淺談輸水渠道膨脹土施工工藝

劉寅

摘要：膨脹土是由親水性很強的礦物粘粒所組成，具有吸水膨脹和失水收縮的特性，膨脹土地基的土體因含水量的變化會導致土體的不均勻膨脹變形，最終引起建筑物的變形和破壞，對于輸水渠道而言，一般采取換填粘性土處理，現就這方面的施工工藝與質量要求進行一些探討，僅供大家參考。

關鍵詞：膨脹土；吸水膨脹；失水收縮；輸水渠道；換填粘性土

1、概述

某輸水渠道總布置圖顯示地基為為弱膨脹土渠段，需要對地基采取換填粘性土處理，均為半挖半填渠段，開挖過程中未發現有地下水出現。

2、渠道膨脹土開挖及換填

2.1場地清理

場地清理的范圍包括植被清理和表土清理。包括永久和臨時工程、料場、存棄渣場等。開工前清理開挖工程區域內的樹根、雜草、垃圾、廢渣及監理單位指定其他障礙物。主體工程施工場地地表的植被清理，延伸到施工圖所示最大開挖邊線或填筑坡腳線外側至少5m的距離。場地清理采用推土機推運成堆，挖掘機裝車運輸至指定地點堆放的方法。

2.2膨脹土開挖

開挖時，渠坡、渠底中強膨脹土預留50cm保護層、弱膨脹土預留30cm保護層，采用1m3挖掘機倒退法自上而下進行開挖，分段長度150m～200m，分層厚度3-5m，自卸汽車運輸至棄土場，推土機推平。對同一斷面、同一開挖層，由中間向左右兩岸開挖，以利于層間排水，且隨時做成一定坡勢，以利排水。為防止降雨形成地表徑流沖刷邊坡，開挖渠段的渠道兩側結合永久截留溝開挖施工排水溝，有效截斷地表徑流，避免沖刷邊坡。

渠坡、渠底中強膨脹土預留50cm保護層、弱膨脹土預留30cm保護層，，待下道工序開工前人工配合挖掘機清除保護層。在測量人員的指揮下，用挖掘機在坡面上每隔10m開挖出樣槽，由有經驗的挖掘機司機按樣槽進行保護層開挖，挖掘機開挖方向垂直于渠道軸線，由上而下順坡開挖，土料攏集于坡下后，裝車運至指定地點。開挖時距離建基面預留5～10㎝的薄土層，該薄土層開挖前將挖掘機斗齒前焊接一塊厚約20㎜的鋼板作為"刮板"，長度同挖掘機斗寬，寬度約為15㎝，前緣與斗齒齊平，開挖方向垂直于渠道軸線，沿坡長自上而下將預留的薄土層刮除，人工用平頭鐵鍬將坡面遺留的松土清除并攏堆，在坡面上釘木樁，每5m作為一個斷面，按坡度放樣，在樁位上固定尼龍線，人工對坡面進行適當整理，直至坡面符合規范要求。

2.3膨脹土開挖注意事項

（1）首先結合渠道永久截留溝開挖施工排水溝。

（2）開挖時注意保護測量控制定位樁、軸線樁、水準基樁，防止被挖運設備碰撞損壞。開挖過程中，隨開挖進度及時測量校正開挖平面尺寸和標高，按施工圖要求檢查開挖邊坡的坡度。

（3）保護層開挖避開雨天作業，渠基開挖后各道工序緊密銜接，連續施工。

（4）施工中，膨脹土渠坡若不慎雨淋、泡水、失水干裂，將其挖除。

（5）保護層開挖盡量避免超挖，不得欠挖，如超挖，視情況決定是否進行處理。

（6）多臺挖掘機在同一作業面作業時挖掘機間距大于10m，多臺挖掘機在不同臺階同時開挖，首先驗算邊坡穩定性，再進行開挖，上下臺階挖掘機前后相距30m以上。

2.4土方換填施工方法和程序

2.4.1概述

換填土料采用粘性土土料，土料場的開采方式：推土機清除表土，清表土集中堆放，用于土料場的復耕。1.0m3挖掘機挖裝自卸汽車運土。填筑現場：推土機配合人工平土，振動碾碾壓。粘性土換填的施工程序為：施工準備→土料開采→渠基清理→粘性土換填→坡面修整。

2.4.2施工準備和土料試驗

（1）根據已知基點測設渠基換填基線，并引樁到渠基范圍以外。

（2）直段每100m，平曲段處每50m或更小，測設施工樣架。

（3）開工前對料場進行復查，然后對土料進行檢測，通過室內試驗，取得土料的自由膨脹率、粘粒含量、塑性指數等物理試驗資料，進行擊實試驗，取得最優含水量、最大干密度參數。根據室內試驗取得的參數對用于換填的土料在開工前進行碾壓試驗。

2.4.3土料的開采

其施工程序為：清表→料場建設→土料開采→取土場回填→復耕。

（1）取土場開挖前用推土機推除表層的雜質、耕作土、植物根系，并推到一邊留做復耕使用。

（2）料場建設：料場周圍布置截水溝，并做好料場排水措施。

（3）為保持含水量均勻、消除大塊粒徑，開采后對土料進行攏堆和翻松，對局部含水量偏低的土料進行灑水調整，對含水量超標的進行翻松晾曬。調整含水量視現場情況安排在填筑現場或取土場。

2.4.4土料運輸和鋪料

換填土料利用合格開挖土，本著低土低用、高土高用、近土先用、遠土后用的原則進

行挖填土方調配，采用流水作業的施工方法分段施工。作業面100～200m，作業面分層統一鋪土、統一夯實，推土機配合人工平土，設計邊線外側超填30cm，最后削坡成型。鋪料作業采用自卸汽車卸料，推土機平料，并確保以下幾點：

（1）按設計要求將合格土料鋪至規定部位，使用推土機平料。

（2）采用進占法施工。

（3）通過碾壓試驗確定鋪料厚度30cm、土料粒徑≤15cm。

（4）采用XSM220型振動碾靜壓2遍、振動碾壓6遍，最優含水量控制在15.7%左右，現場控制干密度為1.72g/cm3。

（5）為保證碾壓質量，防止雨水沖刷，在設計邊線外側超填一定余量，機械鋪料余量為30cm。

2.4.5換填作業面布置

（1）保證干場作業，隨換填層上升高度，逐層將渠坡保護層開凳挖除。

（2）換土施工由底至高分層攤鋪碾壓上升。為防止擾動渠底建基面。渠道換填前，先換填渠底5～6層（換填2m）/ 2～3層（換填1m），然后分層換填渠坡并預留30cm余量，鋪料采用進占法，推土機配合人工平整，振動碾碾壓待渠坡換填完畢后，再利用渠坡削坡土將渠底填筑設計換填高程。每層攤鋪前，采用推土機在坡面上推出寬度不小于30㎝高度為一層土料松鋪厚度的小臺階（開凳），以保證土體結合。

（3）為增加邊坡換土層穩定性，斜層攤鋪碾壓自渠道中心向渠坡中心向渠坡傾斜坡度2%～3%，并對渠坡基土逐層開凳鋪土碾壓，壓實度不小于設計要求。

（4）分段作業面100～200m。

（5）作業面分層統一鋪土、統一碾壓，整平使用推土機，避免出現界溝。

（6）已鋪土料表面在壓實前被曬干時，灑水濕潤。

（7）若發現局部"彈簧土"、層間光面、層間中空、松土層或剪切破壞等質量問題時，及時翻松重新碾壓或挖除重新鋪土碾壓，并經檢驗合格后，鋪填新土。

（8）施工過程中保證觀測設備的埋設安裝和測量工作的正常進行，保護觀測設備和測量標志完好。

（9）渠基換填完畢后，作整坡壓實及削坡處理。

2.4.6壓實作業符合下列要求：

（1）分段填筑，各段設立標志，以防漏壓、欠壓和過壓。上下層的分段接縫位置錯開。

（2）碾壓機械行走方向平行于堤軸線。

（3）分段、分片碾壓，分段處留有1：5的斜坡，搭接處的密實度一致，相鄰作業面的搭接碾壓寬度，平行堤軸線方向不小于0.5m；垂直堤軸線方向不小于3m。

（4）振動碾壓實作業，采用進退錯距法，碾跡搭壓寬度大于30cm。

（5）機械碾壓時控制行車速度，控制在2km/h以內。

（6）機械碾壓不到的部位，輔以輕型夯實機具夯實，夯實時采用連環套打法，夯跡雙向套壓，夯壓夯1/3，行壓行1/3；分段、分片夯實時，夯跡搭壓寬度不小于1/3夯徑。

（7）每一填土層按規定的施工參數施工完畢后，經監理單位檢查合格后繼續鋪筑上一層。

（8）用振動碾碾壓粘性土填筑層，在新層鋪料前，對壓光層面進行刨毛處理，刨毛深度2～3cm。

（9）堤頂做擋土土埝，每100m在外坡設置排水溝，用塑料布做防沖層。

3、結語

本文只是闡述了某一輸水渠道的膨脹土換填工藝，僅供參考，具體施工時請以地質剖面圖及監理批復的施工方案為準。

1