代縣滹沱河河道治理工程土方填筑施工技術(shù)探討

劉紅文

(山西省代縣滹沱河濕地公園服務(wù)中心，山西 忻州 034200)

1 項(xiàng)目背景

代縣滹沱河濕地公園工程由代縣滹沱河河道治理一期工程和滹沱河濕地公園二期工程組成。工程位于滹沱河北岸代縣城區(qū)段，總投資2.86億，全長(zhǎng)2300m，寬約300m，由滹沱河搶險(xiǎn)道路及延伸工程、滹沱河堤防工程(分2期)、人工湖工程、綠化灌溉工程、堤防美化工程、關(guān)溝河堤防(漿砌石)工程、二虎寺河堤防(漿砌石)工程、景觀工程、鋼壩閘工程等11個(gè)工程部分組成。

2 堤基工程地質(zhì)

河堤主要工程地質(zhì)問(wèn)題為地基土液化、地基不均勻變形、施工涌水等。

2.1 地基液化

據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)第4.3.3條對(duì)擬建場(chǎng)地15.0m深度范圍內(nèi)飽和粉土和砂土進(jìn)行液化初判，地基存在液化可能，因此，進(jìn)一步采用《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)第4.3.4條標(biāo)貫試驗(yàn)判別法進(jìn)行判定，判別方法如下：根據(jù)地質(zhì)勘察計(jì)算結(jié)果可知，地基土存在液化，地基液化等級(jí)北岸河堤堤基土多屬?lài)?yán)重；南岸河堤堤基土在雁靖橋以東屬輕微-中等，在雁靖橋以西屬?lài)?yán)重。

2.2 地基滲漏

勘探深度(即地表下18m深度)內(nèi)地層巖性主要為級(jí)配不良砂層，無(wú)相對(duì)隔水層，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔注水試驗(yàn)，其滲透系數(shù)平均值為3.51×10-4cm/s，屬中等透水層，地基土存在滲漏問(wèn)題。

2.3 地基土承載力

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)原位測(cè)試結(jié)果，并結(jié)合地區(qū)建筑經(jīng)驗(yàn)綜合考慮，各層地基土的承載力地質(zhì)建議值如下表1所示。

表1 各層地基土的承載力地質(zhì)建議值

2.4 基礎(chǔ)底面與地基土的抗剪強(qiáng)度

根據(jù)土工試驗(yàn)資料，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，堤基礎(chǔ)底面與不同地基土之間的摩擦系數(shù)地質(zhì)建議值如下：與砂層地基0.40-0.45；與低液限粉土地基0.25-0.30。

2.5 地基不均勻變形

堤、壩基地層巖性部分為第四系全新統(tǒng)沖積低液限粉土、級(jí)配不良砂，部分為人工堆積土，由于堤基沿線地基地層巖性的不同，加之同一種巖性?xún)?nèi)結(jié)構(gòu)、顆粒組成等的差異，存在地基不均勻變形問(wèn)題。

2.6 施工涌水

地下水位埋深極淺，局部出露于地表，存在施工排水問(wèn)題。

3 土方填筑

3.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)

土方填筑主要涉及滹沱河堤壩工程和滹沱河河道治理綠化灌溉工程，共計(jì)填筑土方量91.2萬(wàn)m3，其中代縣滹沱河堤防工程，全長(zhǎng) 2300m，東起二虎寺河口，西至雁靖大橋，設(shè)計(jì)壩頂寬10.2m(6.25m堤壩搶險(xiǎn)道路+2.95m人行道+1m堤壩路肩)，壩高2.24m，里背水面邊坡1∶2.5，迎水面邊坡1∶4，迎水面邊坡采用生物植草防護(hù)。原有壩高1.5m，頂寬3m，坡比與現(xiàn)設(shè)計(jì)相同，土方填筑6.3萬(wàn)m3，具體情況如圖1所示。

圖1 堤防工程橫斷面示意圖

3.2 土料選擇情況

滹沱河河堤壩料廠選定為北關(guān)村土場(chǎng)，通過(guò)取樣，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室做試驗(yàn)，得出土料的最大干密度為1.70g/cm3，最優(yōu)含水量14%，控制含水率為12-16%，規(guī)范要求壓實(shí)度取90%。滹沱河河綠化灌溉工程土方部分為大面積填筑，填方面積為47.4萬(wàn)m2(南北寬約200-300m，東西長(zhǎng)約2000m)，填方高度在1.42-2.68m之間，經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算平均填筑高度為1.79m?？偺钪练搅?4.8萬(wàn)m3。土方料場(chǎng)選定3個(gè)(西關(guān)村、撲村、西北街村)，通過(guò)取樣，做出實(shí)施室，得出土料的最大干密度為1.72g/cm3、1.74g/cm3、1.72g/cm3，最優(yōu)含水量13%、14%、14%，控制含水率控制為11-17%，均為低液限黏土，設(shè)計(jì)要求壓實(shí)度為90%。

4 土方填筑施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 土方填筑試驗(yàn)段

2014年，施工單位組織人員在搶險(xiǎn)路南側(cè)進(jìn)行了土方填筑試驗(yàn)段施工，長(zhǎng)度60m，寬度10m，內(nèi)外坡度1∶2進(jìn)行了土料填筑攤鋪、碾壓試驗(yàn)，施工機(jī)械選用50裝載機(jī)、平地機(jī)、16T單輪壓路機(jī)、灑水車(chē)等，虛鋪土層厚度分別選取30、40四種，含水率12%、14%、16%三種，碾壓遍數(shù)4次、6次、8次(靜后2遍+振動(dòng)n-2次)，行走速度2-4km/h，共作27組數(shù)據(jù)，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理審核，確定施工參數(shù)如下：松鋪厚度30cm，碾壓6次(靜壓2遍，振動(dòng)4遍)，含水率控制最佳含水率上下3%之間[1]。

4.2 滹沱河堤壩土方填筑

滹沱河堤壩土方填筑工程分為兩個(gè)作業(yè)面進(jìn)行施工填筑，一個(gè)作業(yè)面是關(guān)溝河河口至二虎寺河口段長(zhǎng)1.2km，另一個(gè)作業(yè)面是關(guān)溝河河口至雁靖大橋西長(zhǎng)1.1km，各配備16T壓路機(jī)1個(gè)，50裝載機(jī)1臺(tái)，立式打夯機(jī)1臺(tái)、平地機(jī)共用。

4.2.1 基面清理與平整

壩基填方邊界要超出設(shè)計(jì)邊線以外50cm，填方邊界內(nèi)的垃圾，有機(jī)物殘?jiān)霸孛嬉韵轮辽?0-20cm內(nèi)的草皮、農(nóng)作物的根系和表土(或有機(jī)質(zhì)含量>2%以上)都應(yīng)予以清除，包括原有堤壩表面也一樣進(jìn)行清理，并將填方范圍內(nèi)的坑穴填平夯實(shí)?；嫫秸髨?bào)驗(yàn)，要求壓實(shí)度在85%以上，檢查無(wú)誤后立刻填筑。若是無(wú)法立即施工，需落實(shí)基面保護(hù)，不得行駛重型車(chē)輛，不得讓河水灌入，保持潔凈等。壩基底清理后，同時(shí)提交新的填方橫斷面圖給監(jiān)理工程師，以此作為土方計(jì)量支付的依據(jù)，每50m 繪制一斷面[2]。

4.2.2 鋪料與碾壓

鋪料時(shí)均采用退鋪法，自卸汽車(chē)在已實(shí)壓的層面上后退卸料，然后用50裝載機(jī)推平，人工配合，平地機(jī)刮平，16T單光輪壓路機(jī)(振動(dòng))碾壓，壓路機(jī)行駛速度控制在2-4km，靜壓2遍，再予以4次振動(dòng)壓實(shí)，效果最佳。壓路機(jī)后碾壓不到的位置，人工夯實(shí)，選用立式振動(dòng)夯，配以連環(huán)套夯法，夯跡夯1/3，行壓行1/3，夯跡搭壓寬度≥1/3夯徑，人工夯實(shí)時(shí)，松鋪土方厚度為10-15cm。壓路機(jī)碾壓時(shí)采用直線往返錯(cuò)距式碾壓，且行走方向平行于壩軸線，輪跡重疊大于輪寬的1/3，即>80cm，分段作業(yè)碾壓時(shí)，作業(yè)面之間的碾壓搭接分為兩種情況：一是與壩軸線相平行時(shí)，寬度≥50cm；二是與壩軸線相垂直時(shí)，寬度≥3m。分段填筑時(shí)，各段土層設(shè)標(biāo)志，不得漏壓，上、下層分段位置錯(cuò)開(kāi)≥2m[3]。

氣候干燥，在鋪筑前邊灑水邊壓實(shí)表面，以免土層水分過(guò)快蒸發(fā)，注意不得在表土干燥的情況下鋪新土。鋪土碾壓、檢驗(yàn)應(yīng)連續(xù)作業(yè)，且松土最好不過(guò)夜，壩體下一層碾壓合格后在上層土鋪輔料前，用拖拉機(jī)帶齒耙進(jìn)行刨毛處理(景區(qū)土方填筑不需要此工序)，以利上下層結(jié)合連接良好。

必須按壩面平行線分層控制填筑高程，填方作業(yè)時(shí)分層(30cm)攤鋪碾壓，以保證壩體土方壓實(shí)度。在鋪設(shè)每層填料時(shí)，寬度超過(guò)壩體設(shè)計(jì)寬度50cm，以備后期修整，超出部分每填筑1m高時(shí)用反鏟挖掘機(jī)粗略剝坡。

4.2.3 新舊壩體結(jié)合施工

新填筑壩體與舊壩體結(jié)合部位是整個(gè)堤壩土方填筑施工時(shí)的重點(diǎn)控制部位，需嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行，防止開(kāi)裂。對(duì)舊壩體沿縱向挖成臺(tái)階，寬度>1m，高度為25cm左右，且向內(nèi)傾斜2%左右，以便于新填筑壩體結(jié)合良好。

4.2.4 雨天、汛期施工

雨天施工時(shí)要符合以下要求：施工時(shí)要時(shí)常關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，根據(jù)天氣預(yù)報(bào)及時(shí)做出相應(yīng)的施工布置。遇有即將下雨的情況，需縮短流水作業(yè)段的長(zhǎng)度，及時(shí)攤鋪、平整土料，降雨前將土方碾壓成光面，且形成向外的坡度，以保證排水暢通，并防止水流聚集。雨后要做好壩面保護(hù)工作，嚴(yán)禁施工車(chē)輛、機(jī)械等行駛損壞原有壩面。雨后復(fù)工時(shí)要徹底排除壩體表面積水，并視土體含水率情況，主要處理措施包括：翻松、晾曬、摻灰等，不得在積水、泥濘、重型車(chē)輛行駛的壩面上未經(jīng)處理直接進(jìn)行填土。

本工程因工期在3-6月期間，重點(diǎn)要保證在汛期來(lái)臨前，壩體填高到1.5m以上，以防止洪水帶來(lái)?yè)p失。

4.2.5 施工檢測(cè)

土方材料應(yīng)每5000m3或在土質(zhì)變化時(shí)取樣送往試驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，按土工試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行顆粒分析、含水量、液限、塑限、有機(jī)質(zhì)含量、標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)。每一層土體碾壓完成后，應(yīng)用灌砂法取樣測(cè)定壓實(shí)度，取樣位置為壓實(shí)層下部1/3處。每次檢測(cè)的作業(yè)面不應(yīng)過(guò)小，機(jī)械筑堤、人工筑壩時(shí)分別≥600m2、≥300m2，一般按每2000m24處進(jìn)行取樣試驗(yàn)，或200-500m3取樣1次進(jìn)行檢測(cè)。壓實(shí)度按照90%來(lái)進(jìn)行控制，每層壓實(shí)度檢測(cè)合格后方可進(jìn)行下一層施工。

壩體填筑到最后一層時(shí)，用挖掘機(jī)進(jìn)行削坡，并人工配合，其寬度、高程軸線偏差，檢查方法、檢查頻率應(yīng)符合表2要求。

表2 壩體填筑檢查方法

4.2.6 施工質(zhì)量問(wèn)題處理

土體壓實(shí)施工時(shí)，要求無(wú)漏壓、干松層、彈簧土、剪力破壞等問(wèn)題，一旦發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，具體處理方法如下：①干松層：換土或加水碾壓；②漏壓：補(bǔ)壓；③彈簧土、剪力破壞：挖除后換填；④光面：刨毛處理。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，代縣滹沱河治理工程土方填筑部分工程量較大，施工作業(yè)面多。但各施工隊(duì)、各部門(mén)之間配合嫻熟、工序銜接緊湊平順，施工機(jī)械配備保養(yǎng)良好等都為工程進(jìn)度提供了很好的保證。經(jīng)驗(yàn)豐富的施工隊(duì)伍、健全的管理體系也為工程質(zhì)量提供了可靠的保障。但同時(shí)在施工中也發(fā)現(xiàn)了很多的問(wèn)題，如施工車(chē)輛在施工高峰時(shí)對(duì)周邊道路交通造成較大的壓力；施工車(chē)輛揚(yáng)塵較大對(duì)附近居民的生活造成影響等。希望在以后的工作中能吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，把工作做的更加細(xì)致，更加完美。