南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工工法

南水北调中线干线工程—————————————————————————南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工工法（NSBD-ZXJ-4-01）南水北调中线中线干线工程建设管理局印发二〇一〇年十二月前言为加强南水北调中线工程渠道膨胀土处理施工管理工作，根据国务院南水北调办、水利部以及国家有关规定和标准，结合南水北调中线工程建设管理的特点，在总结南阳膨胀土试验段膨胀土渠道施工经验的基础上，编制了《南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工工法》，共包括五部分，分别为：渠道土方开挖及保护层开挖施工工法、渠道非膨胀土换填施工工法、渠道水泥改性土换填施工工法、渠道土工格栅填土施工工法和渠道土工袋装土换填施工工法。本工法由编制单位负责解释。印发单位：南水北调中线干线工程建设管理局主编单位：河南省南水北调中线工程建设管理局南阳段建设管理处编制单位：河南省水利第二工程局河南省河川工程监理有限公司编制人员：建管处：秦鸿飞禹建庄秦水朝李君炜王龙欣施工单位：金国连赵长伟李凌翔朱建军季德雨李红炉张金震监理单位：魏焕发王为然郑涛张官珍汪明王国栋祁建华目录渠道土方开挖及保护层开挖施工工法.....................-1-1.工法特点........................................-2-2.工艺原理........................................-2-3.施工工艺流程及操作要点..........................-2-3.1施工工艺流程...............................-2-3.2操作要点...................................-3-4.主要机械设备....................................-6-5.质量要求和验收..................................-7-6.影响工效的因素..................................-7-渠道非膨胀土换填施工工法.............................-9-1.工法特点.......................................-10-2.工艺原理.......................................-10-3.施工工艺流程及操作要点.........................-10-3.1工艺流程..................................-10-3.2操作要点..................................-10-4.主要施工机具配置...............................-13-5.质量控制要点...................................-13-6.影响工效的因素.................................-13-渠道水泥改性土换填施工工法..........................-15-1.工法特点.......................................-16-2.工艺原理.......................................-16-3.工艺流程及操作要点.............................-16-3.1工艺流程..................................-16-3.2操作要点..................................-16-4.施工机具配置...................................-22-5.质量控制要点...................................-22-6.影响工效的因素.................................-23-渠道土工格栅填土施工工法............................-25-1.工法特点.......................................-26-2.适用范围.......................................-26-3.工艺原理.......................................-26-4.工艺流程和操作要点.............................-26-4.1工艺流程..................................-26-4.2操作要点..................................-26-5.材料与设备.....................................-28-5.1材料......................................-28-5.2机械配置..................................-28-6.质量控制要点...................................-28-7.影响工效的因素.................................-30-渠道土工袋装土换填施工工法..........................-31-1.工法特点.......................................-32-2.适用范围.......................................-32-3.工艺原理.......................................-32-4.工艺流程及操作要点.............................-32-4.1工艺流程..................................-32-4.2操作要点..................................-32-5.材料与设备.....................................-34-5.1材料......................................-34-5.2机械设备配置...............................-34-6.质量控制要点...................................-34-7.影响工效的因素.................................-35--1-渠道土方开挖及保护层开挖施工工法主要起草人：张金震-2-渠道土方开挖及保护层开挖施工工法膨胀土是一种含一定数量亲水矿物质（蒙脱石、伊利石、高岭石或混层结构）且随着环境的干湿循环变化而具有显著的干燥收缩、吸水膨胀和强度衰减的粘性土，有的裂隙很发育，且液限和塑性指数较大，压缩性偏低，在天然含水量状态下较坚硬，一般具有超固结性。在地层分布上一般属于上第三系河湖相砂砾岩、砂岩和第四系中更新统冲洪积分支粘土，在结构上夹层多，上层滞水明显，开挖后易产生卸荷失稳。根据其膨胀率分类，膨胀土可分为弱膨胀土、中膨胀土和强膨胀土。在进行渠道土方开挖和保护层开挖过程中，需采取与常规土方开挖不同的方法。1.工法特点由于膨胀土的特殊性质，在开挖过程中必须采取覆盖、防护等有效措施减少大气环境的影响，分层、分段开挖并预留保护层，一次开挖的工作面不易过大。开挖过程中，在有上层滞水的地带需采取逐层设截流沟、逐层排水的方式，有效减少边坡失稳现象，对边坡的保护和设计断面的形成有很重要的作用。2.工艺原理在开挖过程中，采取逐层开挖排水沟排除滞水、渗水的开挖方式，并采取临时覆盖边坡、预留保护层和后续工序跟进，可有效隔绝阳光曝晒和雨雪冲刷或冻结，减少因土体失水干缩或遇水膨胀而引起的边坡失稳现象。3.施工工艺流程及操作要点3.1施工工艺流程开挖区周边截流沟开挖→自上而下分层开挖→在有地下水或层-3-间滞水地段逐层开挖排水沟并排水→坡面防护→保护层开挖3.2操作要点⑴周边截流沟开挖及处理正式开挖之前，在开口线外侧开挖临时截流沟，防止地表水流入开挖作业面，减少对开挖边坡的冲刷和浸蚀。临时截流沟的布置尽量与渠道永久截流沟结合，并结合现场地形汇水条件布置向渠外排水的通道。排水通道之间的截流沟底坡应平顺，当地形条件复杂时可采取一定的挖填措施处理。为保证截流沟的汇水作用，渠道开挖线与截流沟之间的坡顶可做成倾向截流沟一侧的缓坡，以免坡顶积水。因膨胀土遇水易失稳，截流沟必须做好铺砌及防渗漏处理。如无设计要求，可采用土工膜加混凝土的方式进行处理，其结构型式如下：截流沟断面示意图⑵表层土清除采用推土机将地表附属物和表层有机耕作层清除拢堆、装载机装车、自卸车运至指定地点堆放。⑶土方开挖采用反铲挖掘机开挖、自卸汽车运输，推土机在指定的堆放区推平。1:1原地面1:15cm厚C10细石混凝土复合土工膜单位：cm沟底-4-土方开挖按照从上到下分层分段依次进行，一次工作面开展不宜过大，分段长度150m～200m左右，开挖层一次不宜超过3m。对同一个断面、同一开挖层来说，由中间同时向左右两岸开挖，以利于层间排水。同一区段内开挖面宜平行下降，不能平行下挖时，则两者高差不宜大于一个开挖梯段。可利用的开挖土料，根据土方平衡方案分区堆放，不同性质的土料不得混杂。开挖过程中预留保护层，保护层的厚度根据后续工程安排和土质情况而定，一般情况下，弱膨胀土渠段预留保护层厚度不小于30cm（垂直基面厚度），中、强膨胀土渠段预留保护层厚度不小于50cm（垂直基面厚度）。对于过水断面以上的渠道开挖，当自上而下开挖至一级马道后，必须停止开挖，进行保护层开挖及边坡的工程防护措施施工，比如换填、砌石联拱植草或其他护坡结构、永久排水设施施工等。在完成工程防护措施后，再进行下一级马道间开挖或过水断面的开挖施工。⑷排水土方分层开挖过程中，在存在上层滞水渗流的区域逐层开挖临时排水沟，底部开挖临时导渗沟，及时排除渗水或雨水。上图所示，开挖时的排水系统采用明挖临时排水沟、导渗沟结合集水井的排水方式。首先在距离开挖断面两侧不小于3.0m的距离平有层间滞水或地下水处开挖断面排水示意图-5-行于渠道轴线开挖临时排水沟，用于汇集边坡层间滞水和雨水；在靠近渠道轴线的位置开挖临时导渗沟，其底部高程低于临时排水沟底，用于汇集地下水和边坡层间滞水；临时排水沟与导渗沟之间通过开挖支沟联通，在导渗沟适当的位置开挖集水井，井内布置水泵，当施工期降雨形成地面径流或出现层间滞水、渗水时，水流通过临时排水沟、支沟汇集到导渗沟的集水井内，用水泵抽排至附近自然沟渠。随着开挖的进行，排水沟和导渗沟应不断加深，并灵活布置排水沟、导渗沟、集水井的位置，使沟底始终低于开挖底面，确保开挖面无明水。⑸临时防护由于膨胀土的特殊性质，在开挖过程中应尽量减少大气环境的影响时间。临时防护主要有预留保护层和覆盖两种。在开挖过程中，为减少大气环境对渠道设计基面的影响，在开挖时不是采用一次挖到设计断面的方式，而是在建基面上预留一定厚度的土层作为保护层。这样即使保护层面受到影响，但在一定时段内可以对建基面起到保护作用。除预留保护层外，在降雨期、高边坡地带或保护层开挖完成后进行换填施工之前，还必须进行坡面的覆盖防护。覆盖防护主要采取防雨布、塑料布等覆盖。覆盖时，采取上部膜压下部膜的方法，相邻块的搭接不小于1.0m，用土袋压盖，要做到全面覆盖不留死角，以减少大气环境影响。坡顶的防护范围较坡脚的防护范围适当加大，坡顶尽量覆盖至周边截流沟边。见下页图。⑹保护层开挖保护层是为了保护建基面不受大气环境的影响而临时预留的土层。在进行基面的下步施工前，需要开挖保护层至设计建基面。-6-边坡覆盖保护层开挖采用人工配合挖掘机进行。在测量人员的指挥下，用挖掘机在坡面上每