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水电工程引水渠道渠堤砂砾石填筑质量控制措施

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：王战胜王小祥

[导读] 摘要：本文通过描述引水渠道渠堤砂砾石施工方法，重点阐述新疆喀什河塔勒德萨依水电站引水渠道渠堤砂砾石填筑施工工艺。

        中国水利水电第五工程局有限公司四川成都 610066
        摘要：本文通过描述引水渠道渠堤砂砾石施工方法，重点阐述新疆喀什河塔勒德萨依水电站引水渠道渠堤砂砾石填筑施工工艺。通过对过程中过程中的施工工艺探讨分析，总结出了砂砾石渠堤砂砾石填筑过程中的施工工艺与试验检测方法。
        关键词：砂砾石填筑；施工工艺；试验检测方法
        1工程概况
        塔勒德萨依水电站工程由于地处伊犁河谷，当地存在大量的天然砂砾石，它具有透水性强、抗剪强度高、击实密度大、承载力强大、沉降变形小的特征、P5含量变大，因此塔勒德萨依水电站引水渠道渠堤砂砾石填筑选用天然砂砾石，渠堤砂砾石填筑的质量控制情况对工程的建设和能否发挥应有的作用非常重要；砂砾石填质量控制是一个复杂而重要的现实问题摆在施工方面前，只有对砂砾石填筑质量严格控制，才能保证引水渠道渠堤质量。
        2渠堤砂砾石填筑中容易出现的问题
        2.1 施工工艺方面
        在具体的渠堤施工过程中，容易出现施工放样不准确、基底清理不彻底、施工管理不科学，极端气候应对。
        2.2 试验检测方面
        在现场实际试验检测过程中，主要存在由于天然颗粒级配变化大造成最大、最下干密度变化导致相对密度检测不准确。
        3渠堤砂砾石填筑施工质量控制措施
        3.1施工工艺控制措施
        3.1 .1施工程序
        基础面整理→检查验收→测量放线及料源选定→分层铺土、平整、碾压→相关试验→检测→进行下一层土料（不合格进行处理，直至合格）→填筑完成→修坡。
        3.1.2 基础面整理与检查验收
        根据设计要求，填筑前首先进行填筑区基础腐殖土、坡积风土清理和基础渗水处理，基础清理要达到泥岩或砂砾石地层，特殊部位基础处理由设计、监理等现场确定。且填筑基础处理完成后，表面不得有松质堆积物、积水及流水，基础清理完成后采用20t振动碾进行碾压。
        针对渠堤砂砾石填筑与原状边坡衔接部位，采用液压反铲对边坡按5m高差开挖成顶面宽度5m的台阶状，便于黄土碾压和黄土与边坡的良好衔接。所有基础面在未得到监理验收签证之前不得进行下道工序的填筑施工。
        3.1.3 施工放样
        按照设计图纸放设渠堤控制线、渠堤中心线及边线，且每隔20米设一个桩，标明编号、坐标及高程等。
        3.1.4 料源选定
        经过前期设计地址勘探和项目部料场复勘结果，渠堤砂砾石填筑选择塔勒德萨依C1天然砂砾石料场。
        3.1.5 渠堤天然砂砾石施工
        （1）根据设计断面分层填筑,第一层60cm，其后每层按松铺系数1.15～1.3控制虚铺厚度填筑,保证每层压实厚度不大于53cm。
        （2）渠堤填土宽度应宽于填层设计宽度,压实宽度不得小于设计宽度,最后削坡，放坡系数不小于1:2。
        （3）若填方分几个作业段施工，两段交接处不在同一时间填,则先填地段应按1：1坡度分层留台阶；若两地段同时填筑,则应分层相互交叠衔接，其搭接长度，不得小于2m。
        3.1.6 渠堤摊铺、整平
        （1）先用推土机将天然砂砾石层推平，观察砂砾石级配是否均匀合理，若发现大粒径卵石集窝较多，则换填细粒料使之均匀。
        （2）天然砂砾石填筑后,应该用刮平机将砂砾石整平平，碾压后渠堤顶面平整度应达到规范要求。
        （3）整平时水准仪跟踪操平，及时检查摊铺厚度及平整度、坡度等。
        3.1.7 渠堤压实
        首先由推土机推平后，用振动压路机稳压2遍，将暴露的潜在的不平整进一步整平。之后启动振力达到20t强振，强振8遍，振压时应错轮1/4碾压，静压时应错轮1/2碾压。直至外观路面平整、无翻浆、无轮迹。
        开始时用慢速,最大速度不宜超过4km/ｈ，碾压时直线段由两边向中间，半幅施工时由外向里碾压，小半径曲线段由内侧向外侧纵向式进行，振动压路机振压8遍。横向接头重叠0.4m～0.5m，前后相邻两区段纵向重叠1～1.5m。达到无漏压、无死角，确保碾压均匀。
        3.1.8 验收评定
        天然砂砾石每层填筑完成后，应按规范规定进行相对密度检测，并且进行验收评定，合格后方可进行下一道工序施工。
        3.1.9极端气候应对措施
        雨季施工措施：雨季施工时，填筑区中部砂砾料可稍高周边，以便雨水沿坡顺流，保证填筑面稳定上升，并严禁车胎粘有黏土的设备上填筑面。雨季砂砾石填筑时，运输道路多为直接布置在黄土上的渠道开挖道路，道路泥泞，易陷车，须对部分路基进行砂砾石换填，同时要增加排水沟等雨季排水措施。且雨季土质边坡容易滑坡、坍塌，在填筑施工时要做必要的边坡观测，并安排专职安全人员进行边坡警戒。
        冬季施工措施：结合本工程施工区环境，当年10月份至来年4月份气温低，填筑面易积雪和冻结，当填筑面积雪和冻结后立刻停止填筑，应根据规范要求进行填筑施工。
        3.2试验检测控制措施
        3.2.1 室内基本性质试验
        （1）天然砂砾石颗粒分析
        填筑开始前，项目部组织个相关部门对C1料场进行了料场复勘，勘探方法采用坑槽法，共挖坑槽15个。取样方法采用全坑法，每个试坑取样一组，共取试坑代表试样15组，进行全料颗粒分析检测见表1。
        表1    塔勒德萨依水电站C1料场复勘颗粒分析曲线图

        复勘结果表明塔勒德萨依C1料场天然砂砾石满足含泥量小于10%的设计指
        （2） “三因素”法确定最大最小干密度
        “三因素”法为：P5含量、最大干密度、最小干密度关系曲线，在现场控制相对密度的过程中避免了因颗粒级配变化造成的不利因素。根据室内试验采用《土工试验规程》（SL237-1999）SL237-054-1999操作规程。从试验仪器、土样制备、测定方法、成果分析阐述试验过程：
        试验仪器：振动台试筒直径为300mm,高为320mm,试样顶部压重98kg(相当于14Kpa),振动频率47HZ，振幅0.64mm。
        土样制备：对大于60mm粒径的超规程颗粒采用等量替代法，用5mm～60mm的颗粒按比例等质量替换，按照“等量替代法”分别对P5含量（%）：60、65、70、75、80、85、90，七组试验。
        最大干密度测定方法：分别采用干法和湿法进行测定，湿法：在晾干试样中按5％含水量加水拌匀后进行装样。
        最小干密度测定方法：最小干密度测定采用倾注填法。
        试验成果分析：结合现场检测的干密度值来看，室内试验采用干法测定的最大干密度值明显偏小，只要现场施工稍微碾压就很容易满足设计要求，而实际施工现场压实效果不好，不能有效控制现场施工质量；采用湿法测定的最大干密度值比较合理，能比较真实地反映现场压实质量，现场压实效果较好，能有效控制施工质量，所以本工程室内测定最大干密度方法采用湿法。按照“等量替代法”分别对P5含量（%）：60、65、70、75、80、85、90，七组试验，用计算机分析做出“三因素”曲线图方便现场检测用。（见表3）
        表2   塔勒德萨依水电站C1料场“三因素曲线图”

        3.2.2 渠堤砂砾石填筑厚度检测
        在填筑过程中项目部要求质量部和测量队全过程监督，铺料前进行砂砾石填筑填筑总量计算做到料尽其用；铺料后测量队进行立即进行测量保证填筑厚度满足设计要求。不符合设计要求立即进行处理，直至满足。
        3.2.3 渠堤相对密度检测
        渠堤砂砾石填筑根据《水利水电粗粒土试验规程》采用“灌水法”进行密度检测。灌水法就是利用灌入水的质量测定试洞的体积，从而计算填料湿容重，并根据填料含水量计算填料干容重。再用试验现场测量的干容重与试验室击实试验提供的最大、最小干密度进行计算，就是相对密度。也是评定压实质量的主要指标之一。但由于天然砂砾石颗粒组成并不是很均匀，颗粒成分变化会影响现场检测干容重的结果。实测中往往出现粗料含量多的地方检测的相对密度值很高甚至超过100%，而实际上该处并不一定压实；粗料含量少的地方测的相对密度值较低不能满足施工规范要求，实际上它有可能已经压实了。所以在实际施工中，为了有效控制质量，可以采用现场筛分确定P5含量，根据已知的“三因素曲线”确定最大最小干密度，计算对应的相对密度。
        4、结束语
        综上所述，在渠堤砂砾石填筑施工过程中，认真抓好影响渠堤填筑施工质量的因素即是“施工工艺和试验检测”等两大方面，对这两大方面的因素进行严格控制，就能保证渠堤砂砾石填筑施工质量，以使建设工程顺利开展。在填筑量大，几何形状复杂，工艺要求高的复杂技术条件下，为保证砂砾石填筑质量，应通过加强预控措施及施工技术管理，以施工组织设计为纲要，以施工工艺设计和施工要点为指导，以三级技术交底、操作规程和工序交接检查为保证，严格各施工工序控制与管理，对易产生问题或出现质量通病的部位加大技术投入和管理力度，严格遵守操作规程及施工工艺流程。
        参考文献：
        [1]许永强：浅谈现阶段我国天然砂砾石路基填筑的施工工艺与试验检测。中国房地产业，2012.
        [2]张山勇：引水渠道渠堤砂砾石填筑施工技术探讨。陕西水利，2014
        [3]李建平：汉江崔家营航电枢纽工程碾压式土石坝砂砾石密度试验探讨与应用。城市建设理论研究，2013
        [4]堤防工程施工规范。中华人民共共和国水利部，1998
        [5]碾压式土石坝施工技术规范。中华人民共共和国国家经济贸易委员会，2001
        [6]土工试验规程，中华人民共共和国水利部，1999
        作者简介：
        王战胜（1989-），男，工程师，陕西渭南人，二级建造师，试验检测工程师，主要从事水利水电工程试验检测技术工作。
        王小祥（1989-），男，工程师，甘肃天水人，试验检测工程师，主要从事水利水电工程试验检测技术及管理工作。