南水北调中线工程郑州段土方填筑施工与质量控制

李道西，王逸飞，程 林，阎利明，陈宝成

(1.华北水利水电学院，河南郑州 450011;2.河南省水利第一工程局，河南郑州 450000;3.河南省石漫滩水库管理局，河南平顶山 462500;4.河南省白沙水库管理局，河南 禹州 461600)

南水北调中线工程郑州段土方填筑施工与质量控制

李道西1，王逸飞2，程 林3，阎利明4，陈宝成4

(1.华北水利水电学院，河南郑州 450011;2.河南省水利第一工程局，河南郑州 450000;3.河南省石漫滩水库管理局，河南平顶山 462500;4.河南省白沙水库管理局，河南 禹州 461600)

南水北调渠道属大型土渠，土方填筑量大，填方高，因此渠堤土方填筑施工与质量控制尤为重要.根据南水北调郑州段工程质量管理实践，对土方填筑的料源控制、土料含水率调整、铺土方式和铺土厚度控制、碾压方法和碾压遍数控制、取样检测要求、非常季节施工要求等质量控制措施进行了系统总结，以期为南水北调工程土方填筑施工提供参考.

南水北调;土方填筑;质量控制

1 郑州段工程概况

南水北调工程分东线、中线、西线3条调水线，是缓解中国北方水资源严重短缺局面的重大战略性工程，施工质量要求高［1－2］.南水北调中线工程郑州段起点位于长葛与新郑交界的新郑市观音寺镇英李村，终点位于穿黄工程隧洞出口，途经新郑、中牟、管城、二七、中原、高新、荥阳等7个县(市、区)，全长128.94 km，占南水北调中线一期工程总长的1/10，占河南境内总干渠长度的1/5.

郑州段工程沿线共布置各类交叉建筑物179座，工程总投资135亿元.建成后，郑州段总干渠水面宽约60 m，水深7.0 m，两岸防护林带宽4～8 m，总占地平均宽约140 m.渠段均为土渠渠道，大部分以挖方为主，但也有大量填方和半挖半填.土方填筑工程量达1 753万m3，填方高度5 m以上，渠段累计长度达8.7 km，填方最高达15.2 m.因此，控制好土方填筑工程质量，对于保证南水北调工程质量和安全尤为重要.

2 施工前准备

施工前准备工作是否充分，直接关系到土方填筑工程的质量及投资.例如，最大干密度的选取准确性决定了实际土方压实度的可靠性;碾压工艺试验成果决定了实际施工参数，直接与工程投资挂钩.

2.1 内业准备

1)技术资料与交底.编制详细的土方填筑施工方案并报监理工程师审批，编制施工作业指导书，对相关施工人员进行技术交底和质量安全培训.

2)土料击实试验.土料击实试验的目的是测量土料的最大干密度值和最优含水率.由于最优含水率下的土料才可以保证土料压实可能达到最大干密度，或者说达到最大的压实度，所以，土料填筑前的含水率控制是压实度能否达到最大的前提.另外，由于压实度是填筑压实后实际干密度值与最大干密度值的比值，所以，最大干密度值选取是否正确直接关系到实测压实度值是否可信.故土料击实试验成果至关重要.

渠道填筑土料应根据不同料源、开采方式，在不同部位、深度分类进行击实试验［3］.土料料源不均一时，每种料区土料做出不少于5组击实试验，取其平均值作为该部位土料对应填筑区最大干密度控制指标，不同料区应采用不同的最大干密度值和最优含水率.将初步选定的最大干密度值和最优含水率值上报监理、业主审定之后，方可作为土方填筑控制指标执行.当压实度数据大量超百时，要及时重新做击实试验调整最大干密度值，重新上报审批.

2.2 外业准备

1)现场碾压工艺试验.碾压工艺试验的目的主要是复核设计指标，确定施工机械和施工参数，如铺料厚度、碾压遍数、行进速度和最优含水率等.铺筑厚度过大，不能保证土方压实效果;铺筑厚度过小，又会造成碾压机械的浪费.特别地，某些土质受过量碾压反而会成为弹簧土，不管怎样压实都达不到最大干密度.因此，碾压试验成果报告至关重要，需得到监理、业主和设计代表的审批通过，一旦批复，需严格执行.

2)渠基清理.土方填筑前，填筑基面上应无腐殖土、草皮树根等杂物，且无明显凹凸.项目部终检合格后，应按隐蔽工程由施工方、监理、业主、设计、地质勘测5方对基面进行联合验收，验收合格后方可进行填筑施工.

3 施工过程质量控制

3.1 料源控制

对土料场进行现场核查，贮量应大于需用量的1.5～2.5倍.填方土料应符合设计要求，选择的填料应是强度高、压缩性小、水稳定性好、便于施工的土料.碎石类土、砂土、爆破石碴及含水率符合压实要求的粘性土可作为填方土料.淤泥、冻土、膨胀性土、有机物含量大于8%的土，以及硫酸盐含量大于5%的土和含水率大的粘土均不能做填土［4］.

严禁不合格料上堤，按规范频次检验土料，专门安置施工人员在现场指挥挖装，同时把合格土料样品放置反铲内，让反铲操作手对比合格样品进行挖装，在填筑区设置质检员对料源进行再次复查，确保上堤土料合格.当发现土料改变时，要求现场管理人员暂停作业面开挖，及时通知试验室取样检测分析，根据检测结果再行确定施工方案.

3.2 土料含水率调整

在施工过程中，试验室不定期对料场进行含水率检测.铺土前，含水率大于施工控制含水率时，采用翻晒法降低含水率，必要时将土块耙碎;含水率小于施工控制含水率时，需要加大含水率，可用洒水车洒水，然后用拖拉机牵引圆盘耙使其掺合均匀.如遇雨天，一般转晴2～3 d后方可开工，尽可能将土料含水率控制在最优含水率±(2% ～3%)范围内［5］.

3.3 卸料、铺土方式及铺土厚度控制

严格按进占法卸料，即自卸汽车行走平台及卸料平台为该填筑层已初步推平但尚未碾压的填筑面，自卸汽车退行进入工作面，不在工作面调头，边卸料边用推土机摊铺，按水平分层，由最低处开始，自下而上铺筑.各填筑作业面安排1人专职指挥车辆，使车辆有序进出工作面.

摊铺平整前，人工摊铺出一块标准面.其虚铺高度要严格按照碾压试验成果执行，误差不宜超过±5 cm，最大虚铺高度不宜超过40 cm.然后，推土机铲刀贴于标准面进行摊铺平整，并用自制的刻度标杆随铺随量.每层摊铺平整后，测量校核填筑高程及边线.

3.4 碾压方法及碾压遍数控制

按规定铺土并平整后，采用凸块碾按进退错距法平行于堤轴线方向进行碾压［6］.相邻作业的搭接碾压宽度、碾压设备的行进速度、进退错距碾迹搭压宽度、碾压遍数等均严格按相关规范要求及碾压试验成果参数执行，最大压实厚度一般不超过20 cm，并派专职质检员全程旁站监督.

3.5 取样检测要求

根据施工规范及设计要求，每层土方填筑在监理见证下取样，填筑量每100～150 m3取样1个，每次不少于3个样本.主要检测填方压实度(南水北调工程要求不低于98%)、平整度、中线高程、路基宽度等指标.经试验检测合格且经监理检查合格后，方可铺筑下一层.若检测不合格，需及时处理，否则严禁进行下一道工序.

值得注意的是，一般填方压实度最大为100%，但若检测填方压实度有个别数据超过100%，应属正常现象，主要是料源土质局部差异所致.但是，若检测填方压实度大量数据(可按10%比例控制)超过100%则属不正常现象，说明所取料源土质可能已发生严重变化，需要重新在料源取样进行土料击实试验，重新确定料源的最优含水率和最大干密度.必要时，重新做碾压试验.

3.6 雨季、冬季施工要求

多雨季节施工时，根据天气情况及时调整施工安排，如加强排水沟的清理维护、准备一定数量的塑料布、适当减小填筑单元的面积、将填筑面筑成略倾向于排水沟等.每个施工单元要在下雨前完成碾压工作.若降雨突然，采取以下措施:将作业面覆盖塑料布;将已摊铺平整的单元用振动碾快速无振碾压2遍等.降小雨时，粘性土填筑应停止施工.填筑面在下雨时不准行人，并应严禁车辆通行.雨后恢复施工时，填筑面应经晾晒、复压处理，必要时应对表层再次进行清理，并待质检合格后及时复工.

冬季施工，铺土、碾压、取样等快速连续作业，压实施工时土料温度必须在－1℃以上，最好在白天压实.当出现冻土现象时，应停止施工.冬季施工应适当减少含水率，加大压实功能.当出现降雪天气时，应停止施工，复工前必须将作业面积雪清理干净，检查合格后方可复工.取料场的积雪应及时清除，严禁土料内夹杂冰雪.

3.7 已填筑成型渠堤的防护

在填筑坡脚外设置排水沟，保持排水沟通畅，以利于雨水汇集排放.对于修坡完成后的堤段，铺设塑料薄膜，防止雨水冲刷.填筑成型未修坡的堤段，在堤顶设置挡水埂，坡面设置梯形埂，增强抗冲刷能力，保护坡面.渠堤内开挖带有坡度，在内坡脚处间隔设置齿槽，汇集雨水，有利于抽排，防止长时间浸泡渠堤基础.

4 结语

土方压实度是土方填筑施工质量控制的重要指标之一.施工单位需根据设计及业主要求选好土料场，经监理见证现场取样后，送有相关资质的检测试验单位做土料击实试验，以确定土料最大干密度和最优含水率.土方填筑前还应做碾压工艺试验，确定指导大面积施工的铺料厚度、碾压遍数、行进速度和最优含水率等关键指标.施工过程中应严格按碾压试验成果执行.土方填筑质量应严格按设计提出的压实度指标进行控制.

土方填筑施工质量控制是南水北调工程质量管理中的一项重要内容.以上土方填筑施工的质量控制措施偏重于质量管理的技术层面.同时，建立健全质量管理制度，不断提高施工和监理人员的质量责任意识，才能从根本上保证南水北调工程的土方填筑施工质量.

［1］张镜剑，傅冰骏，李仲奎.南水北调及其西线工程［J］.华北水利水电学院学报，2008，29(5):1－6.

［2］张跃松.南水北调渠道混凝土衬砌施工技术［J］.华北水利水电学院学报，2010，31(5):75 －76.

［3］姜剑飞，姜强.如何控制堤坝土方填筑施工质量［J］.黑龙江水利科技，2009，37(4):292.

［4］舒怀珠，朱淑珍.浅议土方填筑与压实工程质量控制［J］.山西建筑，2007，33(7):222 －223.

［5］胡永东.堤身土方填筑的质量控制与质量检测［J］.防渗技术，2002，8(1):28 －30.

［6］朱永涛，徐阳，张玮，等.南水北调中线工程京石段57标渠堤填筑现场碾压试验参数分析［J］.南水北调与水利科技，2007，5(3):167 －169.

Earth-filled Construction and Quality Control in Zhengzhou Section of the Middle South-to-North Water Transfer Project

LI Dao-xi1，WANG Yi-fei2，CHENG Lin3，YAN Li-ming4，CHEN Bao-cheng4
(1.North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power，Zhengzhou 450011，China;2.Henan Water Conservancy First Engineering Bureau，Zhengzhou 450000，China;3.Henan Shimantan Reservior Administrative Bureau，Pingdingshan 462500，China;4.Henan Baisha Reservior Administrative Bureau，Yuzhou 461600，China)

The South-to-North Water Transfer Canal is a large earth canal with large earth-filled engineering quantity and high earthfilled net-height.Therefore，earth-filled construction and quality control of canal embankment is particularly important.According to engineering quality management practices in Zhengzhou section of Middle South-to-North Water Transfer Project，quality control measures during earth-filled construction are summarized systematically，including material source control，adjustment about soil moisture，soil spreading method and thickness control，rolling method and number control，sample testing requirements，construction requirements in unconventional seasons and so on.This is expected to provide a reference for earth-filled construction in the South-to-North Water Transfer Project.

South-to-North Water Transfer Project;earth filling;quality control

1002－5634(2012)03－0013－03

2012－03－18

河南省科技攻关计划项目( 092102110032;102102110047);华北水利水电学院高层次人才科研启动项目(001188).

李道西(1978—)，男，湖北鄂州人，副教授，博士，主要从事工程质量与安全管理方面的研究.

(责任编辑:陈海涛)