湿陷性黄土露天大容量蓄水池基础处理施工组织管理

常伟

湿陷性黄土露天大容量蓄水池基础处理施工组织管理

常伟

（会宁县引洮工程建设管理局，甘肃会宁730700）

蓄水池工程是农村供水工程的骨干工程。湿陷性黄土具有特殊的性质，湿陷性黄土地区建设大容量蓄水池基础处理和防渗措施是工程质量控制的关键，蓄水池施工过程中工序较多，且每一道工序都必须严格按照质量要求控制。原土开槽放水预浸、原土翻夯、基础土体压实度、水泥土防渗层夯实，大面积土工膜铺设、膜底排气设置、土工膜保护层施工等对施工组织提出很高要求，通过建立质量体系和质量管理小组对施工过程控制关键参数指标，达到组织管理目标。本论述对施工过程中确保土体压实最优含水率，大面积土工膜粘接等重点措施做了简单总结。

蓄水池；湿陷性黄土；水泥土；土工布；施工组织

1　工程概况

会宁北部供水工程是引洮供水一期工程的配套项目，建设目标是解决会宁县北部乡镇生活和农业灌溉用水。在引洮供水一期工程冬季停水期间，由河坪水厂调蓄水池和新堡子水厂调蓄水池积蓄的水量供给用户。河坪水厂调蓄水池容量25.14万m3，新堡子老水厂调蓄水池容量68.7万m3，新建水池调蓄容量47.6万m3。

新堡子新建调蓄水池选址位于郭城镇西南郊的关川河左岸阶地上。此处为大片耕地，地形平坦，紧邻靖远、定西公路，交通方便，附近有地方电网线路。总体稳定性较好，无不良物理地质体发育。探查表明地层分为上部厚约10m的中-强烈湿陷性黄土地层和下部厚度大于10m的中低压缩非湿陷性黄土地层，常规的基础处理方式即可保证建筑物安全。新堡子水厂的总体布置如图1所示。

图1　新堡子水厂总体布置图

2　水池布置及设计参数

水池总体呈规整的圆角矩形布置，长306m，宽242m。池底为挖方，水池边坡上部约1/3高度为填方。防浪墙外的池顶道路宽6m，外围填筑边坡，最外层为防护栏。水池设计水深9.0m，边坡超高1.0m，迎水面边坡1∶2.5，背水面边坡1∶1.5m。

水池的附属主要建筑有：输水总干管末端向水池供水的衔接建筑物（包括闸阀井、进水池、进水涵、进水陡坡）、水厂泵房取水管、池底放空管、池顶防浪墙等。

池底的基础处理及防渗措施为：开挖高程以上原土分层碾压翻夯2.0m厚，上部碾压30cm厚2∶8水泥土垫层，铺设两布一膜复合土工膜，最上层夯填壤土垫层厚80cm。边坡迎水面基础处理及防渗措施中原土翻夯、水泥土垫层及复合土工膜相同，土工膜上铺设40mm厚的M10水泥砂浆垫层，再用M10水泥砂浆砌8cm厚的C20砼预制块。

为防止边坡的表层材料下滑，边坡与池底相交位置设有现浇混凝土抗滑墩，紧接墩后为第一道水泥土阻滑齿，后高度每升高3.5m设一道水泥土阻滑齿，边坡的10m高差内分布2道。设计断面见图2所示。

图2　设计断面图

整个水池基础均为中-强烈湿陷性黄土地层。设计要求原土翻夯及填筑体压实度不小于96%，干密度不小于16kN/m3。水泥土垫层分层厚度30cm，压实度不小于96%。

3　水池施工技术要点及施工组织难点

水池安全运行的关键是防渗处理质量过关。湿陷性是湿陷性黄土的特殊性质，湿陷性黄土在一定压力作用下受水浸蚀结构迅速破坏而发生显著下沉，因此在水工建筑物上研究湿陷性黄土地基的处理十分重要。湿陷性黄土的变形包括压缩变形和湿陷变形两种。压缩变形是在土的天然含水量下由于上部荷载的负荷所引起的，一般基础的压缩变形很小，大部分在其上部结构的允许变形值范围以内。不会影响建筑物的安全和正常使用。湿陷变形是由于地基被水浸湿所引起的一种附加变形，往往是局部和突然发生的，而且很不均匀，对建筑物的影响很大，危害性很严重。因此，在湿陷性黄土地区的露天蓄水池设计中，为了保证水池的安全和正常使用，往往需要采取相应的地基处理措施。基础原土翻夯消除湿陷性不均匀沉降对防渗土工膜的影响。水泥土垫层则是找平层和硬化层，兼有防渗层的作用。土工膜上铺设的砂浆砌预制块是土工膜的上保护层。整个水池底部和边坡的防渗膜焊接成整体防渗。下面分别介绍基础处理的几个关键工序。

3.1提高基础土体的含水率

设计要求基础翻夯后的压实度不小于0.96，干密度不小于16kN/m3。根据探坑的现场土质取样检测试验结果，原状土的自然含水率只有6%左右，距离试验得出的最优含水率12.6%有较大差距。经过含水率差值和土体方量的估算，对整个翻夯土层浸水大约需要补充上万吨工程用水。所以在大面积开挖前对原土进行了预浸水措施。预浸水是在对自重湿陷性黄土场地进行大面积浸水，使土体在饱和自重压力下发生自重湿陷、产生压密，以消除距地表4～5m深度以下全部黄土层的白重湿陷性。上部4～5m厚的土层作为被动层．不产生自重湿陷，但仍具有外荷湿陷性，需另作处理。预浸水还可以增加黄土的天然含水率，对挖出原土夯填的过程中可以很好地控制压实质量和提高水的利用率。预浸水的优点是，施工简便，费用低廉，处理范围广、深度大、效果好，同时能消除地下暗缝、洞穴、墓坑等不良工程隐患。预浸水的浸水影响范围较大，因此应防止浸水对附近建筑物和场地边坡的稳定性所造成的不良影响。

图3　预浸水施工现场

水池建设场地中，在距池底10m高差位置，分散开挖6条长20m、宽2m、深1m的浸水槽，槽间间隔5m，间隔注水。经过5d时间，总计调运上千车次几万m3水。浸水10d后进行水池主体方量的施工。在开挖过程中，不断监测土体含水量指标。结果表明，浸水槽附近位置及表层土体呈泥状，含水量过高，但随着开挖深度增加，含水量逐渐下降。到接近开挖高程位置时，含水率为11%左右。在翻夯过程中，只需少量洒水即可满足最优含水率要求。原土翻夯后的现场取样检测结果表明，土体干密度为1.66～1.75之间，预浸水的措施达到了目标。图3是预浸水施工现场。

3.2基础翻夯处理

水池底部平坦，长×宽为244m×180m，易于搬运材料及开展施工机械。难点为水池迎水面边坡的翻夯土质量控制。若采用水平分层碾压的方法，只能用挖式打夯机分层压实。分层过大则造成斜面台阶过高，控制坡度及后期整平困难，分层过小则过于耗费机械台班及工期。现场施工采用顺坡分层碾压法，每层20cm，用20t履带挖掘机上下坡2遍压实，履带压过的表面较粗糙，分层间自然粗糙结合。垂直坡度面厚度达到2.5m后，压实完的表层用15t轮式装载机上下坡面2遍整平。最后用人工放线细部修平。压实后的边坡经试验测定压实度和干密度为1.72，达到了设计要求。

原土翻夯及填筑前施工单位先通过碾压试验确定分层最优含水量、填筑厚度、碾压遍数，报监理单位以此进行质量控制。整个夯填过程没有采用地表清基开挖料。

3.3水泥土防渗层施工

根据设计采取的处理措施为：原土翻夯后，加夯一层300mm厚的2∶8水泥土，压实系数≥96%，干密度不小于16kN/m3。水泥和土按照2∶8的体积比进行配比，配比完成后的水泥土应按照《水泥土配合比设计规程》要求进行无侧限抗压试验、压缩试验、剪切试验，检测土体能否达到预定的压实系数及干密度特征值。以下是水泥土施工的主要控制过程：

（1）施工配合比、混合料含水率、水泥剂量要满足设计文件的配合比要求，对水泥剂量和含水率要随时检测，确保混合料在碾压的过程中不出现翻浆或起皮。

（2）通过试验确定材料的松铺系数及一次铺筑的合适厚度。

（3）严格按照标准施工方法施工：

①严格按照施工配合比进行控制水泥的参入量；②选择正确摊铺方法和适用机具；③水泥土含水量按照最优含水率进行控制；④压实机械的选择和组合，碾压的顺序、速度和遍数必须按照施工方案中确定的控制参数进行；⑤按照设计及施工规范对水泥土的压实系数和干密度的进行检测。

（4）严格按照三检制度进行试验检测，确保每一个工序工程，每一个单元工程都合格。同时资料完善，使得每一个单元工程都原材料可追溯，试验检测可追溯。

3.4膜底排气措施

土工膜下铺设Φ50PVC排气花管，间距10m，在水泥土垫层上切槽布设。排气管上梅花型开孔以利排气。孔间距：环向22mm，长度方向50mm。排气管从池底延续铺设到池顶防浪墙下部。

3.5土工膜施工

土工膜面积大，焊接要求严格，施工时容易受损，是水池防渗的关键工序。设计采用的复合土工膜规格为两层200g/m的长纤维土工布夹0.4mm（800g/m2）厚的PE膜。两层布料保护PE膜兼增加与水泥土垫层和砂浆的摩擦力，PE膜双道焊接防渗。焊缝位置样式见图4所示。

图4　焊缝位置样式

土工膜施工有到货验收规格、现场铺设试验、施工前质量检查、铺设施工过程及铺设后保护等几项主要程序。土工膜订货时要求厂家按较大尺寸50m×6m生产，以尽量减少现场焊缝。成品运到现场需要监理依据设计图纸要求的规格和厂家供货单对成品现场核对。大面积铺设前在边坡坡脚位置进行现场铺设试验，按厂家要求进行一遍焊接温度、速度、施工工艺等的过程。试验前，施工单位向监理提交试验大纲，审查批准后进行试验。试验成果和报告报送监理人检查，确认合格后正式施工。

铺设前检查土工膜是否有肉眼可见的疵点，对有机械损伤等缺陷的必须更换。复合土工膜施工应在开挖断面验收合格后进行，铺设前应平整场地，清除一切尖角杂物，填平坑凹，按要求修好坡面，铺设过程中，作业人员不应穿硬底鞋及带钉的鞋，不准吸烟。不准直接在复合土工膜上卸放砼护坡块体，不准用带尖头的钢筋作撬动工具，严禁在复合土工膜上敲打石料和一切引起土工膜损坏的施工作业。土工膜铺设面上禁止随意抛掷硬物，尤其是尖锐物体。

土工膜与支持层之间压平贴紧，避免架空。铺设前对规整的底板和边坡采用对应的完整尺寸，在边坡转弯部位需要考虑土工膜的裁切形状，接缝应与最大拉力方向平行，坡面弯曲处特别注意剪裁尺寸务使妥贴。建筑物凸出的位置按厂家要求的方法做好止水处理。

铺放应在干燥和暖天气进行。一次铺设长度宜控制在30～50m，铺设时应自然松弛，不应过紧，以便拼接和适应气温变化或变形影响，并与支持面贴实，不得出现褶皱，同时做好土工膜的固定。

复合土工膜拼接方式采用热熔焊法，焊缝搭接宽度不小于10cm，采用双焊缝搭焊，并严格控制焊接质量，焊缝搭接面不得有污垢、积水、砂土等影响焊接质量的杂质存在，焊缝处土工膜应熔结为一个整体，避免虚焊、漏焊、超量焊及切边等现象。联结的土工膜必须搭接平缓、舒展。施工时如发现损伤应立时进行修补，现场严禁防火。施工机械、车辆设备禁止碾压土工膜。土工膜铺开过程注意及时排气。复合土工膜铺设完毕、未浇筑砼前，应在土工膜的边角和坝坡顶、底脚处每一个角2～5m放一个20kg左右的砂袋扎紧，以防被风掀起。

铺设完成后的土工膜上应尽快完成上保护层的施工。正在铺设的边坡如图5所示。

图5　边坡铺设

3.6土工膜保护层施工

在水池基底，土工膜上层夯填80cm厚壤土垫层。在边坡迎水面基础处理及防渗措施中原土翻夯、水泥土垫层及复合土工膜与池底相同，而土工膜上面铺40mm厚的M10水泥砂浆垫层，再铺设M10水泥砂浆砌8cm厚的C20砼预制块。

4　施工质量的过程控制

4.1按照标准，建立质量保证体系

为了确保工程质量，项目部根据水池基础处理工程具有工程量大、工艺新的特点，成立了质量管理领导小组，由项目经理担任质量管理领导小组组长，总工程师担任副组长，其他副项目管理及科室主要负责人为领导小组成员。各施工班组亦相应确定班组长为质量管理责任人，从上到下形成了全方位的质量管理网络。项目经理、各科室负责人和各班组长均按月签订《质量责任书》，在责任书中明确规定月质量目标、职责与权限以及奖惩措施等。

确保质量体系有效运行。水池工程施工过程中，项目总工程师为贯彻标准真正落实到责任人，定期组织项目部相关人员对项目质量体系的运行情况进行检查、指导和监督，跟踪检查，较好地防止了不符合项的发生。

4.2依据规范，建立了工程技术管理体系

为了充分发挥质量管理系统的作用，对重大技术问题超前研究，制定预控措施，重点部位明确质量责任人，制订了一系列有针对性的技术管理规章制度，从而更好地发挥了技术对工程质量的先导作用。

4.3成立QC领导小组，不断探索新的施工工艺

在施工技术和施工管理上的创新是永无止境的。水池工程项目部施工的管理过程科学组织，合理安排，如每一道工序施工都要有两个以上的方案优选而来。施工中施工工艺的优化和选择往往可以杜绝质量通病，又可以降低成本，缩短工期。如对自然土进行开槽注水预浸，提高土的含水率使其在摊铺、碾压时含水率达到最优，还有在土工膜的边角用沙袋压住，避免被风掀起等。这些在施工技术和施工管理上的创新都是QC小组的日常工作，也是项目部在施工管理过程中工作安排和决策的依据。

4.4健全施工质量档案，建立质量责任追究制

为了全方位抓好施工质量的监督、控制和管理，认真组织施工全过程质量控制网点的实施，项目部动用计算机进行施工质量档案管理。根据质量体系标准建立了一套混凝土施工全过程跟踪、追究办法。

5　结束语

新堡子新建水厂调蓄水池的湿陷性基础处理措施及防渗措施如：原土翻夯、基础土体压实度、大面积土工膜铺设等对施工组织提出很高要求，本论述对施工过程的重点措施做简单总结，对类似的工程施工具有参考意义。

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TU444

A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.09.017

2016-6-8

常伟（1979-），男，汉族，甘肃会宁人，大学本科，工程师，主要从事供水工程建设管理工作。