南水北調中穿渠建筑物及渠道土方填筑質量控制

王瑞 楊英鴿 袁靚 琚龍昌 袁賓

【摘要】土方填筑是水利、建筑施工中重要的施工環節，本文以規范文本為依據結合南水北調水工建筑物、渠道土方回填施工為平臺，詳細闡述了土方填筑應注意的幾個問題。從土料的選擇、檢測的質量控制，到回填面的清理，回填土的工序控制，針對排水工程周邊回填、各種管道穿堤建筑物周邊回填，跨渠建筑物與渠堤交界處回填以及退水閘、分水閘與總干渠渠底和邊坡的結合部位填筑等的特殊要求，從監理控制、施工質量等方面進行了有益的探討，具有實用性、可操作性的描述，為今后的土方填筑施工起到了示范作用。

【關鍵詞】土料含水率；碾壓試驗；結合面；隱蔽工程

NORTH buildings and drainage channels to wear earth filling quality control

Wang Rui1Yang Ying-ge1，Yuan Liang2，Ju Long-chang1，Yuan Bin1

（1.Henan Provincial People's Victory Canal AuthorityXinxiangHenan453731；

2.Henan Province Mine Construction Engineering （Group） Co.， LtdZhengzhouHenan450007）

【Abstract】Earthwork water conservancy， construction of an important part of the construction， the paper specification text is based on binding NORTH hydraulic structures， channel backfilling construction platform， elaborated on several issues earthwork should be noted. Soil material selection， quality control testing， to clean up the surface of the backfill， backfill process control， drainage works for the surrounding backfill， backfill around the building Chuandi various channels， cross drainage and canal bank building at the junction and backfilling sluice， sluice gate and the special requirements of the total binding site of channel bottom slope and filling like， from the supervision and control of construction quality and other aspects of a useful discussion， practical， workable description for future earthwork construction played an exemplary role.

【Key words】Soil material moisture content；Compaction test；Binding surface；Concealed work

1. 填筑材料與試驗檢測

土場土料或開挖土料須送有資質的實驗室進行擊實試驗和有關土工試驗，試驗檢測指標以設計要求或設計圖紙為準，只有符合設計要求的土料才能用于土方填筑。

1.1一般性粘土：檢測粘粒含量、塑性指數、有機質含量、水溶鹽含量及填筑后的滲透系數、填筑壓實度、填筑厚度等指標均按照設計圖紙及設計通知進行控制。

1.2低壓縮性土：采用土夾石，土類為中、重粉質壤土，石料為碎石或卵石，石料占總重量的30～35%，石料粒徑控制在20～100mm，壓縮系數不大于0.1MPa-1，滲透系數K<1×10-5cm/s。

1.3高塑性粘土：要求液限WL>35%，塑性指數IP=15～20。

1.4混合砂礫料：級配Cu<5的土稱為均粒土，級配不良；Cu越大，表示粒組分布范圍比較廣。Cu≧5，Cc=1～3 土級配良好，但如Cu過大，表示可能缺失中間粒徑，屬不連續級配，故需同時用曲率系數Cc來評價。施工時混合砂礫料最大粒徑不大于15mm，要求滿足濾土和排水要求，級配粗砂指標應根據回填土顆分曲線進行確定。

1.5水泥土：要求水泥選用42.5普通硅酸鹽水泥，摻量質量比為10%或15%，壓實度不小于98%和（渠道暗渠、渠道倒虹吸、）壓實度為100%，所摻土料為中、重粉質壤土，有機質含量不大于5%，水溶鹽含量不大于3%，混合料含水量控制在土料最優含水量的-2%～+3%偏差范圍內。

1.6倒虹吸管身回填料，要求相對密度不小于0.75，卵石粒徑不大于碾壓厚度的2/3。級配砂回填（如果設計有指標，依據設計指標，如果沒有也應達到級配良好）。

2. 土方填筑質量控制

穿堤建筑物周遍土方回填主要包括：排水工程周邊、各種管道穿堤建筑物物周邊，跨渠建筑物與渠堤交接處，以及退水閘、分水閘與總干渠渠底和邊坡的結合部位填筑等。按照設計要求，建筑物周邊回填壓實度不小于100%，其余為不小于98%。

2.1開始進行建筑物周邊回填前，必須認真審閱施工圖紙，理解不同部位填筑不同土料（指一般性粘土、低壓縮性土和高塑性土等）的設計意圖，并嚴格按照設計圖紙和設計要求來控制施工質量。

2.2土方填筑工程開工前，承包商應按照監理批準的碾壓試驗方案，對土料進行與實際施工條件相仿的現場生產性碾壓試驗。施工單位必須上報建筑物周邊回填施工方案，包括碾壓試驗方案、碾壓試驗成果報告、碾壓施工方案，應熟悉和了解經監理部批復的施工方案。

2.3監理質量控制要點及旁站點：土方回填控制要點有基礎面處理、碾壓試驗、填筑土厚度及其建筑物接觸面處理等。根據工程的實際情況，設立的旁站部位是建筑物工程周邊回填、各種管道穿堤建筑物周邊回填、跨渠建筑物與渠堤迎水面交接處土方回填以及退水閘、分水閘與總干渠渠底和邊坡的結合部位的填筑，特別注意對易引起滲漏、凍融、沖刷、汽蝕等工程部位的質量控制。

3. 基面清理與驗收

填筑必須在填筑面清理和基礎處理完成并經“三檢”質量合格，報監理部組織隱蔽工程驗收。

3.1穿堤建筑物回填前的檢查內容。

（1） 回填的建基面是否進行了地質描述；

（2） 建筑物兩側的回填寬度是否滿足設計及碾壓振動設備作業要求；

（3） 現場配備的碾壓振動設備能否保證設計指標；

（4）回填材料的準備或拌制設備是否符合要求；

（5） 建筑物質量缺陷是否已處理完畢并通過驗收；

（6） 穿堤建筑物的頂部設計有無排水盲溝、碎石墊層等透水設施，如有，是否采取了防滲措施。

檢查完畢后，檢查人員要簽字確認，建管單位要印發檢查紀要，該紀要作為建管文檔存檔。

3.2建立穿渠建筑物兩側回填全程錄象、存檔制度。

穿渠建筑物從回填開始到回填完成，施工單位必須安排質量管理人員，配備攝像機全程跟蹤錄象，包括基礎處理過程、建筑物兩側途刷泥漿過程、回填攤鋪過程、振動壓實過程、現場取樣檢測過程等各環節都要攝錄。監理工程師的工作日志中，要記錄施工單位的攝錄情況，如發現施工單位回填不攝錄，不得允許其繼續施工。相關錄象材料應按電子文檔要求制作成竣工資料，工程驗收時進行移交。

4. 建筑物基坑開挖要求開挖寬度和開挖邊坡符合設計要求

4.1回填基礎面填筑前必須清除表層草皮、樹根、建筑垃圾以及其他廢渣等雜物，保證填筑面清理到開挖時的原狀基面。在進行大面積填筑前，應先將填筑范圍內的坑、溝、槽等按填筑要求進行回填處理。

4.2回填邊坡的清理也應清除表層草皮、樹根，建筑垃圾以及其他廢渣等雜物，并對雨淋溝和孔洞按照設計和規范要求進行填堵。

4.3巖石邊坡不允許有明顯的局部倒坡且無松動巖石等，局部凹洞宜先行進行填堵，不方便使用土料填筑的凹部，可用砂漿封堵。

4.4與混凝土建筑物面相結合部位回填前，進行混凝土外觀質量檢查，處理好混凝土缺陷，如錯臺、掛簾、蜂窩、孔洞、爛根以及拉筋孔封堵已按相關要求和規定處理完畢，并通過驗收。

4.5在土方回填前，應對基礎面進行碾壓、夯實，并調整填筑基面含水量至適宜含水量，回填基面處不得存有明水，有滲水時應采取抽排水措施，保證填筑質量。

5. 以工序控制為措施，保證填筑質量

5.1施工過程中對一般性粘土、低壓塑性土、高塑性土、混合砂礫料、級配粗砂、水泥土進行檢驗，并檢測滲透系數、壓縮系數等指標是否滿足設計要求。

5.2一般土料含水率與最優含水率的允許偏差應在-2%～+3%的范圍內；高塑性粘土含水率控制在大于最優含水率1%～3%。如果含水率不在控制范圍，應進行翻曬或灑水；

5.3鋪料厚度、土塊大小控制在規定的范圍內，鋪土厚度要求采用畫線或拉線繩的方法進行控制，低壓縮性土在拌和時，石料的粒徑和摻和量應滿足設計要求。已鋪土料表面在壓實前被曬干時，應灑水濕潤，控制填筑土料的含水量，以利充分壓實；碾壓遍數和碾壓機具規格、重量、振動頻率等應與碾壓試驗成果一致，不得漏碾、欠碾或過碾。

5.4土料應分層回填，分層碾壓；注意機械碾壓和人工碾壓鋪土厚度的不同，靠近邊角人工填筑厚度不大于20cm。取樣檢測點要涵蓋邊角部位。當基礎面起伏不平時，應按照水平分層由低處開始逐層填筑，不得順坡填筑。分段填筑時，作業面不應過短，盡量減少填筑段接頭。若段與段之間不可避免出現高差時，應以斜坡面連接，坡度不陡于1：3，高差大時宜用緩坡。相鄰碾壓軌跡及相鄰材料連接處的碾壓至少應有0.5m的搭接，不允許漏碾；垂直渠軸線的堤身接縫碾壓時，應跨縫搭接碾壓，寬度不小于3.0m。

5.5機械碾壓不到的部位，應輔以夯具夯實，夯實時應采用連環套打法，夯跡雙向套壓，夯壓夯1/3，行壓行1/3；分段、分片夯實是，夯跡搭壓寬度應不小于1/3夯徑。應優先考慮采用凸塊振動碾，當因場地狹小采用其它小型夯實機械時，應減小鋪土厚度。鋪料與碾壓工序宜連續進行，填筑層檢驗合格后因故未繼續施工，因擱置較久或經過雨淋干濕交替使表面產生疏松層時，復工前應進行復壓處理。

5.6雨天應停止粘性土填筑施工，及時對填筑作業面進行（平碾）壓實封閉，并做成中央凸起向兩邊傾斜。雨量較大時，應做好回填基坑的降排水工作，已填筑土方不允許較長時間受水浸泡。填筑面在下雨時不宜踐踏，并應嚴禁車輛通行。雨后恢復施工，填筑面應經晾曬、復壓處理，必要時應對表層再次進行清理，并待質檢合格后及時復工。

5.7如填土出現彈簧土、層間光面、層間中空、松土層或剪力破壞現象時，應根據情況及時認真處理，并經檢驗合格后方可進行下道工序，冬季禁止在負溫下進行填筑施工。

6. 建筑物周邊回填質量的控制

6.1建筑物周邊回填土方，宜在建筑物強度達到設計強度50%～70%的情況下施工。填土前，應清除建筑物表面的乳皮、粉塵及油污等；對表面的外露鐵件割除，如模板對銷螺栓等，對鐵件殘余露頭需用水泥沙漿覆蓋保護。

6.2填筑時，須先將建筑物表面濕潤，涂刷兩道粘土泥漿，涂刷時應邊涂泥漿、邊鋪土、邊夯實，涂漿高度應與鋪土厚度一致，涂層厚宜為3mm～5mm，并應與下部涂層銜接，嚴禁泥漿干固后再鋪土、夯實。制備泥漿應采用塑性指數Ip大于17的粘土，泥漿的土水重量比可用1：2.5～1：3.0。

6.3建筑物及建筑物構件兩側填土時，應保持均衡上升，貼邊填筑宜用夯具夯實，鋪土層厚度宜為15cm～20cm。對檢測儀器、電纜、光纜應采取保護措施。

6.4不同回填土料必須嚴格按照設計圖紙進行分區回填，兩種不同回填土料接觸面應為1：3斜坡搭接過渡。

6.5低壓縮性土回填時，要求石料摻和比例符合設計要求，土石拌和均勻，填筑時不得出現粗骨料架空現象?；旌仙暗[料、級配粗砂使用前，施工單位應檢測其級配組成，并驗算其反濾、排水指標是否滿足設計要求，最后指標應根據回填土顆分曲線進行確定。在挖裝和鋪筑過程中，應防止粗細顆粒分離（宜在挖裝前灑水，保持其潤濕狀態，以免顆粒分離），防止雜物與其它料物混入。對已碾壓合格的反濾層，應做好防護，一旦發生土料混雜，則必須清除。

6.6級配粗砂層（反濾層）斷面較小，在壓實過程中，應與其相臨的防滲土料、砂礫料或過渡料等一起碾壓。在級配粗砂（反濾層）施工時，其相臨的防滲土料、砂礫料或過渡料等不得侵占級配粗砂（反濾層）的填筑區域。

6.7混凝土構件（倒虹吸管、翼墻、閘室邊墻、齒墻等）附近及頂部0.5m厚度范圍（可通過力學計算確定厚度值）內填土，必須用小型機具壓實。

6.8跨渠橋梁的樁基、橋臺等周邊回填時，應按圖紙和設計要求將回填坑周邊進行削坡處理，當設計沒有具體要求時，應按照邊坡不陡于1：1.5進行削坡后再進行分層回填。

7. 渠道土方填筑質量的控制

必須嚴格按照要求開展施工工藝試驗，并按照規程規范要求和批準的碾壓試驗方案進行施工作業。

7.1土料及碾壓試驗按照設計和規范要求（設計和規范見表1）：

（1）《在碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001）和《水利水電工程天然建筑材料勘察規程》（SL251-2000）中，這些要求都是強制性條文。

（2）注意：由于渠道工程的特殊性，戰線長，土料料源可能存在較大變化，在施工過程中要注意觀察土料性質是否符合設計要求，及時進行試驗檢測（高塑性粘土見表2）。

（3）塑限和液限實際就是含水率的概念，一個是可塑的下限含水率，一個是可塑的上限含水率。要求的目的就是為了保證粘粒含量多，可塑范圍不能太小（塑性指數大于15），不可單純理解高塑性土就是含水率大。

7.2碾壓試驗。

碾壓試驗的主要目的是確定達到設計填筑標準的壓實方法。需要確定的參數主要有機械參數（機械型號）和施工參數（鋪土厚度、碾壓遍數、行車速度、粘土的含水率），以及碾壓后滲透系數、壓縮性、抗剪強度等指標檢測，其目的是對成品的檢驗是否達到設計指標。

7.3土方填筑技術要求。

（1）土方填筑按照常規的要求劃分為結合面處理、卸料及鋪填、壓實和接縫處理四個工序。

基面表層樹木、草皮、樹根、垃圾、棄土、淤泥、腐殖質土、廢渣、泥炭土等不合格土全部清除。清理邊界符合設計要求（基面邊線外50cm），清基厚度一般為30～50cm。不合格土全部清除，對粉土、細砂、亂石、危巖、坡積物、殘積物、坑、槽、井等處理應符合設計要求。

（2）注意：在驗收回填前，有基礎處理的部位必須完成基礎處理的驗收工作；基礎處理的各種鉆坑、探坑要按照要求處理完成；基礎面原狀土取樣；在填筑之前，采用不小于10t的振動碾，碾壓不小于5遍。

對各種工程而言，基礎清理及處理均為重要（或一般）隱蔽工程，須經過設計、地質、建管、監理、施工方多方聯合驗收方能確定其合格與否或質量等級。

7.3.1結合面處理。

（1）結合面在這里指上下層鋪土結合層面處理。鋪土與巖面以及混凝土面結合的處理。上下層鋪土結合層面要求，表面基本平整，無團塊、無松土，禁止撒入砂粒、雜物以及車輛在層面上重復碾壓，表面濕潤均勻，無積水，無空白、均為毛面。

（2）注意：若驗收合格后又經雨淋，應排出積水，重新作刨毛處理，負溫下禁止施工，冬季溫度雖然回升到正溫，仍應檢查填筑面上的冰雪是否清除干凈。結合面處理為關鍵工序之一，注意天氣預報，并及時提醒施工單位。

（3）在巖面以及混凝土面鋪土的要求，巖石、混凝土表面要清理干凈，回填面潤濕，無局部積水，均勻涂刷泥漿液，泥漿制備應采用塑性指數大于17的粘土，濃度1：2.5～1：3重量比拌制，回填及時，無風干現象，嚴禁泥漿干涸后鋪土和壓實。

（4）注意：混凝土建筑物外露的鐵件（如模板對拉螺栓等）要割除，必要時對鐵件殘余用水泥砂漿覆蓋保護。

7.3.2卸料及鋪填。

（1）回填土料要求：粘粒含量、含水量、土塊粒徑滿足設計要求。按照《堤防工程施工規范》10t～16t振動碾最大土塊限制粒徑為≤15cm。具體的最大土塊限制粒徑根據《堤防工程施工規范》確定。（土塊是指可碾壓碎的含水量適宜的土塊，而不是很干的僵土塊，僵土塊在粘性較大的土料翻曬過程中很容易出現，因此粘性較大的土翻曬和打碎和碾壓要及時）。

（2）卸料與攤鋪要求：應采用進占法卸料，及時平料，施工面平整，鋪土厚度要求采用畫線或拉線繩的方法進行控制。（施工面不平整就無法保證上層鋪料厚度不超標），層次清楚、上下層分段位置錯開。攤鋪后的土料厚度均勻、無粗顆粒集中、邊線基本整齊。（對特殊情況下可以少量使用后退法卸了料，但必須做好基面防護的措施，車輪碾壓部分應及時采取拋毛等措施，滿足結合面質量要求。

（3）注意：對占壓堤身斷面的臨時坡道進行鋪料前，應將已板結的老土刨松，與新鋪土料統一按填筑要求分層壓實。超寬填筑量按照規范要求宜為30cm。鋪料厚度應采取定點測量、插標桿、堆土堆等方法控制，用鋼釬挖深、測量高程，計算土料方量等方法檢查鋪料厚度。

7.3.3壓實。

（1）首先做碾壓試驗，根據碾壓試驗的各項指標、碾壓試驗的成果報告控制土料的碾壓。要求從低洼處開始填筑碾壓，盡早將填筑面找平，當大面高程一致后，應分段填筑，各段應設立標志，以防漏壓、欠壓和過壓（含水量偏大最忌諱過壓），上下層的分段接縫位置應錯開。分段、分片碾壓時，相鄰作業面要保證搭接碾壓寬度，平行堤軸線不應小于0.5m ，垂直堤軸線方向不小于3m。機械碾壓不到的部位，應輔以夯具夯實，夯實時應采用連環套打法，夯跡雙向套壓，夯壓夯1/3距離，行壓行1/3距離。人工填筑，要求鋪土厚度15～20cm，土塊粒徑≤5cm等。碾壓時的行車速度按照碾壓試驗確定的參數進行。碾壓效果要求得到無漏壓、表面平整、無彈簧、起皮脫空和剪力破壞。

碾壓后取樣時在干密度試驗檢測報告中要寫明取樣樁號、高程，其目的是為了當發現有不合格樣時進行有目的的局部補壓。

（2）注意：含水量合適判斷，碾壓前，目測、手測法：采用手握成團，落地分散；現場碾壓過程種判斷土料含水量高低的方法，應該是在碾壓完成后凸塊碾的凸塊能進入土壤2/3左右比較合適，如果凸塊全部進入土壤說明含水量太高；如果凸塊進入土壤很淺，說明含水量太小。碾壓時一定重點關注臨水邊的超寬碾壓問題，確保削坡后坡面的干密度能夠滿足設計要求，這對于后續混凝土襯砌質量至關重要，容易引起不均勻沉陷造成襯砌混凝土破壞。

7.3.4接縫處理。

（1）碾壓施工分段連接及新老渠堤連接要求以斜面連接，各種橫縫連接的坡度采用1：3～1：5，高差大時宜用緩坡。包括不同標段之間的填筑連接。土堤與巖石岸坡相接時，巖石削坡后不宜陡于1：0.75。在土堤的斜坡結合面上填筑時，應隨填筑面上升進行削坡，并削至質量合格層，削坡后應控制好結合面的含水量，邊刨毛，邊鋪料壓實。

（2）橫向接縫碾壓應采用跨縫搭接碾壓方式，搭接寬度不小于3m。

土堤與建筑物相接時應注意建筑物混凝土強度達到設計50%～70%時方可回填土料，清理混凝土表面及殘余鐵件涂刷泥漿，建筑物兩側填土應均衡上升，避免碾壓時建筑物工程出現位移，在最初開始填土時尤為重要。一般和剛性建筑物附近的填土應使用上限含水量，有設計要求使用高塑性土回填的部位應填筑高塑性土。

參考文獻

[1]《堤防施工規范》（SL260-98）.

[2]《碾壓式土石壩施工規范》（ DL/T5129-2001）.

[作者簡介] 王瑞，籍貫：河南新鄉市人，職稱：高級工程師，目前從事灌區工程建設管理、規劃設計工作。