濕陷性黃土露天大容量蓄水池基礎處理施工組織管理

常偉

濕陷性黃土露天大容量蓄水池基礎處理施工組織管理

常偉

（會寧縣引洮工程建設管理局，甘肅會寧730700）

蓄水池工程是農(nóng)村供水工程的骨干工程。濕陷性黃土具有特殊的性質(zhì)，濕陷性黃土地區(qū)建設大容量蓄水池基礎處理和防滲措施是工程質(zhì)量控制的關鍵，蓄水池施工過程中工序較多，且每一道工序都必須嚴格按照質(zhì)量要求控制。原土開槽放水預浸、原土翻夯、基礎土體壓實度、水泥土防滲層夯實，大面積土工膜鋪設、膜底排氣設置、土工膜保護層施工等對施工組織提出很高要求，通過建立質(zhì)量體系和質(zhì)量管理小組對施工過程控制關鍵參數(shù)指標，達到組織管理目標。本論述對施工過程中確保土體壓實最優(yōu)含水率，大面積土工膜粘接等重點措施做了簡單總結。

蓄水池；濕陷性黃土；水泥土；土工布；施工組織

1　工程概況

會寧北部供水工程是引洮供水一期工程的配套項目，建設目標是解決會寧縣北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活和農(nóng)業(yè)灌溉用水。在引洮供水一期工程冬季停水期間，由河坪水廠調(diào)蓄水池和新堡子水廠調(diào)蓄水池積蓄的水量供給用戶。河坪水廠調(diào)蓄水池容量25.14萬m3，新堡子老水廠調(diào)蓄水池容量68.7萬m3，新建水池調(diào)蓄容量47.6萬m3。

新堡子新建調(diào)蓄水池選址位于郭城鎮(zhèn)西南郊的關川河左岸階地上。此處為大片耕地，地形平坦，緊鄰靖遠、定西公路，交通方便，附近有地方電網(wǎng)線路?？傮w穩(wěn)定性較好，無不良物理地質(zhì)體發(fā)育。探查表明地層分為上部厚約10m的中-強烈濕陷性黃土地層和下部厚度大于10m的中低壓縮非濕陷性黃土地層，常規(guī)的基礎處理方式即可保證建筑物安全。新堡子水廠的總體布置如圖1所示。

圖1　新堡子水廠總體布置圖

2　水池布置及設計參數(shù)

水池總體呈規(guī)整的圓角矩形布置，長306m，寬242m。池底為挖方，水池邊坡上部約1/3高度為填方。防浪墻外的池頂?shù)缆穼?m，外圍填筑邊坡，最外層為防護欄。水池設計水深9.0m，邊坡超高1.0m，迎水面邊坡1∶2.5，背水面邊坡1∶1.5m。

水池的附屬主要建筑有：輸水總干管末端向水池供水的銜接建筑物（包括閘閥井、進水池、進水涵、進水陡坡）、水廠泵房取水管、池底放空管、池頂防浪墻等。

池底的基礎處理及防滲措施為：開挖高程以上原土分層碾壓翻夯2.0m厚，上部碾壓30cm厚2∶8水泥土墊層，鋪設兩布一膜復合土工膜，最上層夯填壤土墊層厚80cm。邊坡迎水面基礎處理及防滲措施中原土翻夯、水泥土墊層及復合土工膜相同，土工膜上鋪設40mm厚的M10水泥砂漿墊層，再用M10水泥砂漿砌8cm厚的C20砼預制塊。

為防止邊坡的表層材料下滑，邊坡與池底相交位置設有現(xiàn)澆混凝土抗滑墩，緊接墩后為第一道水泥土阻滑齒，后高度每升高3.5m設一道水泥土阻滑齒，邊坡的10m高差內(nèi)分布2道。設計斷面見圖2所示。

圖2　設計斷面圖

整個水池基礎均為中-強烈濕陷性黃土地層。設計要求原土翻夯及填筑體壓實度不小于96%，干密度不小于16kN/m3。水泥土墊層分層厚度30cm，壓實度不小于96%。

3　水池施工技術要點及施工組織難點

水池安全運行的關鍵是防滲處理質(zhì)量過關。濕陷性是濕陷性黃土的特殊性質(zhì)，濕陷性黃土在一定壓力作用下受水浸蝕結構迅速破壞而發(fā)生顯著下沉，因此在水工建筑物上研究濕陷性黃土地基的處理十分重要。濕陷性黃土的變形包括壓縮變形和濕陷變形兩種。壓縮變形是在土的天然含水量下由于上部荷載的負荷所引起的，一般基礎的壓縮變形很小，大部分在其上部結構的允許變形值范圍以內(nèi)。不會影響建筑物的安全和正常使用。濕陷變形是由于地基被水浸濕所引起的一種附加變形，往往是局部和突然發(fā)生的，而且很不均勻，對建筑物的影響很大，危害性很嚴重。因此，在濕陷性黃土地區(qū)的露天蓄水池設計中，為了保證水池的安全和正常使用，往往需要采取相應的地基處理措施?；A原土翻夯消除濕陷性不均勻沉降對防滲土工膜的影響。水泥土墊層則是找平層和硬化層，兼有防滲層的作用。土工膜上鋪設的砂漿砌預制塊是土工膜的上保護層。整個水池底部和邊坡的防滲膜焊接成整體防滲。下面分別介紹基礎處理的幾個關鍵工序。

3.1提高基礎土體的含水率

設計要求基礎翻夯后的壓實度不小于0.96，干密度不小于16kN/m3。根據(jù)探坑的現(xiàn)場土質(zhì)取樣檢測試驗結果，原狀土的自然含水率只有6%左右，距離試驗得出的最優(yōu)含水率12.6%有較大差距。經(jīng)過含水率差值和土體方量的估算，對整個翻夯土層浸水大約需要補充上萬噸工程用水。所以在大面積開挖前對原土進行了預浸水措施。預浸水是在對自重濕陷性黃土場地進行大面積浸水，使土體在飽和自重壓力下發(fā)生自重濕陷、產(chǎn)生壓密，以消除距地表4～5m深度以下全部黃土層的白重濕陷性。上部4～5m厚的土層作為被動層．不產(chǎn)生自重濕陷，但仍具有外荷濕陷性，需另作處理。預浸水還可以增加黃土的天然含水率，對挖出原土夯填的過程中可以很好地控制壓實質(zhì)量和提高水的利用率。預浸水的優(yōu)點是，施工簡便，費用低廉，處理范圍廣、深度大、效果好，同時能消除地下暗縫、洞穴、墓坑等不良工程隱患。預浸水的浸水影響范圍較大，因此應防止浸水對附近建筑物和場地邊坡的穩(wěn)定性所造成的不良影響。

圖3　預浸水施工現(xiàn)場

水池建設場地中，在距池底10m高差位置，分散開挖6條長20m、寬2m、深1m的浸水槽，槽間間隔5m，間隔注水。經(jīng)過5d時間，總計調(diào)運上千車次幾萬m3水。浸水10d后進行水池主體方量的施工。在開挖過程中，不斷監(jiān)測土體含水量指標。結果表明，浸水槽附近位置及表層土體呈泥狀，含水量過高，但隨著開挖深度增加，含水量逐漸下降。到接近開挖高程位置時，含水率為11%左右。在翻夯過程中，只需少量灑水即可滿足最優(yōu)含水率要求。原土翻夯后的現(xiàn)場取樣檢測結果表明，土體干密度為1.66～1.75之間，預浸水的措施達到了目標。圖3是預浸水施工現(xiàn)場。

3.2基礎翻夯處理

水池底部平坦，長×寬為244m×180m，易于搬運材料及開展施工機械。難點為水池迎水面邊坡的翻夯土質(zhì)量控制。若采用水平分層碾壓的方法，只能用挖式打夯機分層壓實。分層過大則造成斜面臺階過高，控制坡度及后期整平困難，分層過小則過于耗費機械臺班及工期?，F(xiàn)場施工采用順坡分層碾壓法，每層20cm，用20t履帶挖掘機上下坡2遍壓實，履帶壓過的表面較粗糙，分層間自然粗糙結合。垂直坡度面厚度達到2.5m后，壓實完的表層用15t輪式裝載機上下坡面2遍整平。最后用人工放線細部修平。壓實后的邊坡經(jīng)試驗測定壓實度和干密度為1.72，達到了設計要求。

原土翻夯及填筑前施工單位先通過碾壓試驗確定分層最優(yōu)含水量、填筑厚度、碾壓遍數(shù)，報監(jiān)理單位以此進行質(zhì)量控制。整個夯填過程沒有采用地表清基開挖料。

3.3水泥土防滲層施工

根據(jù)設計采取的處理措施為：原土翻夯后，加夯一層300mm厚的2∶8水泥土，壓實系數(shù)≥96%，干密度不小于16kN/m3。水泥和土按照2∶8的體積比進行配比，配比完成后的水泥土應按照《水泥土配合比設計規(guī)程》要求進行無側限抗壓試驗、壓縮試驗、剪切試驗，檢測土體能否達到預定的壓實系數(shù)及干密度特征值。以下是水泥土施工的主要控制過程：

（1）施工配合比、混合料含水率、水泥劑量要滿足設計文件的配合比要求，對水泥劑量和含水率要隨時檢測，確保混合料在碾壓的過程中不出現(xiàn)翻漿或起皮。

（2）通過試驗確定材料的松鋪系數(shù)及一次鋪筑的合適厚度。

（3）嚴格按照標準施工方法施工：

①嚴格按照施工配合比進行控制水泥的參入量；②選擇正確攤鋪方法和適用機具；③水泥土含水量按照最優(yōu)含水率進行控制；④壓實機械的選擇和組合，碾壓的順序、速度和遍數(shù)必須按照施工方案中確定的控制參數(shù)進行；⑤按照設計及施工規(guī)范對水泥土的壓實系數(shù)和干密度的進行檢測。

（4）嚴格按照三檢制度進行試驗檢測，確保每一個工序工程，每一個單元工程都合格。同時資料完善，使得每一個單元工程都原材料可追溯，試驗檢測可追溯。

3.4膜底排氣措施

土工膜下鋪設Φ50PVC排氣花管，間距10m，在水泥土墊層上切槽布設。排氣管上梅花型開孔以利排氣?？组g距：環(huán)向22mm，長度方向50mm。排氣管從池底延續(xù)鋪設到池頂防浪墻下部。

3.5土工膜施工

土工膜面積大，焊接要求嚴格，施工時容易受損，是水池防滲的關鍵工序。設計采用的復合土工膜規(guī)格為兩層200g/m的長纖維土工布夾0.4mm（800g/m2）厚的PE膜。兩層布料保護PE膜兼增加與水泥土墊層和砂漿的摩擦力，PE膜雙道焊接防滲。焊縫位置樣式見圖4所示。

圖4　焊縫位置樣式

土工膜施工有到貨驗收規(guī)格、現(xiàn)場鋪設試驗、施工前質(zhì)量檢查、鋪設施工過程及鋪設后保護等幾項主要程序。土工膜訂貨時要求廠家按較大尺寸50m×6m生產(chǎn)，以盡量減少現(xiàn)場焊縫。成品運到現(xiàn)場需要監(jiān)理依據(jù)設計圖紙要求的規(guī)格和廠家供貨單對成品現(xiàn)場核對。大面積鋪設前在邊坡坡腳位置進行現(xiàn)場鋪設試驗，按廠家要求進行一遍焊接溫度、速度、施工工藝等的過程。試驗前，施工單位向監(jiān)理提交試驗大綱，審查批準后進行試驗。試驗成果和報告報送監(jiān)理人檢查，確認合格后正式施工。

鋪設前檢查土工膜是否有肉眼可見的疵點，對有機械損傷等缺陷的必須更換。復合土工膜施工應在開挖斷面驗收合格后進行，鋪設前應平整場地，清除一切尖角雜物，填平坑凹，按要求修好坡面，鋪設過程中，作業(yè)人員不應穿硬底鞋及帶釘?shù)男?，不準吸煙。不準直接在復合土工膜上卸放砼護坡塊體，不準用帶尖頭的鋼筋作撬動工具，嚴禁在復合土工膜上敲打石料和一切引起土工膜損壞的施工作業(yè)。土工膜鋪設面上禁止隨意拋擲硬物，尤其是尖銳物體。

土工膜與支持層之間壓平貼緊，避免架空。鋪設前對規(guī)整的底板和邊坡采用對應的完整尺寸，在邊坡轉(zhuǎn)彎部位需要考慮土工膜的裁切形狀，接縫應與最大拉力方向平行，坡面彎曲處特別注意剪裁尺寸務使妥貼。建筑物凸出的位置按廠家要求的方法做好止水處理。

鋪放應在干燥和暖天氣進行。一次鋪設長度宜控制在30～50m，鋪設時應自然松弛，不應過緊，以便拼接和適應氣溫變化或變形影響，并與支持面貼實，不得出現(xiàn)褶皺，同時做好土工膜的固定。

復合土工膜拼接方式采用熱熔焊法，焊縫搭接寬度不小于10cm，采用雙焊縫搭焊，并嚴格控制焊接質(zhì)量，焊縫搭接面不得有污垢、積水、砂土等影響焊接質(zhì)量的雜質(zhì)存在，焊縫處土工膜應熔結為一個整體，避免虛焊、漏焊、超量焊及切邊等現(xiàn)象。聯(lián)結的土工膜必須搭接平緩、舒展。施工時如發(fā)現(xiàn)損傷應立時進行修補，現(xiàn)場嚴禁防火。施工機械、車輛設備禁止碾壓土工膜。土工膜鋪開過程注意及時排氣。復合土工膜鋪設完畢、未澆筑砼前，應在土工膜的邊角和壩坡頂、底腳處每一個角2～5m放一個20kg左右的砂袋扎緊，以防被風掀起。

鋪設完成后的土工膜上應盡快完成上保護層的施工。正在鋪設的邊坡如圖5所示。

圖5　邊坡鋪設

3.6土工膜保護層施工

在水池基底，土工膜上層夯填80cm厚壤土墊層。在邊坡迎水面基礎處理及防滲措施中原土翻夯、水泥土墊層及復合土工膜與池底相同，而土工膜上面鋪40mm厚的M10水泥砂漿墊層，再鋪設M10水泥砂漿砌8cm厚的C20砼預制塊。

4　施工質(zhì)量的過程控制

4.1按照標準，建立質(zhì)量保證體系

為了確保工程質(zhì)量，項目部根據(jù)水池基礎處理工程具有工程量大、工藝新的特點，成立了質(zhì)量管理領導小組，由項目經(jīng)理擔任質(zhì)量管理領導小組組長，總工程師擔任副組長，其他副項目管理及科室主要負責人為領導小組成員。各施工班組亦相應確定班組長為質(zhì)量管理責任人，從上到下形成了全方位的質(zhì)量管理網(wǎng)絡。項目經(jīng)理、各科室負責人和各班組長均按月簽訂《質(zhì)量責任書》，在責任書中明確規(guī)定月質(zhì)量目標、職責與權限以及獎懲措施等。

確保質(zhì)量體系有效運行。水池工程施工過程中，項目總工程師為貫徹標準真正落實到責任人，定期組織項目部相關人員對項目質(zhì)量體系的運行情況進行檢查、指導和監(jiān)督，跟蹤檢查，較好地防止了不符合項的發(fā)生。

4.2依據(jù)規(guī)范，建立了工程技術管理體系

為了充分發(fā)揮質(zhì)量管理系統(tǒng)的作用，對重大技術問題超前研究，制定預控措施，重點部位明確質(zhì)量責任人，制訂了一系列有針對性的技術管理規(guī)章制度，從而更好地發(fā)揮了技術對工程質(zhì)量的先導作用。

4.3成立QC領導小組，不斷探索新的施工工藝

在施工技術和施工管理上的創(chuàng)新是永無止境的。水池工程項目部施工的管理過程科學組織，合理安排，如每一道工序施工都要有兩個以上的方案優(yōu)選而來。施工中施工工藝的優(yōu)化和選擇往往可以杜絕質(zhì)量通病，又可以降低成本，縮短工期。如對自然土進行開槽注水預浸，提高土的含水率使其在攤鋪、碾壓時含水率達到最優(yōu)，還有在土工膜的邊角用沙袋壓住，避免被風掀起等。這些在施工技術和施工管理上的創(chuàng)新都是QC小組的日常工作，也是項目部在施工管理過程中工作安排和決策的依據(jù)。

4.4健全施工質(zhì)量檔案，建立質(zhì)量責任追究制

為了全方位抓好施工質(zhì)量的監(jiān)督、控制和管理，認真組織施工全過程質(zhì)量控制網(wǎng)點的實施，項目部動用計算機進行施工質(zhì)量檔案管理。根據(jù)質(zhì)量體系標準建立了一套混凝土施工全過程跟蹤、追究辦法。

5　結束語

新堡子新建水廠調(diào)蓄水池的濕陷性基礎處理措施及防滲措施如：原土翻夯、基礎土體壓實度、大面積土工膜鋪設等對施工組織提出很高要求，本論述對施工過程的重點措施做簡單總結，對類似的工程施工具有參考意義。

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TU444

A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.09.017

2016-6-8

常偉（1979-），男，漢族，甘肅會寧人，大學本科，工程師，主要從事供水工程建設管理工作。