流冲刷边坡，开挖渠段的渠道两侧结合永久截留沟开挖施工排水沟，有效截断地表径流，避免冲刷边坡。

渠坡、渠底中强膨胀土预留50cm保护层、弱膨胀土预留30cm保护层，，待下道工序开工前人工配合挖掘机清除保护层。在测量人员的指挥下，用挖掘机在坡面上每隔10m开挖出样槽，由有经验的挖掘机司机按样槽进行保护层开挖，挖掘机开挖方向垂直于渠道轴线，由上而下顺坡开挖，土料拢集于坡下后，装车运至指定地点。开挖时距离建基面预留5～10㎝的薄土层，该薄土层开挖前将挖掘机斗齿前焊接一块厚约20㎜的钢板作为"刮板"，长度同挖掘机斗宽，宽度约为15㎝，前缘与斗齿齐平，开挖方向垂直于渠道轴线，沿坡长自上而下将预留的薄土层刮除，人工用平头铁锹将坡面遗留的松土清除并拢堆，在坡面上钉木桩，每5m作为一个断面，按坡度放样，在桩位上固定尼龙线，人工对坡面进行适当整理，直至坡面符合规范要求。

2.3膨胀土开挖注意事项

（1）首先结合渠道永久截留沟开挖施工排水沟。

（2）开挖时注意保护测量控制定位桩、轴线桩、水准基桩，防止被挖运设备碰撞损坏。开挖过程中，随开挖进度及时测量校正开挖平面尺寸和标高，按施工图要求检查开挖边坡的坡度。

（3）保护层开挖避开雨天作业，渠基开挖后各道工序紧密衔接，连续施工。

（4）施工中，膨胀土渠坡若不慎雨淋、泡水、失水干裂，将其挖除。

（5）保护层开挖尽量避免超挖，不得欠挖，如超挖，视情况决定是否进行处理。

（6）多台挖掘机在同一作业面作业时挖掘机间距大于10m，多台挖掘机在不同台阶同时开挖，首先验算边坡稳定性，再进行开挖，上下台阶挖掘机前后相距30m以上。

2.4土方换填施工方法和程序

2.4.1概述

换填土料采用粘性土土料，土料场的开采方式：推土机清除表土，清表土集中堆放，用于土料场的复耕。1.0m3挖掘机挖装自卸汽车运土。填筑现场：推土机配合人工平土，振动碾碾压。粘性土换填的施工程序为：施工准备→土料开采→渠基清理→粘性土换填→坡面修整。

2.4.2施工准备和土料试验

（1）根据已知基点测设渠基换填基线，并引桩到渠基范围以外。

（2）直段每100m，平曲段处每50m或更小，测设施工样架。

（3）开工前对料场进行复查，然后对土料进行检测，通过室内试验，取得土料的自由膨胀率、粘粒含量、塑性指数等物理试验资料，進行击实试验，取得最优含水量、最大干密度参数。根据室内试验取得的参数对用于换填的土料在开工前进行碾压试验。

2.4.3土料的开采

其施工程序为：清表→料场建设→土料开采→取土场回填→复耕。

（1）取土场开挖前用推土机推除表层的杂质、耕作土、植物根系，并推到一边留做复耕使用。

（2）料场建设：料场周围布置截水沟，并做好料场排水措施。

（3）为保持含水量均匀、消除大块粒径，开采后对土料进行拢堆和翻松，对局部含水量偏低的土料进行洒水调整，对含水量超标的进行翻松晾晒。调整含水量视现场情况安排在填筑现场或取土场。

2.4.4土料运输和铺料

换填土料利用合格开挖土，本着低土低用、高土高用、近土先用、远土后用的原则进

行挖填土方调配，采用流水作业的施工方法分段施工。作业面100～200m，作业面分层统一铺土、统一夯实，推土机配合人工平土，设计边线外侧超填30cm，最后削坡成型。铺料作业采用自卸汽车卸料，推土机平料，并确保以下几点：

（1）按设计要求将合格土料铺至规定部位，使用推土机平料。

（2）采用进占法施工。

（3）通过碾压试验确定铺料厚度30cm、土料粒径≤15cm。

（4）采用XSM220型振动碾静压2遍、振动碾压6遍，最优含水量控制在15.7%左右，现场控制干密度为1.72g/cm3。

（5）为保证碾压质量，防止雨水冲刷，在设计边线外侧超填一定余量，机械铺料余量为30cm。

2.4.5换填作业面布置

（1）保证干场作业，随换填层上升高度，逐层将渠坡保护层开凳挖除。

（2）换土施工由底至高分层摊铺碾压上升。为防止扰动渠底建基面。渠道换填前，先换填渠底5～6层（换填2m）/ 2～3层（换填1m），然后分层换填渠坡并预留30cm余量，铺料采用进占法，推土机配合人工平整，振动碾碾压待渠坡换填完毕后，再利用渠坡削坡土将渠底填筑设计换填高程。每层摊铺前，采用推土机在坡面上推出宽度不小于30㎝高度为一层土料松铺厚度的小台阶（开凳），以保证土体结合。

（3）为增加边坡换土层稳定性，斜层摊铺碾压自渠道中心向渠坡中心向渠坡倾斜坡度2%～3%，并对渠坡基土逐层开凳铺土碾压，压实度不小于设计要求。

（4）分段作业面100～200m。

（5）作业面分层统一铺土、统一碾压，整平使用推土机，避免出现界沟。

（6）已铺土料表面在压实前被晒干时，洒水湿润。

（7）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，及时翻松重新碾压或挖除重新铺土碾压，并经检验合格后，铺填新土。

（8）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，保护观测设备和测量标志完好。

（9）渠基换填完毕后，作整坡压实及削坡处理。

2.4.6压实作业符合下列要求：

（1）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。

（2）碾压机械行走方向平行于堤轴线。

（3）分段、分片碾压，分段处留有1：5的斜坡，搭接处的密实度一致，相邻作业面的搭接碾压宽度，平行堤轴线方向不小于0.5m；垂直堤轴线方向不小于3m。

（4）振动碾压实作业，采用进退错距法，碾迹搭压宽度大于30cm。

（5）机械碾压时控制行车速度，控制在2km/h以内。

（6）机械碾压不到的部位，辅以轻型夯实机具夯实，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。

（7）每一填土层按规定的施工参数施工完毕后，经监理单位检查合格后继续铺筑上一层。

（8）用振动碾碾压粘性土填筑层，在新层铺料前，对压光层面进行刨毛处理，刨毛深度2～3cm。

（9）堤顶做挡土土埝，每100m在外坡设置排水沟，用塑料布做防冲层。

3、结语

本文只是阐述了某一输水渠道的膨胀土换填工艺，仅供参考，具体施工时请以地质剖面图及监理批复的施工方案为准。

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