代縣滹沱河河道治理工程土方填筑施工技術探討

劉紅文

(山西省代縣滹沱河濕地公園服務中心，山西 忻州 034200)

1 項目背景

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段，總投資2.86億，全長2300m，寬約300m，由滹沱河搶險道路及延伸工程、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個工程部分組成。

2 堤基工程地質

河堤主要工程地質問題為地基土液化、地基不均勻變形、施工涌水等。

2.1 地基液化

據《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)第4.3.3條對擬建場地15.0m深度范圍內飽和粉土和砂土進行液化初判，地基存在液化可能，因此，進一步采用《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)第4.3.4條標貫試驗判別法進行判定，判別方法如下：根據地質勘察計算結果可知，地基土存在液化，地基液化等級北岸河堤堤基土多屬嚴重；南岸河堤堤基土在雁靖橋以東屬輕微-中等，在雁靖橋以西屬嚴重。

2.2 地基滲漏

勘探深度(即地表下18m深度)內地層巖性主要為級配不良砂層，無相對隔水層，據現場鉆孔注水試驗，其滲透系數平均值為3.51×10-4cm/s，屬中等透水層，地基土存在滲漏問題。

2.3 地基土承載力

根據標準貫入試驗原位測試結果，并結合地區建筑經驗綜合考慮，各層地基土的承載力地質建議值如下表1所示。

表1 各層地基土的承載力地質建議值

2.4 基礎底面與地基土的抗剪強度

根據土工試驗資料，結合工程經驗，堤基礎底面與不同地基土之間的摩擦系數地質建議值如下：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沖積低液限粉土、級配不良砂，部分為人工堆積土，由于堤基沿線地基地層巖性的不同，加之同一種巖性內結構、顆粒組成等的差異，存在地基不均勻變形問題。

2.6 施工涌水

地下水位埋深極淺，局部出露于地表，存在施工排水問題。

3 土方填筑

3.1 設計指標

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，共計填筑土方量91.2萬m3，其中代縣滹沱河堤防工程，全長 2300m，東起二虎寺河口，西至雁靖大橋，設計壩頂寬10.2m(6.25m堤壩搶險道路+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。原有壩高1.5m，頂寬3m，坡比與現設計相同，土方填筑6.3萬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村土場，通過取樣，經實驗室做試驗，得出土料的最大干密度為1.70g/cm3，最優含水量14%，控制含水率為12-16%，規范要求壓實度取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m2(南北寬約200-300m，東西長約2000m)，填方高度在1.42-2.68m之間，經數理統計方法計算平均填筑高度為1.79m。總填筑土方量84.8萬m3。土方料場選定3個(西關村、撲村、西北街村)，通過取樣，做出實施室，得出土料的最大干密度為1.72g/cm3、1.74g/cm3、1.72g/cm3，最優含水量13%、14%、14%，控制含水率控制為11-17%，均為低液限黏土，設計要求壓實度為90%。

4 土方填筑施工技術要點

4.1 土方填筑試驗段

2014年，施工單位組織人員在搶險路南側進行了土方填筑試驗段施工，長度60m，寬度10m，內外坡度1∶2進行了土料填筑攤鋪、碾壓試驗，施工機械選用50裝載機、平地機、16T單輪壓路機、灑水車等，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4次、6次、8次(靜后2遍+振動n-2次)，行走速度2-4km/h，共作27組數據，經業主、監理審核，確定施工參數如下：松鋪厚度30cm，碾壓6次(靜壓2遍，振動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作業面進行施工填筑，一個作業面是關溝河河口至二虎寺河口段長1.2km，另一個作業面是關溝河河口至雁靖大橋西長1.1km，各配備16T壓路機1個，50裝載機1臺，立式打夯機1臺、平地機共用。

4.2.1 基面清理與平整

壩基填方邊界要超出設計邊線以外50cm，填方邊界內的垃圾，有機物殘渣及原地面以下至少10-20cm內的草皮、農作物的根系和表土(或有機質含量>2%以上)都應予以清除，包括原有堤壩表面也一樣進行清理，并將填方范圍內的坑穴填平夯實。基面平整后報驗，要求壓實度在85%以上，檢查無誤后立刻填筑。若是無法立即施工，需落實基面保護，不得行駛重型車輛，不得讓河水灌入，保持潔凈等。壩基底清理后，同時提交新的填方橫斷面圖給監理工程師，以此作為土方計量支付的依據，每50m 繪制一斷面[2]。

4.2.2 鋪料與碾壓

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

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

必須按壩面平行線分層控制填筑高程，填方作業時分層(30cm)攤鋪碾壓，以保證壩體土方壓實度。在鋪設每層填料時，寬度超過壩體設計寬度50cm，以備后期修整，超出部分每填筑1m高時用反鏟挖掘機粗略剝坡。

4.2.3 新舊壩體結合施工

新填筑壩體與舊壩體結合部位是整個堤壩土方填筑施工時的重點控制部位，需嚴格按規范進行，防止開裂。對舊壩體沿縱向挖成臺階，寬度>1m，高度為25cm左右，且向內傾斜2%左右，以便于新填筑壩體結合良好。

4.2.4 雨天、汛期施工

雨天施工時要符合以下要求：施工時要時常關注天氣預報，根據天氣預報及時做出相應的施工布置。遇有即將下雨的情況，需縮短流水作業段的長度，及時攤鋪、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工作，嚴禁施工車輛、機械等行駛損壞原有壩面。雨后復工時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、重型車輛行駛的壩面上未經處理直接進行填土。

本工程因工期在3-6月期間，重點要保證在汛期來臨前，壩體填高到1.5m以上，以防止洪水帶來損失。

4.2.5 施工檢測

土方材料應每5000m3或在土質變化時取樣送往試驗室進行檢測，按土工試驗規程進行顆粒分析、含水量、液限、塑限、有機質含量、標準擊實試驗。每一層土體碾壓完成后，應用灌砂法取樣測定壓實度，取樣位置為壓實層下部1/3處。每次檢測的作業面不應過小，機械筑堤、人工筑壩時分別≥600m2、≥300m2，一般按每2000m24處進行取樣試驗，或200-500m3取樣1次進行檢測。壓實度按照90%來進行控制，每層壓實度檢測合格后方可進行下一層施工。

壩體填筑到最后一層時，用挖掘機進行削坡，并人工配合，其寬度、高程軸線偏差，檢查方法、檢查頻率應符合表2要求。

表2 壩體填筑檢查方法

4.2.6 施工質量問題處理

土體壓實施工時，要求無漏壓、干松層、彈簧土、剪力破壞等問題，一旦發現及時處理，具體處理方法如下：①干松層：換土或加水碾壓；②漏壓：補壓；③彈簧土、剪力破壞：挖除后換填；④光面：刨毛處理。

5 結 語

綜上所述，代縣滹沱河治理工程土方填筑部分工程量較大，施工作業面多。但各施工隊、各部門之間配合嫻熟、工序銜接緊湊平順，施工機械配備保養良好等都為工程進度提供了很好的保證。經驗豐富的施工隊伍、健全的管理體系也為工程質量提供了可靠的保障。但同時在施工中也發現了很多的問題，如施工車輛在施工高峰時對周邊道路交通造成較大的壓力；施工車輛揚塵較大對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驗教訓，把工作做的更加細致，更加完美。