南水北调中线总干渠土方填筑施工质量监控技术

董长兴 ，杨 鹏 ，叶 辉

（1．驻马店市鑫桥工程建设监理有限公司，河南 驻马店 463000；2．武汉大学，湖北 武汉 430072；3．黄河水利委员会 河南黄河河务局，河南 郑州 450003）

0 引言

南水北调工程是缓解我国北方水资源短缺和生态环境恶化状况，促进水资源整体优化配置的重大战略性基础设施。建设南水北调工程是党中央、国务院根据我国经济社会发展需要作出的重大决策。通过东、中、西3条调水线路，使长江、淮河、黄河、海河相互连接，形成中国的大水网。对于这一重大工程，如有一处出现质量安全事故，后果不堪设想。为此，国务院南水北调建设委员会办公室（以下简称国调办）强调[1]：“质量是南水北调工程的生命。各参建单位要始终以如履薄冰、如临深渊的态度对待质量工作，始终以一丝不苟、精益求精的态度狠抓工程质量管理，始终以过硬的技术水平和成熟的工艺措施保证工程质量，始终坚持进度、质量两手抓两手硬，以进度和质量双目标的实现，来保证各项建设目标的实现。”

南水北调中线工程从河南、湖北和陕西3省交界的丹江口水库调水，从淅川陶岔渠首引水，沿京广铁路北上输水至北京、天津。其中，一期工程全长2 899 km。国家确定的2013年中线河南段731 km的主体工程已于2013年12月25日全线贯通，计划2014年10月全线顺利通水。

为了总结国家重点工程南水北调中线一期工程在工程质量安全监管方面的成功经验，笔者调查了总体质量控制情况，并根据近年来在南水北调中线一期工程平顶山宝郏段、天津干线等标段施工监理的实践，对渠道填筑施工与建筑物土方回填施工有关技术及质量监控要点进行了探讨。

1 渠道填筑施工质量监控的基本要求

（1）为适应渠道填筑工程施工的需要，规范施工程序和施工技术，确保工程质量，不留隐患，使修筑的渠道工程达到设计标准，应制订监理实施细则，以利开展现场监控工作。

（2）在开工前，监理工程师应对设计文件和施工技术方案进行深入研究，督促施工单位落实各项技术措施，充分做好施工机械、施工器具，检测设备和技术交底等准备工作，以便根据施工进度计划对工程实施科学监控。

（3）根据设计文件要求，施工单位对划定取土区设立标志，对开挖范围，开采条件及土料储备量进行确认与估算，并对料场周边环境、运输道路等进行踏勘和复查。

2 渠道填筑土料的施工监控

（1）由施工单位普查料场土质和土的天然含水量，采集代表性土样，由具有相应资质的实验室按规范要求做土的颗粒分析和击实试验，确定土料的最大干密度、最优含水量。

（2）淤土、杂质土、膨胀土、分散性黏土等特殊土料，一般不宜用于填筑渠堤，若必须采用时，应有技术论证并需指定专门施工工具，同时须经设计单位认可，并报监理工程师批准。

（3）料区开采前，必须将其表层杂质和耕作土层、植物根系等清除。水下料区开挖时，须将积水排净、表层稀淤泥土清除后，待土壤含水量适宜时，方能进行。

（4）当土料开挖时，若土料的天然含水量接近施工控制下限值，宜采用立面开挖；若含水量偏大，宜采用平面开挖；当层状土料有需要剔除的不合格料层时，宜用平面开挖；冬季施工采用立面开挖。

（5）土料场储量应大于填筑需要量的1．5倍，且土料不得夹有树根、草皮、石块等杂物。

3 渠基清理监控

（1）渠基清理范围应超出设计基础面边线30～50 cm。

（2）渠基表层不合格土、杂物等必须清除，并应按指定的位置堆放。渠基范围内的坑槽、井窖、墓穴及动物巢穴等，应按渠堤填筑要求进行处理和回填。

（3）渠基清理完后，应在第一层土料填筑前进行平整、压实，使其质量符合设计要求。同时，报监理工程师与建设单位会同设计部门共同验收。经检查合格后，才能进行渠堤填筑施工。

（4）当渠基积水时，应及时排除。当渠基有明显冰夹层和冻胀现象时，未经处理，不得在其上施工。

（5）当渠基地质比较复杂，施工难度较大或无现成规范可遵循时，应进行必要的技术论证，并应通过现场试验，取得有关技术资料与参数，报监理工程师认可。

（6）基面验收后，应抓紧施工。当因故不能立即施工时，应要求施工单位做好基面保护。复工前，应经过监理工程师重新检验，必要时要重新清理。

（7）当挖除软弱层渠基换填沙土时，应按设计要求，用中沙或沙砾铺填后及时压实；若换壤土，其压实干密度需满足设计要求。

（8）对于强风化岩石渠基，除按设计要求清除松动岩石外，填筑土方渠身前，基面还应涂刷黏土浆层，层厚宜为3 mm。

（9）裂缝或裂隙比较密集的基岩，当采用水泥固结灌浆或帷幕灌浆进行必要处理时，施工单位应提供施工技术方案，报监理工程师审批，并按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）的规定及设计要求控制。

4 渠道填筑工程碾压质量监控[2]

（1）渠道填筑施工前，应编制详细的土方填筑施工方案，并报监理工程师审批。同时，应编制作业指导书，对有关施工人员进行技术交底。

（2）渠道土方填筑应保证干场作业。

（3）碾压试验场地一般选在料场附近。用试验土料先在地基上铺一层，压实到设计标准，将其作为渠堤基层进行碾压试验。碾压试验的场地面积应不小于20 m×30 m。将试验场地以长边为渠轴线方向划分为10 m×15 m的4个试验小区，作不同的碾压试验。

（4）采用选定的配套施工机械铺料，铺料厚度应根据碾压机械性能和土质确定，用进退错距法依次碾压。碾压机械行走方向应平行渠身轴线，搭压宽度应大于10 cm。铲运机兼作压实机械时，宜采用轮排压法，轮搭压轮宽的1／3。机械碾压控制行车速度为：平碾为 2 km／h，振动碾为 2 km／h，铲运机为 2档。

（5）碾压试验应测定铺土厚度、碾压（夯击）遍数、土样含水率控制范围。每个试验块取样数量10～15个，复核试验取样不少于30个。根据试验结果，绘制在不同铺土厚度、不同碾压遍数时的干密度与含水率的关系曲线，确定全部参数的最优值后，再进行一次复核试验。如结果满足设计、施工要求，报监理工程师签认后，可定为施工碾压参数。

（6）渠道填筑施工必须分层、分段，逐层压实，均衡上升。每段填筑长度根据碾压机械及工程实际情况确定，段与段交接处，应填成阶梯形，梯形的高宽比一般为1∶2，上下层错缝距离不小于1 m，严禁通缝。

（7）渠基地面若起伏不平，应按水平分层由低处开始逐层填筑，不得顺坡填筑。渠道横断面上的地面坡度陡于 1∶5时，应将地面坡度削至缓于 1∶5，以便满足侧向抗滑稳定要求。

（8）用平碾碾压黏性土填筑层，当检验合格后，再铺上填料。在新铺土料前，应对光面做刨毛处理。

我是觉得，不伤这边心就伤那边心，只能选择一头。这事不摆平，他天天搅屎棍样的到处搅，上头下头都会骂我们。

（9）如需进行雨季施工，应编制雨季施工方案，并报监理工程师审批。

（10）如需冬期施工，应编制冬期施工方案，并报监理工程师审批。

（11）施工测量人员用水准仪在每层填筑作业面合适的位置设置铺土厚度控制桩，用以控制每层铺土厚度和控制渠堤进度高程。

（12）每层土料压实后，用环刀法或灌沙法检验压实干密度，合格后，方可继续铺筑上一层。

（13）土方填筑单元工程施工检验方法及数量：回填材料采用取样抽查方法，检查数量不少于3处。基底清理采用观察方法，全数检查。压实指标采用环刀法或灌沙法，当每层回填100～150 m3时，取铺土深1／3处的土样1个。分层厚度采用水准仪或立杆测量等方法，检查数每层100～200 m2检查一个点。

（14）在特殊情况下，应不定时、不定期对疑似问题工程点进行飞检[3]。

5 水土建筑物土方回填施工质量监控

（1）通过击实试验确定土的最大干密度Pmax和最优含水量ωop。从理论上讲，每一种土都有一组最佳含水量和相应的最大干密度。有了最大干密度，就可以根据设计要求的压实度λc（也称压实系数）求得施工控制干密度Pd，从而解决了土方回填施工的压实监控标准（P实≥Pd）。

（2）施工前，根据工程特点、填料种类、压实度要求、施工条件、填筑部位及压实方法等，通过现场生产性碾压试验，合理地确定填筑料含水率控制范围、铺土厚度和碾压（夯击）遍数等参数，并报监理工程师批准。

（4）在建筑物混凝土或砌体强度达到设计强度的70%后，进行土方回填。回填时，建筑物四周的填土保持均衡上升；建筑物四周0．5m范围内，宜采用薄层摊铺，人工或小型机械夯实，不得采用重型机械振动压实。

（5）采用人工夯实时，应一夯压半夯，夯夯相接，行行相连，纵横交叉。

（6）深浅两基坑（槽）相连时，应先填夯深基础，填至浅基础相同的标高时，再与浅基础一起夯填。如必须分段填夯时，交接处应填成阶梯形，梯形高宽比一般为1∶2，上下层错缝距离不少于1 m。

（7）建筑物土方回填前，应将基坑或坡面的垃圾、树根、石子、沙浆等杂物清理干净。同时，抽除坑穴积水、淤泥，验收基底标高。待建筑物隐蔽验收合格并经监理工程师批准后，方可进行填筑。

（8）应按设计要求验收，填方土料合格后，方可填入。

（9）每层铺土前，施工测量人员用水准仪在每层回填作业面合适的位置做上土控制桩，用以控制土料铺土厚度。

（10）每层土料回填压实后，应取样检验，相关试验指标符合设计要求，才能继续填铺上一层土料。

（11）建筑物土方回填应实施旁站监理。

6 结语

南水北调中线一期工程全长2 899 km，总干渠渠线全长1 241．2 km，其地质条件复杂，膨胀土（岩）段、湿陷性黄土段、高地下水位段、全填方段与半挖半填段等各类不同地质渠段交叉分布，其中穿越膨胀土（岩）地层累计长度约340 km。任何局部渠坡失稳或建筑物结构破坏，都将可能影响渠道正常输水。因此，为保证渠系建筑工程的稳定，对渠道填筑施工（含建筑物回填）实施全程监控，对施工作业实施“高起点、严要求”的动态管理，严格按照监控要点，对施工过程的关键工序、关键部位，如，碾压机械开行速度、碾压轨迹、土料含水量、渠段结合面以及建筑物细部结构地段等实施旁站监理，对含水量超标的土料坚持翻晒晾干，对出现“橡皮土”和土体剪切破坏等局部缺陷严格按监理程序进行返工、报验、复检、签认，并对渠堤碾压质量坚持跟踪检测和见证取样。这一系列的措施确保了中线总干渠渠道填筑与建筑物回填的质量，满足了国调办以及设计规定要求的工程质量标准，使南水北调中线总干渠工程全面验收合格。

［1］王发廷．大型调水工程风险管理与保险［M］．郑州:黄河水利出版社，2011:1-2．

［2］董长兴．水利工程建设监理基础与实务［M］．郑州:黄河水利出版社，2014:42-45．

［3］郭汉生，陈建东，潘习文．对南水北调工程建设实验“飞检”的粗浅体会［J］．建设监理，2013（2）:14-15．