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）

蓄水池工程是農村供水工程的骨干工程。濕陷性黃土具有特殊的性質，濕陷性黃土地區建設大容量蓄水池基礎處理和防滲措施是工程質量控制的關鍵，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，通過建立質量體系和質量管理小組對施工過程控制關鍵參數指標，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鎮生活和農業灌溉用水。在引洮供水一期工程冬季停水期間，由河坪水廠調蓄水池和新堡子水廠調蓄水池積蓄的水量供給用戶。河坪水廠調蓄水池容量25.14萬m3，新堡子老水廠調蓄水池容量68.7萬m3，新建水池調蓄容量47.6萬m3。

新堡子新建調蓄水池選址位于郭城鎮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，附近有地方電網線路?？傮w穩定性較好，無不良物理地質體發育。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

水池總體呈規整的圓角矩形布置，長306m，寬242m。池底為挖方，水池邊坡上部約1/3高度為填方。防浪墻外的池頂道路寬6m，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量過關。濕陷性是濕陷性黃土的特殊性質，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。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。基礎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。根據探坑的現場土質取樣檢測試驗結果，原狀土的自然含水率只有6%左右，距離試驗得出的最優含水率12.6%有較大差距。經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生自重濕陷、產生壓密，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量和提高水的利用率。預浸水的優點是，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定性所造成的不良影響。

圖3　預浸水施工現場

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。經過5d時間，總計調運上千車次幾萬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含水率要求。原土翻夯后的現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含水量、填筑厚度、碾壓遍數，報監理單位以此進行質量控制。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≥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?；旌狭显谀雺旱倪^程中不出現翻漿或起皮。

（2）通過試驗確定材料的松鋪系數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、速度和遍數必須按照施工方案中確定的控制參數進行；⑤按照設計及施工規范對水泥土的壓實系數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：環向22mm，長度方向50mm。排氣管從池底延續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格、現場鋪設試驗、施工前質量檢查、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，以盡量減少現場焊縫。成品運到現場需要監理依據設計圖紙要求的規格和廠家供貨單對成品現場核對。大面積鋪設前在邊坡坡腳位置進行現場鋪設試驗，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，作業人員不應穿硬底鞋及帶釘的鞋，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。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。鋪設前對規整的底板和邊坡采用對應的完整尺寸，在邊坡轉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，并嚴格控制焊接質量，焊縫搭接面不得有污垢、積水、砂土等影響焊接質量的雜質存在，焊縫處土工膜應熔結為一個整體，避免虛焊、漏焊、超量焊及切邊等現象。聯結的土工膜必須搭接平緩、舒展。施工時如發現損傷應立時進行修補，現場嚴禁防火。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　施工質量的過程控制

4.1按照標準，建立質量保證體系

為了確保工程質量，項目部根據水池基礎處理工程具有工程量大、工藝新的特點，成立了質量管理領導小組，由項目經理擔任質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量管理責任人，從上到下形成了全方位的質量管理網絡。項目經理、各科室負責人和各班組長均按月簽訂《質量責任書》，在責任書中明確規定月質量目標、職責與權限以及獎懲措施等。

確保質量體系有效運行。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量體系的運行情況進行檢查、指導和監督，跟蹤檢查，較好地防止了不符合項的發生。

4.2依據規范，建立了工程技術管理體系

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

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選而來。施工中施工工藝的優化和選擇往往可以杜絕質量通病，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，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。

4.4健全施工質量檔案，建立質量責任追究制

為了全方位抓好施工質量的監督、控制和管理，認真組織施工全過程質量控制網點的實施，項目部動用計算機進行施工質量檔案管理。根據質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。