淺談天水曲溪大型調蓄水池基礎處理質量控制

王秀紅

（中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710000）

1 概述

天水曲溪供水工程調蓄水池，主要承擔工程停水檢修期受水區的居民生活及第三產業供水任務。調蓄水池占地面積約6.8萬m2，總蓄水量20萬m3，分為4組8個2.5萬m3水池，池底高程1 262.0 m，池頂高程1 269.3 m。單個水池長72.0 m，寬54.0 m，池壁高度7.0 m，池內水深6.5 m，每個水池間距5.0 m。其中4個呈“田”字布置于山梁北側，場地（長×寬）211.4 m×155.4 m，4個水池呈“一”字布置于山梁東側，場地（長×寬）271.6 m×93.2 m，位于胡家溝出口右岸的緩坡耕地上。

2 工程地質條件

“一”字型調蓄水池自上而下地層巖性有，①沖洪積次生黃土（Q3）：厚20～30 m，弱透水，無地下水；②沖洪積砂碎石（Q3）：厚0.5～3 m，密實，中等透水；③黏土巖夾砂礫巖（N）：巖石軟弱，易風化，遇水易軟化，以微透水為主，局部弱透水。地面開挖深度6～17.5 m，洪積次生黃土表層2.4 m壓縮系數a1-2=0.528～0.814 MPa-1，壓縮模量Es=2.173～4.852 MPa，屬高壓縮性土；2.5 m深度以下a1-2=0.120～0.435 MPa-1，Es=5.46～12.37 MPa，屬中壓縮性土。

基礎處理先進行3 000 mm厚原土翻夯后，再加1 000 mm厚10%水泥土墊層。

3 施工技術要點及難點

（1）調蓄水池開挖料為沖洪積次生黃土，黏粒含量偏高，塑性指數、天然含水率高達29%（最優含水率16.3%），影響原土翻曬和分層碾壓的效率。本研究采用5%生石灰有效降低土體天然含水率。

（2）塑性指標是反應地基承載力的主要指標之一。塑性指數高黃土會變軟，濕餡程度和地基承載力就降低，反之就會高。采用原土翻夯、灰土墊層、水泥土墊層施工以達到消除墊層范圍內的黃土濕陷性，提高地基抗滲性能和承載力。

（3）由于施工面積大，地基原土壓縮變形系數存在差異引起地基不均勻沉降，本研究采用地基進行3 000 mm厚5%生石灰土翻夯及1 000 mm厚15%水泥土墊層，確保地基承載力和有效防止不均勻沉降，壓實度≥0.97。

（4）調蓄水池位于城鄉居民居住區域，若產生滲漏或地基不均勻沉降導致上部混凝土結構出現裂縫，造成的社會負面影響大，設計施工中要保證其結構的可靠性和安全度，確保施工質量控制。

4 基礎處理技術

4.1 施工工藝

地基基礎處理采用原土翻夯、3 000 mm厚5%石灰土翻夯及1 000 mm厚10%水泥土墊層施工，壓實度≥0.97?；彝翂|層和水泥土墊層的主要目的消除黃土濕陷性、提高基礎的防滲性能[1]和地基承載力，可以有效減小地基的沉降量和不均勻變形，其中水泥土地基優于灰土地基且成本較高。面層鋪設200 g+0.5+200 g土工膜抗滲層有效地提高了基礎結構的抗滲性要求，土工膜頂面采用M10水泥砂漿保護層。

4.2 現場生產性試驗

對表層腐殖土、濕陷性黃土、粉質黏土等不合格料及開挖廢料進行剝離，確保試驗用料質量。

采用烘干法進行天然含水率試驗檢測，在現場試驗室在標準條件采用電熱烘箱在105～110 ℃條件下進行烘干檢測試驗，并進行土的干密度、孔隙率、飽和度等指標的計算。該部位天然土質含水率在23%～27%，局部區域高達29%?，F場試驗檢測現場主要采用酒精燒干法、炒干法進行測定。

采用EDTA（EDTA二鈉標準溶液）檢測法測定生石灰/水泥穩定土中石灰和水泥的計量，并檢測拌合料均勻性，EDTA標準曲線圖見圖1。采用環刀法檢測土樣的濕密度、測定土的干密度，并通過土壤標準擊實試驗測定土的最優含水率和最大干密度，確定最大干密度和最優含水率。經試驗確定最大干密度1.78 g/cm3和最優含水率16.3%,含水率-干質量密度曲線圖見圖2。

圖1 EDTA標準曲線圖

圖2 擊實曲線圖

4.3 碾壓試驗

碾壓試驗場地分2個實驗快，碾壓試驗面積尺寸為15 m×20 m，并按照不同的鋪土厚度布置試驗單元。每個試驗單元尺寸為6 m×12 m，每種鋪料厚度布置試驗2種鋪料厚度的試驗單元。同時為了保證試驗質量，考慮試驗設備錯距及產業側向擠壓等因素，在每個試驗單元試四周設置不小于2.0 m的非試驗區，碾壓參數表見表1。

表1 5%生石灰、10%水泥土碾壓參數組合表

地基處理通過生產性試驗確定各項參數控制指標，經試驗確定石灰土及水泥土攤鋪厚度為30 cm，土料含水率控制在16.3%±2%。主要攤鋪施工設備選用山推160推土機進行攤鋪，其中5%生石灰采用摻和采用HF-8YD撒布機和YWB250路拌機。

碾壓試驗前各試驗區布置3 m×4 m方格測點網格，并在試驗區外布設測設點。在各單元網格側電上標記好標記和編號，用全站儀記錄好初始厚度和相對高程。碾壓設備采用22 t羊角碾碾壓，主要參數為平碾一遍，羊角碾夯實碾壓6遍，羊角碾行走速率≤2.0 km/h，采用錯距碾壓，重疊部分寬度為200～300 mm為宜。

碾壓完畢后，按前述方法分別測量各網格測點在碾壓前后的相對高程變化，從而計算出每一次試驗單元的平均沉降值。

4.4 試驗檢測及成果整理

試驗資料安排專人整理，通過研究分析及時確定碾壓試驗所得到的各個參數。通過觀測和取樣試驗值，整理繪制如下各條關系曲線：①以各鋪層厚度為參量，繪制壓實沉降值與碾壓遍數關系曲線；②以各鋪層厚度為參量，繪制干密度與碾壓遍數的關系曲線；③繪制在最優參數組合條件下，壓實度與加水量的關系曲線。

根據試驗檢測結果確定施工壓實參數，即鋪料采用進占法卸料，鋪土厚度為300 mm，且含水量的范圍。碾壓機械采用22 t羊角碾、采用錯距碾壓，重疊部分寬度為200～300 mm，靜碾1遍振動壓遍4遍，5%生石灰土壓實試驗成果見表2。

表2 5%生石灰土壓實試驗成果表

5 防滲結構形式

5.1 200 g+0.5+200 g土工膜施工

（1）土工膜質量。土工膜是調蓄水池比較重要防滲結構，上部鋪設兩布一膜復合土工膜，型號為200 g+0.5+200 g。鋪設前檢查復合土工膜外觀質量，土工膜不允許有砂眼、疵點雜質，記錄并修補出現的機械損傷等缺陷，嚴重的予以更換。PE土工膜應盡量用寬幅，減少拼接縫，盡可能采用整卷鋪設，減少土工膜的裁剪[2]。

（2）土工膜鋪設。復合土工膜施工應在建基面驗收合格后進行，鋪設前應平整場地，清除一切尖角雜物，閥井等結構部位按要求修好坡面。對于布設不平整、扭曲、歪斜等及時糾正。土工膜鋪設應自然松弛，預留3%～5%的松弛度，接縫應與最大拉力方向平行。相鄰兩幅土工膜搭接，縱向接頭應相互錯開長度保證1 000 mm以上。

（3）土工膜焊接。土工膜焊接采用熱熔法，主要施工設備為LST800型土工膜焊接機和DSH-A型熱風槍，將上下層熔接成一個整體，聯結的土工膜必須搭接平緩、舒展。土工膜焊接采用雙焊縫焊接，雙焊縫寬度為2 mm×12.5 mm，搭接寬度不小于100 mm。焊接前將接縫處清理干凈，上下層接縫平行對正。焊接時熱熔焊機預熱到350～400 ℃，焊機行走速率控制在2～3 m/min。

（4）熔接接縫檢查。焊接質量檢測一般分為外觀質量目測檢查和氣密性試驗，外觀質量檢查主要檢查焊接的均勻性、平直，無漏焊、虛焊、褶皺、燙傷以及空洞等。氣密性試驗檢驗采用充氣檢漏儀。在每一條待檢點選取250～300 mm長試驗段，兩頭采用熱熔焊機封死，插入氣針充氣至0.1～0.12 MPa，保持穩壓30～60 s壓力表顯示數字無明顯下降為合格。

5.2 土工膜保護層施工

土工膜是調蓄水池比較重要防滲結構，土工膜基礎10%水泥土墊層應碾壓平整，上部鋪設50 mm厚M10水泥砂漿墊層保護層[3]。砂漿墊層施工應注意對土工膜的保護，不允許鋼筋等尖銳直接接觸到土工膜，振搗采用平板振搗器，做好對土工膜的保護。

6 施工質量控制

6.1 建立健全質量保證體系

（1）根據本工程的施工任務和特點，以ISO9001：2000標準為指南，遵循質量體系文件和合同文件，建立以項目經理為質量控制第一責任人的質量保證體系。根據項目管理職分工制定本工程的質量計劃，明確項目部各級人員質量職責，正確合理地分配質量體系要素，實施全面質量管理。

（2）充分發揮質量管理體系的作用，確保質量管理體系的運行。施工中多涉及重大技術問題及重要施工資源的調整做到超前研究，制定相應的預控措施，重點部位明確質量目標、編制質量監督卡、責任落實到人。

（3）根據設計和施工規范要求，嚴格按照試驗室質量管理體系要求對生石灰土、水泥土的壓實系數和干密度進行現場取樣檢測。

（4）嚴格按照“三檢制”制度開展實驗檢測，確保每一道工序工程質量。嚴格工序控制若上一道工序不合格，禁止下一道工序驗收。質檢人員按照履職清單認真落實日報表，進一步夯實責任落實。

6.2 施工質量過程控制

（1）設計要求技術翻夯后的壓實系數λc≥0.97，現場實測最大干密度為17.8 g/cm3。根據現場開挖土樣檢驗試驗結果，原狀土的天然含水率到達23%～27%，局部高達29%，距離試驗檢測最優含水率16.3%差距大?，F場通過3:7灰土、10%生石灰土、5%生石灰土生產性試驗，采用5%生石灰土能有效降低含水率、經濟合理。

（2）合理地控制好生石灰的選料品質和摻量，通過配合比設計和工程中的施工質量控制。通過控制好生石灰的摻量、拌合、夯實、養護等環節的工藝流程，合理地改善其抗滲性和耐久性。

（3）地基處理通過生產性試驗確定各項參數控制指標，經試驗確定5%生石灰土攤鋪厚度為30 cm，可有效土料含水率控制在16.3%±2%。同時、施工時合理地選擇攤鋪方法和使用機具，嚴格按照碾壓順序、速度、碾壓遍數等參會控制工藝流程。

（4）土工膜進場嚴格進行原材料外觀質量檢查，外觀檢查無誤后請有資質的檢查單位進行物理及力學性能檢測，檢測合格后方可使用。

（5）土工膜鋪設時充分預留松弛度（3%～5%），焊接嚴格按照實驗參數進行施工，施工完成后及時采用砂漿墊層進行覆蓋。

6.3 質量檢測控制

（1）在生石灰土、水泥土施工過程中，嚴格按照試驗檢測規范和大綱要求，認真完整做好原始檢驗記錄，確保原始資料的可追溯性。

（2）對主要試驗檢測設備和儀器按照規范規定定期進行鑒定和校驗，確保試驗檢測數據的準確性。

（3）試驗檢測人員必須持證上崗，嚴格按照質量手冊履行職責。所有的原始試驗資料僅有試驗人、計算人和校核人簽字，試驗檢測要有可追溯性。

（4）加強焊縫焊接的質量控制，通過目測觀測焊縫之間的平整度、褶皺程度、燙傷以及空洞等情況。氣密性試驗檢滿足各項技術指標。

6.4 成立QC課題提高質量保證率

（1）合理安排施工工序和工藝流程控制，回填土的分層分塊、及各回填塊體接頭處理等方面進行工藝性試驗。通過開展QC活動優化施工工藝，優化各項施工參數，提高壓實度。

（2）通過QC活動從貨源和施工現場質量控制兩個方面進行質量控制。貨源方面杜絕不合格產品進入，通過對廠家提供的產品合格證和檢測報告的控制，同時增加平行檢測頻次。施工過程中從原材料的保護、倉庫的保管和工程中的檢驗檢測等方面提高過程質量控制。

7 結語

天水曲溪城鄉供水工程大型調蓄水池基礎處理，主要采用原土翻夯、石灰土及水泥土墊層法施工，有效解決地基整體性及承載力要求，并通過上部土工膜抗滲層的施工有效提高了基礎結構的抗滲性。施工過程中嚴格工序工藝控制，同時增強施工人員的質量意識和有效的過程管控，施工質量得到了有效的控制，對類似工程有一定借鑒意義。