南水北调中穿渠建筑物及渠道土方填筑质量控制

王瑞 杨英鸽 袁靓 琚龙昌 袁宾

【摘要】土方填筑是水利、建筑施工中重要的施工环节，本文以规范文本为依据结合南水北调水工建筑物、渠道土方回填施工为平台，详细阐述了土方填筑应注意的几个问题。从土料的选择、检测的质量控制，到回填面的清理，回填土的工序控制，针对排水工程周边回填、各种管道穿堤建筑物周边回填，跨渠建筑物与渠堤交界处回填以及退水闸、分水闸与总干渠渠底和边坡的结合部位填筑等的特殊要求，从监理控制、施工质量等方面进行了有益的探讨，具有实用性、可操作性的描述，为今后的土方填筑施工起到了示范作用。

【关键词】土料含水率；碾压试验；结合面；隐蔽工程

NORTH buildings and drainage channels to wear earth filling quality control

Wang Rui1Yang Ying-ge1，Yuan Liang2，Ju Long-chang1，Yuan Bin1

（1.Henan Provincial People's Victory Canal AuthorityXinxiangHenan453731；

2.Henan Province Mine Construction Engineering （Group） Co.， LtdZhengzhouHenan450007）

【Abstract】Earthwork water conservancy， construction of an important part of the construction， the paper specification text is based on binding NORTH hydraulic structures， channel backfilling construction platform， elaborated on several issues earthwork should be noted. Soil material selection， quality control testing， to clean up the surface of the backfill， backfill process control， drainage works for the surrounding backfill， backfill around the building Chuandi various channels， cross drainage and canal bank building at the junction and backfilling sluice， sluice gate and the special requirements of the total binding site of channel bottom slope and filling like， from the supervision and control of construction quality and other aspects of a useful discussion， practical， workable description for future earthwork construction played an exemplary role.

【Key words】Soil material moisture content；Compaction test；Binding surface；Concealed work

1. 填筑材料与试验检测

土场土料或开挖土料须送有资质的实验室进行击实试验和有关土工试验，试验检测指标以设计要求或设计图纸为准，只有符合设计要求的土料才能用于土方填筑。

1.1一般性粘土：检测粘粒含量、塑性指数、有机质含量、水溶盐含量及填筑后的渗透系数、填筑压实度、填筑厚度等指标均按照设计图纸及设计通知进行控制。

1.2低压缩性土：采用土夹石，土类为中、重粉质壤土，石料为碎石或卵石，石料占总重量的30～35%，石料粒径控制在20～100mm，压缩系数不大于0.1MPa-1，渗透系数K<1×10-5cm/s。

1.3高塑性粘土：要求液限WL>35%，塑性指数IP=15～20。

1.4混合砂砾料：级配Cu<5的土称为均粒土，级配不良；Cu越大，表示粒组分布范围比较广。Cu≧5，Cc=1～3 土级配良好，但如Cu过大，表示可能缺失中间粒径，属不连续级配，故需同时用曲率系数Cc来评价。施工时混合砂砾料最大粒径不大于15mm，要求满足滤土和排水要求，级配粗砂指标应根据回填土颗分曲线进行确定。

1.5水泥土：要求水泥选用42.5普通硅酸盐水泥，掺量质量比为10%或15%，压实度不小于98%和（渠道暗渠、渠道倒虹吸、）压实度为100%，所掺土料为中、重粉质壤土，有机质含量不大于5%，水溶盐含量不大于3%，混合料含水量控制在土料最优含水量的-2%～+3%偏差范围内。

1.6倒虹吸管身回填料，要求相对密度不小于0.75，卵石粒径不大于碾压厚度的2/3。级配砂回填（如果设计有指标，依据设计指标，如果没有也应达到级配良好）。

2. 土方填筑质量控制

穿堤建筑物周遍土方回填主要包括：排水工程周边、各种管道穿堤建筑物物周边，跨渠建筑物与渠堤交接处，以及退水闸、分水闸与总干渠渠底和边坡的结合部位填筑等。按照设计要求，建筑物周边回填压实度不小于100%，其余为不小于98%。

2.1开始进行建筑物周边回填前，必须认真审阅施工图纸，理解不同部位填筑不同土料（指一般性粘土、低压缩性土和高塑性土等）的设计意图，并严格按照设计图纸和设计要求来控制施工质量。

2.2土方填筑工程开工前，承包商应按照监理批准的碾压试验方案，对土料进行与实际施工条件相仿的现场生产性碾压试验。施工单位必须上报建筑物周边回填施工方案，包括碾压试验方案、碾压试验成果报告、碾压施工方案，应熟悉和了解经监理部批复的施工方案。

2.3监理质量控制要点及旁站点：土方回填控制要点有基础面处理、碾压试验、填筑土厚度及其建筑物接触面处理等。根据工程的实际情况，设立的旁站部位是建筑物工程周边回填、各种管道穿堤建筑物周边回填、跨渠建筑物与渠堤迎水面交接处土方回填以及退水闸、分水闸与总干渠渠底和边坡的结合部位的填筑，特别注意对易引起渗漏、冻融、冲刷、汽蚀等工程部位的质量控制。

3. 基面清理与验收

填筑必须在填筑面清理和基础处理完成并经“三检”质量合格，报监理部组织隐蔽工程验收。

3.1穿堤建筑物回填前的检查内容。

（1） 回填的建基面是否进行了地质描述；

（2） 建筑物两侧的回填宽度是否满足设计及碾压振动设备作业要求；

（3） 现场配备的碾压振动设备能否保证设计指标；

（4）回填材料的准备或拌制设备是否符合要求；

（5） 建筑物质量缺陷是否已处理完毕并通过验收；

（6） 穿堤建筑物的顶部设计有无排水盲沟、碎石垫层等透水设施，如有，是否采取了防渗措施。

检查完毕后，检查人员要签字确认，建管单位要印发检查纪要，该纪要作为建管文档存档。

3.2建立穿渠建筑物两侧回填全程录象、存档制度。

穿渠建筑物从回填开始到回填完成，施工单位必须安排质量管理人员，配备摄像机全程跟踪录象，包括基础处理过程、建筑物两侧途刷泥浆过程、回填摊铺过程、振动压实过程、现场取样检测过程等各环节都要摄录。监理工程师的工作日志中，要记录施工单位的摄录情况，如发现施工单位回填不摄录，不得允许其继续施工。相关录象材料应按电子文档要求制作成竣工资料，工程验收时进行移交。

4. 建筑物基坑开挖要求开挖宽度和开挖边坡符合设计要求

4.1回填基础面填筑前必须清除表层草皮、树根、建筑垃圾以及其他废渣等杂物，保证填筑面清理到开挖时的原状基面。在进行大面积填筑前，应先将填筑范围内的坑、沟、槽等按填筑要求进行回填处理。

4.2回填边坡的清理也应清除表层草皮、树根，建筑垃圾以及其他废渣等杂物，并对雨淋沟和孔洞按照设计和规范要求进行填堵。

4.3岩石边坡不允许有明显的局部倒坡且无松动岩石等，局部凹洞宜先行进行填堵，不方便使用土料填筑的凹部，可用砂浆封堵。

4.4与混凝土建筑物面相结合部位回填前，进行混凝土外观质量检查，处理好混凝土缺陷，如错台、挂帘、蜂窝、孔洞、烂根以及拉筋孔封堵已按相关要求和规定处理完毕，并通过验收。

4.5在土方回填前，应对基础面进行碾压、夯实，并调整填筑基面含水量至适宜含水量，回填基面处不得存有明水，有渗水时应采取抽排水措施，保证填筑质量。

5. 以工序控制为措施，保证填筑质量

5.1施工过程中对一般性粘土、低压塑性土、高塑性土、混合砂砾料、级配粗砂、水泥土进行检验，并检测渗透系数、压缩系数等指标是否满足设计要求。

5.2一般土料含水率与最优含水率的允许偏差应在-2%～+3%的范围内；高塑性粘土含水率控制在大于最优含水率1%～3%。如果含水率不在控制范围，应进行翻晒或洒水；

5.3铺料厚度、土块大小控制在规定的范围内，铺土厚度要求采用画线或拉线绳的方法进行控制，低压缩性土在拌和时，石料的粒径和掺和量应满足设计要求。已铺土料表面在压实前被晒干时，应洒水湿润，控制填筑土料的含水量，以利充分压实；碾压遍数和碾压机具规格、重量、振动频率等应与碾压试验成果一致，不得漏碾、欠碾或过碾。

5.4土料应分层回填，分层碾压；注意机械碾压和人工碾压铺土厚度的不同，靠近边角人工填筑厚度不大于20cm。取样检测点要涵盖边角部位。当基础面起伏不平时，应按照水平分层由低处开始逐层填筑，不得顺坡填筑。分段填筑时，作业面不应过短，尽量减少填筑段接头。若段与段之间不可避免出现高差时，应以斜坡面连接，坡度不陡于1：3，高差大时宜用缓坡。相邻碾压轨迹及相邻材料连接处的碾压至少应有0.5m的搭接，不允许漏碾；垂直渠轴线的堤身接缝碾压时，应跨缝搭接碾压，宽度不小于3.0m。

5.5机械碾压不到的部位，应辅以夯具夯实，夯实时应采用连环套打法，夯迹双向套压，夯压夯1/3，行压行1/3；分段、分片夯实是，夯迹搭压宽度应不小于1/3夯径。应优先考虑采用凸块振动碾，当因场地狭小采用其它小型夯实机械时，应减小铺土厚度。铺料与碾压工序宜连续进行，填筑层检验合格后因故未继续施工，因搁置较久或经过雨淋干湿交替使表面产生疏松层时，复工前应进行复压处理。

5.6雨天应停止粘性土填筑施工，及时对填筑作业面进行（平碾）压实封闭，并做成中央凸起向两边倾斜。雨量较大时，应做好回填基坑的降排水工作，已填筑土方不允许较长时间受水浸泡。填筑面在下雨时不宜践踏，并应严禁车辆通行。雨后恢复施工，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。

5.7如填土出现弹簧土、层间光面、层间中空、松土层或剪力破坏现象时，应根据情况及时认真处理，并经检验合格后方可进行下道工序，冬季禁止在负温下进行填筑施工。

6. 建筑物周边回填质量的控制

6.1建筑物周边回填土方，宜在建筑物强度达到设计强度50%～70%的情况下施工。填土前，应清除建筑物表面的乳皮、粉尘及油污等；对表面的外露铁件割除，如模板对销螺栓等，对铁件残余露头需用水泥沙浆覆盖保护。

6.2填筑时，须先将建筑物表面湿润，涂刷两道粘土泥浆，涂刷时应边涂泥浆、边铺土、边夯实，涂浆高度应与铺土厚度一致，涂层厚宜为3mm～5mm，并应与下部涂层衔接，严禁泥浆干固后再铺土、夯实。制备泥浆应采用塑性指数Ip大于17的粘土，泥浆的土水重量比可用1：2.5～1：3.0。

6.3建筑物及建筑物构件两侧填土时，应保持均衡上升，贴边填筑宜用夯具夯实，铺土层厚度宜为15cm～20cm。对检测仪器、电缆、光缆应采取保护措施。

6.4不同回填土料必须严格按照设计图纸进行分区回填，两种不同回填土料接触面应为1：3斜坡搭接过渡。

6.5低压缩性土回填时，要求石料掺和比例符合设计要求，土石拌和均匀，填筑时不得出现粗骨料架空现象。混合砂砾料、级配粗砂使用前，施工单位应检测其级配组成，并验算其反滤、排水指标是否满足设计要求，最后指标应根据回填土颗分曲线进行确定。在挖装和铺筑过程中，应防止粗细颗粒分离（宜在挖装前洒水，保持其润湿状态，以免颗粒分离），防止杂物与其它料物混入。对已碾压合格的反滤层，应做好防护，一旦发生土料混杂，则必须清除。

6.6级配粗砂层（反滤层）断面较小，在压实过程中，应与其相临的防渗土料、砂砾料或过渡料等一起碾压。在级配粗砂（反滤层）施工时，其相临的防渗土料、砂砾料或过渡料等不得侵占级配粗砂（反滤层）的填筑区域。

6.7混凝土构件（倒虹吸管、翼墙、闸室边墙、齿墙等）附近及顶部0.5m厚度范围（可通过力学计算确定厚度值）内填土，必须用小型机具压实。

6.8跨渠桥梁的桩基、桥台等周边回填时，应按图纸和设计要求将回填坑周边进行削坡处理，当设计没有具体要求时，应按照边坡不陡于1：1.5进行削坡后再进行分层回填。

7. 渠道土方填筑质量的控制

必须严格按照要求开展施工工艺试验，并按照规程规范要求和批准的碾压试验方案进行施工作业。

7.1土料及碾压试验按照设计和规范要求（设计和规范见表1）：

（1）《在碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）和《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251-2000）中，这些要求都是强制性条文。

（2）注意：由于渠道工程的特殊性，战线长，土料料源可能存在较大变化，在施工过程中要注意观察土料性质是否符合设计要求，及时进行试验检测（高塑性粘土见表2）。

（3）塑限和液限实际就是含水率的概念，一个是可塑的下限含水率，一个是可塑的上限含水率。要求的目的就是为了保证粘粒含量多，可塑范围不能太小（塑性指数大于15），不可单纯理解高塑性土就是含水率大。

7.2碾压试验。

碾压试验的主要目的是确定达到设计填筑标准的压实方法。需要确定的参数主要有机械参数（机械型号）和施工参数（铺土厚度、碾压遍数、行车速度、粘土的含水率），以及碾压后渗透系数、压缩性、抗剪强度等指标检测，其目的是对成品的检验是否达到设计指标。

7.3土方填筑技术要求。

（1）土方填筑按照常规的要求划分为结合面处理、卸料及铺填、压实和接缝处理四个工序。

基面表层树木、草皮、树根、垃圾、弃土、淤泥、腐殖质土、废渣、泥炭土等不合格土全部清除。清理边界符合设计要求（基面边线外50cm），清基厚度一般为30～50cm。不合格土全部清除，对粉土、细砂、乱石、危岩、坡积物、残积物、坑、槽、井等处理应符合设计要求。

（2）注意：在验收回填前，有基础处理的部位必须完成基础处理的验收工作；基础处理的各种钻坑、探坑要按照要求处理完成；基础面原状土取样；在填筑之前，采用不小于10t的振动碾，碾压不小于5遍。

对各种工程而言，基础清理及处理均为重要（或一般）隐蔽工程，须经过设计、地质、建管、监理、施工方多方联合验收方能确定其合格与否或质量等级。

7.3.1结合面处理。

（1）结合面在这里指上下层铺土结合层面处理。铺土与岩面以及混凝土面结合的处理。上下层铺土结合层面要求，表面基本平整，无团块、无松土，禁止撒入砂粒、杂物以及车辆在层面上重复碾压，表面湿润均匀，无积水，无空白、均为毛面。

（2）注意：若验收合格后又经雨淋，应排出积水，重新作刨毛处理，负温下禁止施工，冬季温度虽然回升到正温，仍应检查填筑面上的冰雪是否清除干净。结合面处理为关键工序之一，注意天气预报，并及时提醒施工单位。

（3）在岩面以及混凝土面铺土的要求，岩石、混凝土表面要清理干净，回填面润湿，无局部积水，均匀涂刷泥浆液，泥浆制备应采用塑性指数大于17的粘土，浓度1：2.5～1：3重量比拌制，回填及时，无风干现象，严禁泥浆干涸后铺土和压实。

（4）注意：混凝土建筑物外露的铁件（如模板对拉螺栓等）要割除，必要时对铁件残余用水泥砂浆覆盖保护。

7.3.2卸料及铺填。

（1）回填土料要求：粘粒含量、含水量、土块粒径满足设计要求。按照《堤防工程施工规范》10t～16t振动碾最大土块限制粒径为≤15cm。具体的最大土块限制粒径根据《堤防工程施工规范》确定。（土块是指可碾压碎的含水量适宜的土块，而不是很干的僵土块，僵土块在粘性较大的土料翻晒过程中很容易出现，因此粘性较大的土翻晒和打碎和碾压要及时）。

（2）卸料与摊铺要求：应采用进占法卸料，及时平料，施工面平整，铺土厚度要求采用画线或拉线绳的方法进行控制。（施工面不平整就无法保证上层铺料厚度不超标），层次清楚、上下层分段位置错开。摊铺后的土料厚度均匀、无粗颗粒集中、边线基本整齐。（对特殊情况下可以少量使用后退法卸了料，但必须做好基面防护的措施，车轮碾压部分应及时采取抛毛等措施，满足结合面质量要求。

（3）注意：对占压堤身断面的临时坡道进行铺料前，应将已板结的老土刨松，与新铺土料统一按填筑要求分层压实。超宽填筑量按照规范要求宜为30cm。铺料厚度应采取定点测量、插标杆、堆土堆等方法控制，用钢钎挖深、测量高程，计算土料方量等方法检查铺料厚度。

7.3.3压实。

（1）首先做碾压试验，根据碾压试验的各项指标、碾压试验的成果报告控制土料的碾压。要求从低洼处开始填筑碾压，尽早将填筑面找平，当大面高程一致后，应分段填筑，各段应设立标志，以防漏压、欠压和过压（含水量偏大最忌讳过压），上下层的分段接缝位置应错开。分段、分片碾压时，相邻作业面要保证搭接碾压宽度，平行堤轴线不应小于0.5m ，垂直堤轴线方向不小于3m。机械碾压不到的部位，应辅以夯具夯实，夯实时应采用连环套打法，夯迹双向套压，夯压夯1/3距离，行压行1/3距离。人工填筑，要求铺土厚度15～20cm，土块粒径≤5cm等。碾压时的行车速度按照碾压试验确定的参数进行。碾压效果要求得到无漏压、表面平整、无弹簧、起皮脱空和剪力破坏。

碾压后取样时在干密度试验检测报告中要写明取样桩号、高程，其目的是为了当发现有不合格样时进行有目的的局部补压。

（2）注意：含水量合适判断，碾压前，目测、手测法：采用手握成团，落地分散；现场碾压过程种判断土料含水量高低的方法，应该是在碾压完成后凸块碾的凸块能进入土壤2/3左右比较合适，如果凸块全部进入土壤说明含水量太高；如果凸块进入土壤很浅，说明含水量太小。碾压时一定重点关注临水边的超宽碾压问题，确保削坡后坡面的干密度能够满足设计要求，这对于后续混凝土衬砌质量至关重要，容易引起不均匀沉陷造成衬砌混凝土破坏。

7.3.4接缝处理。

（1）碾压施工分段连接及新老渠堤连接要求以斜面连接，各种横缝连接的坡度采用1：3～1：5，高差大时宜用缓坡。包括不同标段之间的填筑连接。土堤与岩石岸坡相接时，岩石削坡后不宜陡于1：0.75。在土堤的斜坡结合面上填筑时，应随填筑面上升进行削坡，并削至质量合格层，削坡后应控制好结合面的含水量，边刨毛，边铺料压实。

（2）横向接缝碾压应采用跨缝搭接碾压方式，搭接宽度不小于3m。

土堤与建筑物相接时应注意建筑物混凝土强度达到设计50%～70%时方可回填土料，清理混凝土表面及残余铁件涂刷泥浆，建筑物两侧填土应均衡上升，避免碾压时建筑物工程出现位移，在最初开始填土时尤为重要。一般和刚性建筑物附近的填土应使用上限含水量，有设计要求使用高塑性土回填的部位应填筑高塑性土。

参考文献

[1]《堤防施工规范》（SL260-98）.

[2]《碾压式土石坝施工规范》（ DL/T5129-2001）.

[作者简介] 王瑞，籍贯：河南新乡市人，职称：高级工程师，目前从事灌区工程建设管理、规划设计工作。