浅谈天水曲溪大型调蓄水池基础处理质量控制

王秀红

（中国水利水电第三工程局有限公司，陕西 西安 710000）

1 概述

天水曲溪供水工程调蓄水池，主要承担工程停水检修期受水区的居民生活及第三产业供水任务。调蓄水池占地面积约6.8万m2，总蓄水量20万m3，分为4组8个2.5万m3水池，池底高程1 262.0 m，池顶高程1 269.3 m。单个水池长72.0 m，宽54.0 m，池壁高度7.0 m，池内水深6.5 m，每个水池间距5.0 m。其中4个呈“田”字布置于山梁北侧，场地（长×宽）211.4 m×155.4 m，4个水池呈“一”字布置于山梁东侧，场地（长×宽）271.6 m×93.2 m，位于胡家沟出口右岸的缓坡耕地上。

2 工程地质条件

“一”字型调蓄水池自上而下地层岩性有，①冲洪积次生黄土（Q3）：厚20～30 m，弱透水，无地下水；②冲洪积砂碎石（Q3）：厚0.5～3 m，密实，中等透水；③黏土岩夹砂砾岩（N）：岩石软弱，易风化，遇水易软化，以微透水为主，局部弱透水。地面开挖深度6～17.5 m，洪积次生黄土表层2.4 m压缩系数a1-2=0.528～0.814 MPa-1，压缩模量Es=2.173～4.852 MPa，属高压缩性土；2.5 m深度以下a1-2=0.120～0.435 MPa-1，Es=5.46～12.37 MPa，属中压缩性土。

基础处理先进行3 000 mm厚原土翻夯后，再加1 000 mm厚10%水泥土垫层。

3 施工技术要点及难点

（1）调蓄水池开挖料为冲洪积次生黄土，黏粒含量偏高，塑性指数、天然含水率高达29%（最优含水率16.3%），影响原土翻晒和分层碾压的效率。本研究采用5%生石灰有效降低土体天然含水率。

（2）塑性指标是反应地基承载力的主要指标之一。塑性指数高黄土会变软，湿馅程度和地基承载力就降低，反之就会高。采用原土翻夯、灰土垫层、水泥土垫层施工以达到消除垫层范围内的黄土湿陷性，提高地基抗渗性能和承载力。

（3）由于施工面积大，地基原土压缩变形系数存在差异引起地基不均匀沉降，本研究采用地基进行3 000 mm厚5%生石灰土翻夯及1 000 mm厚15%水泥土垫层，确保地基承载力和有效防止不均匀沉降，压实度≥0.97。

（4）调蓄水池位于城乡居民居住区域，若产生渗漏或地基不均匀沉降导致上部混凝土结构出现裂缝，造成的社会负面影响大，设计施工中要保证其结构的可靠性和安全度，确保施工质量控制。

4 基础处理技术

4.1 施工工艺

地基基础处理采用原土翻夯、3 000 mm厚5%石灰土翻夯及1 000 mm厚10%水泥土垫层施工，压实度≥0.97。灰土垫层和水泥土垫层的主要目的消除黄土湿陷性、提高基础的防渗性能[1]和地基承载力，可以有效减小地基的沉降量和不均匀变形，其中水泥土地基优于灰土地基且成本较高。面层铺设200 g+0.5+200 g土工膜抗渗层有效地提高了基础结构的抗渗性要求，土工膜顶面采用M10水泥砂浆保护层。

4.2 现场生产性试验

对表层腐殖土、湿陷性黄土、粉质黏土等不合格料及开挖废料进行剥离，确保试验用料质量。

采用烘干法进行天然含水率试验检测，在现场试验室在标准条件采用电热烘箱在105～110 ℃条件下进行烘干检测试验，并进行土的干密度、孔隙率、饱和度等指标的计算。该部位天然土质含水率在23%～27%，局部区域高达29%。现场试验检测现场主要采用酒精烧干法、炒干法进行测定。

采用EDTA（EDTA二钠标准溶液）检测法测定生石灰/水泥稳定土中石灰和水泥的计量，并检测拌合料均匀性，EDTA标准曲线图见图1。采用环刀法检测土样的湿密度、测定土的干密度，并通过土壤标准击实试验测定土的最优含水率和最大干密度，确定最大干密度和最优含水率。经试验确定最大干密度1.78 g/cm3和最优含水率16.3%,含水率-干质量密度曲线图见图2。

图1 EDTA标准曲线图

图2 击实曲线图

4.3 碾压试验

碾压试验场地分2个实验快，碾压试验面积尺寸为15 m×20 m，并按照不同的铺土厚度布置试验单元。每个试验单元尺寸为6 m×12 m，每种铺料厚度布置试验2种铺料厚度的试验单元。同时为了保证试验质量，考虑试验设备错距及产业侧向挤压等因素，在每个试验单元试四周设置不小于2.0 m的非试验区，碾压参数表见表1。

表1 5%生石灰、10%水泥土碾压参数组合表

地基处理通过生产性试验确定各项参数控制指标，经试验确定石灰土及水泥土摊铺厚度为30 cm，土料含水率控制在16.3%±2%。主要摊铺施工设备选用山推160推土机进行摊铺，其中5%生石灰采用掺和采用HF-8YD撒布机和YWB250路拌机。

碾压试验前各试验区布置3 m×4 m方格测点网格，并在试验区外布设测设点。在各单元网格侧电上标记好标记和编号，用全站仪记录好初始厚度和相对高程。碾压设备采用22 t羊角碾碾压，主要参数为平碾一遍，羊角碾夯实碾压6遍，羊角碾行走速率≤2.0 km/h，采用错距碾压，重叠部分宽度为200～300 mm为宜。

碾压完毕后，按前述方法分别测量各网格测点在碾压前后的相对高程变化，从而计算出每一次试验单元的平均沉降值。

4.4 试验检测及成果整理

试验资料安排专人整理，通过研究分析及时确定碾压试验所得到的各个参数。通过观测和取样试验值，整理绘制如下各条关系曲线：①以各铺层厚度为参量，绘制压实沉降值与碾压遍数关系曲线；②以各铺层厚度为参量，绘制干密度与碾压遍数的关系曲线；③绘制在最优参数组合条件下，压实度与加水量的关系曲线。

根据试验检测结果确定施工压实参数，即铺料采用进占法卸料，铺土厚度为300 mm，且含水量的范围。碾压机械采用22 t羊角碾、采用错距碾压，重叠部分宽度为200～300 mm，静碾1遍振动压遍4遍，5%生石灰土压实试验成果见表2。

表2 5%生石灰土压实试验成果表

5 防渗结构形式

5.1 200 g+0.5+200 g土工膜施工

（1）土工膜质量。土工膜是调蓄水池比较重要防渗结构，上部铺设两布一膜复合土工膜，型号为200 g+0.5+200 g。铺设前检查复合土工膜外观质量，土工膜不允许有砂眼、疵点杂质，记录并修补出现的机械损伤等缺陷，严重的予以更换。PE土工膜应尽量用宽幅，减少拼接缝，尽可能采用整卷铺设，减少土工膜的裁剪[2]。

（2）土工膜铺设。复合土工膜施工应在建基面验收合格后进行，铺设前应平整场地，清除一切尖角杂物，阀井等结构部位按要求修好坡面。对于布设不平整、扭曲、歪斜等及时纠正。土工膜铺设应自然松弛，预留3%～5%的松弛度，接缝应与最大拉力方向平行。相邻两幅土工膜搭接，纵向接头应相互错开长度保证1 000 mm以上。

（3）土工膜焊接。土工膜焊接采用热熔法，主要施工设备为LST800型土工膜焊接机和DSH-A型热风枪，将上下层熔接成一个整体，联结的土工膜必须搭接平缓、舒展。土工膜焊接采用双焊缝焊接，双焊缝宽度为2 mm×12.5 mm，搭接宽度不小于100 mm。焊接前将接缝处清理干净，上下层接缝平行对正。焊接时热熔焊机预热到350～400 ℃，焊机行走速率控制在2～3 m/min。

（4）熔接接缝检查。焊接质量检测一般分为外观质量目测检查和气密性试验，外观质量检查主要检查焊接的均匀性、平直，无漏焊、虚焊、褶皱、烫伤以及空洞等。气密性试验检验采用充气检漏仪。在每一条待检点选取250～300 mm长试验段，两头采用热熔焊机封死，插入气针充气至0.1～0.12 MPa，保持稳压30～60 s压力表显示数字无明显下降为合格。

5.2 土工膜保护层施工

土工膜是调蓄水池比较重要防渗结构，土工膜基础10%水泥土垫层应碾压平整，上部铺设50 mm厚M10水泥砂浆垫层保护层[3]。砂浆垫层施工应注意对土工膜的保护，不允许钢筋等尖锐直接接触到土工膜，振捣采用平板振捣器，做好对土工膜的保护。

6 施工质量控制

6.1 建立健全质量保证体系

（1）根据本工程的施工任务和特点，以ISO9001：2000标准为指南，遵循质量体系文件和合同文件，建立以项目经理为质量控制第一责任人的质量保证体系。根据项目管理职分工制定本工程的质量计划，明确项目部各级人员质量职责，正确合理地分配质量体系要素，实施全面质量管理。

（2）充分发挥质量管理体系的作用，确保质量管理体系的运行。施工中多涉及重大技术问题及重要施工资源的调整做到超前研究，制定相应的预控措施，重点部位明确质量目标、编制质量监督卡、责任落实到人。

（3）根据设计和施工规范要求，严格按照试验室质量管理体系要求对生石灰土、水泥土的压实系数和干密度进行现场取样检测。

（4）严格按照“三检制”制度开展实验检测，确保每一道工序工程质量。严格工序控制若上一道工序不合格，禁止下一道工序验收。质检人员按照履职清单认真落实日报表，进一步夯实责任落实。

6.2 施工质量过程控制

（1）设计要求技术翻夯后的压实系数λc≥0.97，现场实测最大干密度为17.8 g/cm3。根据现场开挖土样检验试验结果，原状土的天然含水率到达23%～27%，局部高达29%，距离试验检测最优含水率16.3%差距大。现场通过3:7灰土、10%生石灰土、5%生石灰土生产性试验，采用5%生石灰土能有效降低含水率、经济合理。

（2）合理地控制好生石灰的选料品质和掺量，通过配合比设计和工程中的施工质量控制。通过控制好生石灰的掺量、拌合、夯实、养护等环节的工艺流程，合理地改善其抗渗性和耐久性。

（3）地基处理通过生产性试验确定各项参数控制指标，经试验确定5%生石灰土摊铺厚度为30 cm，可有效土料含水率控制在16.3%±2%。同时、施工时合理地选择摊铺方法和使用机具，严格按照碾压顺序、速度、碾压遍数等参会控制工艺流程。

（4）土工膜进场严格进行原材料外观质量检查，外观检查无误后请有资质的检查单位进行物理及力学性能检测，检测合格后方可使用。

（5）土工膜铺设时充分预留松弛度（3%～5%），焊接严格按照实验参数进行施工，施工完成后及时采用砂浆垫层进行覆盖。

6.3 质量检测控制

（1）在生石灰土、水泥土施工过程中，严格按照试验检测规范和大纲要求，认真完整做好原始检验记录，确保原始资料的可追溯性。

（2）对主要试验检测设备和仪器按照规范规定定期进行鉴定和校验，确保试验检测数据的准确性。

（3）试验检测人员必须持证上岗，严格按照质量手册履行职责。所有的原始试验资料仅有试验人、计算人和校核人签字，试验检测要有可追溯性。

（4）加强焊缝焊接的质量控制，通过目测观测焊缝之间的平整度、褶皱程度、烫伤以及空洞等情况。气密性试验检满足各项技术指标。

6.4 成立QC课题提高质量保证率

（1）合理安排施工工序和工艺流程控制，回填土的分层分块、及各回填块体接头处理等方面进行工艺性试验。通过开展QC活动优化施工工艺，优化各项施工参数，提高压实度。

（2）通过QC活动从货源和施工现场质量控制两个方面进行质量控制。货源方面杜绝不合格产品进入，通过对厂家提供的产品合格证和检测报告的控制，同时增加平行检测频次。施工过程中从原材料的保护、仓库的保管和工程中的检验检测等方面提高过程质量控制。

7 结语

天水曲溪城乡供水工程大型调蓄水池基础处理，主要采用原土翻夯、石灰土及水泥土垫层法施工，有效解决地基整体性及承载力要求，并通过上部土工膜抗渗层的施工有效提高了基础结构的抗渗性。施工过程中严格工序工艺控制，同时增强施工人员的质量意识和有效的过程管控，施工质量得到了有效的控制，对类似工程有一定借鉴意义。