常偉

濕陷性黃土露天大容量蓄水池基礎(chǔ)處理施工組織管理

常偉

（會(huì)寧縣引洮工程建設(shè)管理局，甘肅會(huì)寧730700）

蓄水池工程是農(nóng)村供水工程的骨干工程。濕陷性黃土具有特殊的性質(zhì)，濕陷性黃土地區(qū)建設(shè)大容量蓄水池基礎(chǔ)處理和防滲措施是工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵，蓄水池施工過(guò)程中工序較多，且每一道工序都必須嚴(yán)格按照質(zhì)量要求控制。原土開槽放水預(yù)浸、原土翻夯、基礎(chǔ)土體壓實(shí)度、水泥土防滲層夯實(shí)，大面積土工膜鋪設(shè)、膜底排氣設(shè)置、土工膜保護(hù)層施工等對(duì)施工組織提出很高要求，通過(guò)建立質(zhì)量體系和質(zhì)量管理小組對(duì)施工過(guò)程控制關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)，達(dá)到組織管理目標(biāo)。本論述對(duì)施工過(guò)程中確保土體壓實(shí)最優(yōu)含水率，大面積土工膜粘接等重點(diǎn)措施做了簡(jiǎn)單總結(jié)。

蓄水池；濕陷性黃土；水泥土；土工布；施工組織

1　工程概況

會(huì)寧北部供水工程是引洮供水一期工程的配套項(xiàng)目，建設(shè)目標(biāo)是解決會(huì)寧縣北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活和農(nóng)業(yè)灌溉用水。在引洮供水一期工程冬季停水期間，由河坪水廠調(diào)蓄水池和新堡子水廠調(diào)蓄水池積蓄的水量供給用戶。河坪水廠調(diào)蓄水池容量25.14萬(wàn)m3，新堡子老水廠調(diào)蓄水池容量68.7萬(wàn)m3，新建水池調(diào)蓄容量47.6萬(wàn)m3。

新堡子新建調(diào)蓄水池選址位于郭城鎮(zhèn)西南郊的關(guān)川河左岸階地上。此處為大片耕地，地形平坦，緊鄰靖遠(yuǎn)、定西公路，交通方便，附近有地方電網(wǎng)線路。總體穩(wěn)定性較好，無(wú)不良物理地質(zhì)體發(fā)育。探查表明地層分為上部厚約10m的中-強(qiáng)烈濕陷性黃土地層和下部厚度大于10m的中低壓縮非濕陷性黃土地層，常規(guī)的基礎(chǔ)處理方式即可保證建筑物安全。新堡子水廠的總體布置如圖1所示。

圖1　新堡子水廠總體布置圖

2　水池布置及設(shè)計(jì)參數(shù)

水池總體呈規(guī)整的圓角矩形布置，長(zhǎng)306m，寬242m。池底為挖方，水池邊坡上部約1/3高度為填方。防浪墻外的池頂?shù)缆穼?m，外圍填筑邊坡，最外層為防護(hù)欄。水池設(shè)計(jì)水深9.0m，邊坡超高1.0m，迎水面邊坡1∶2.5，背水面邊坡1∶1.5m。

水池的附屬主要建筑有：輸水總干管末端向水池供水的銜接建筑物（包括閘閥井、進(jìn)水池、進(jìn)水涵、進(jìn)水陡坡）、水廠泵房取水管、池底放空管、池頂防浪墻等。

池底的基礎(chǔ)處理及防滲措施為：開挖高程以上原土分層碾壓翻夯2.0m厚，上部碾壓30cm厚2∶8水泥土墊層，鋪設(shè)兩布一膜復(fù)合土工膜，最上層夯填壤土墊層厚80cm。邊坡迎水面基礎(chǔ)處理及防滲措施中原土翻夯、水泥土墊層及復(fù)合土工膜相同，土工膜上鋪設(shè)40mm厚的M10水泥砂漿墊層，再用M10水泥砂漿砌8cm厚的C20砼預(yù)制塊。

為防止邊坡的表層材料下滑，邊坡與池底相交位置設(shè)有現(xiàn)澆混凝土抗滑墩，緊接墩后為第一道水泥土阻滑齒，后高度每升高3.5m設(shè)一道水泥土阻滑齒，邊坡的10m高差內(nèi)分布2道。設(shè)計(jì)斷面見圖2所示。

圖2　設(shè)計(jì)斷面圖

整個(gè)水池基礎(chǔ)均為中-強(qiáng)烈濕陷性黃土地層。設(shè)計(jì)要求原土翻夯及填筑體壓實(shí)度不小于96%，干密度不小于16kN/m3。水泥土墊層分層厚度30cm，壓實(shí)度不小于96%。

3　水池施工技術(shù)要點(diǎn)及施工組織難點(diǎn)

水池安全運(yùn)行的關(guān)鍵是防滲處理質(zhì)量過(guò)關(guān)。濕陷性是濕陷性黃土的特殊性質(zhì)，濕陷性黃土在一定壓力作用下受水浸蝕結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著下沉，因此在水工建筑物上研究濕陷性黃土地基的處理十分重要。濕陷性黃土的變形包括壓縮變形和濕陷變形兩種。壓縮變形是在土的天然含水量下由于上部荷載的負(fù)荷所引起的，一般基礎(chǔ)的壓縮變形很小，大部分在其上部結(jié)構(gòu)的允許變形值范圍以內(nèi)。不會(huì)影響建筑物的安全和正常使用。濕陷變形是由于地基被水浸濕所引起的一種附加變形，往往是局部和突然發(fā)生的，而且很不均勻，對(duì)建筑物的影響很大，危害性很嚴(yán)重。因此，在濕陷性黃土地區(qū)的露天蓄水池設(shè)計(jì)中，為了保證水池的安全和正常使用，往往需要采取相應(yīng)的地基處理措施?；A(chǔ)原土翻夯消除濕陷性不均勻沉降對(duì)防滲土工膜的影響。水泥土墊層則是找平層和硬化層，兼有防滲層的作用。土工膜上鋪設(shè)的砂漿砌預(yù)制塊是土工膜的上保護(hù)層。整個(gè)水池底部和邊坡的防滲膜焊接成整體防滲。下面分別介紹基礎(chǔ)處理的幾個(gè)關(guān)鍵工序。

3.1提高基礎(chǔ)土體的含水率

設(shè)計(jì)要求基礎(chǔ)翻夯后的壓實(shí)度不小于0.96，干密度不小于16kN/m3。根據(jù)探坑的現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)取樣檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果，原狀土的自然含水率只有6%左右，距離試驗(yàn)得出的最優(yōu)含水率12.6%有較大差距。經(jīng)過(guò)含水率差值和土體方量的估算，對(duì)整個(gè)翻夯土層浸水大約需要補(bǔ)充上萬(wàn)噸工程用水。所以在大面積開挖前對(duì)原土進(jìn)行了預(yù)浸水措施。預(yù)浸水是在對(duì)自重濕陷性黃土場(chǎng)地進(jìn)行大面積浸水，使土體在飽和自重壓力下發(fā)生自重濕陷、產(chǎn)生壓密，以消除距地表4～5m深度以下全部黃土層的白重濕陷性。上部4～5m厚的土層作為被動(dòng)層．不產(chǎn)生自重濕陷，但仍具有外荷濕陷性，需另作處理。預(yù)浸水還可以增加黃土的天然含水率，對(duì)挖出原土夯填的過(guò)程中可以很好地控制壓實(shí)質(zhì)量和提高水的利用率。預(yù)浸水的優(yōu)點(diǎn)是，施工簡(jiǎn)便，費(fèi)用低廉，處理范圍廣、深度大、效果好，同時(shí)能消除地下暗縫、洞穴、墓坑等不良工程隱患。預(yù)浸水的浸水影響范圍較大，因此應(yīng)防止浸水對(duì)附近建筑物和場(chǎng)地邊坡的穩(wěn)定性所造成的不良影響。

圖3　預(yù)浸水施工現(xiàn)場(chǎng)

水池建設(shè)場(chǎng)地中，在距池底10m高差位置，分散開挖6條長(zhǎng)20m、寬2m、深1m的浸水槽，槽間間隔5m，間隔注水。經(jīng)過(guò)5d時(shí)間，總計(jì)調(diào)運(yùn)上千車次幾萬(wàn)m3水。浸水10d后進(jìn)行水池主體方量的施工。在開挖過(guò)程中，不斷監(jiān)測(cè)土體含水量指標(biāo)。結(jié)果表明，浸水槽附近位置及表層土體呈泥狀，含水量過(guò)高，但隨著開挖深度增加，含水量逐漸下降。到接近開挖高程位置時(shí)，含水率為11%左右。在翻夯過(guò)程中，只需少量灑水即可滿足最優(yōu)含水率要求。原土翻夯后的現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)結(jié)果表明，土體干密度為1.66～1.75之間，預(yù)浸水的措施達(dá)到了目標(biāo)。圖3是預(yù)浸水施工現(xiàn)場(chǎng)。

3.2基礎(chǔ)翻夯處理

水池底部平坦，長(zhǎng)×寬為244m×180m，易于搬運(yùn)材料及開展施工機(jī)械。難點(diǎn)為水池迎水面邊坡的翻夯土質(zhì)量控制。若采用水平分層碾壓的方法，只能用挖式打夯機(jī)分層壓實(shí)。分層過(guò)大則造成斜面臺(tái)階過(guò)高，控制坡度及后期整平困難，分層過(guò)小則過(guò)于耗費(fèi)機(jī)械臺(tái)班及工期?，F(xiàn)場(chǎng)施工采用順坡分層碾壓法，每層20cm，用20t履帶挖掘機(jī)上下坡2遍壓實(shí)，履帶壓過(guò)的表面較粗糙，分層間自然粗糙結(jié)合。垂直坡度面厚度達(dá)到2.5m后，壓實(shí)完的表層用15t輪式裝載機(jī)上下坡面2遍整平。最后用人工放線細(xì)部修平。壓實(shí)后的邊坡經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定壓實(shí)度和干密度為1.72，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

原土翻夯及填筑前施工單位先通過(guò)碾壓試驗(yàn)確定分層最優(yōu)含水量、填筑厚度、碾壓遍數(shù)，報(bào)監(jiān)理單位以此進(jìn)行質(zhì)量控制。整個(gè)夯填過(guò)程沒有采用地表清基開挖料。

3.3水泥土防滲層施工

根據(jù)設(shè)計(jì)采取的處理措施為：原土翻夯后，加夯一層300mm厚的2∶8水泥土，壓實(shí)系數(shù)≥96%，干密度不小于16kN/m3。水泥和土按照2∶8的體積比進(jìn)行配比，配比完成后的水泥土應(yīng)按照《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》要求進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)，檢測(cè)土體能否達(dá)到預(yù)定的壓實(shí)系數(shù)及干密度特征值。以下是水泥土施工的主要控制過(guò)程：

（1）施工配合比、混合料含水率、水泥劑量要滿足設(shè)計(jì)文件的配合比要求，對(duì)水泥劑量和含水率要隨時(shí)檢測(cè)，確保混合料在碾壓的過(guò)程中不出現(xiàn)翻漿或起皮。

（2）通過(guò)試驗(yàn)確定材料的松鋪系數(shù)及一次鋪筑的合適厚度。

（3）嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)施工方法施工：

①嚴(yán)格按照施工配合比進(jìn)行控制水泥的參入量；②選擇正確攤鋪方法和適用機(jī)具；③水泥土含水量按照最優(yōu)含水率進(jìn)行控制；④壓實(shí)機(jī)械的選擇和組合，碾壓的順序、速度和遍數(shù)必須按照施工方案中確定的控制參數(shù)進(jìn)行；⑤按照設(shè)計(jì)及施工規(guī)范對(duì)水泥土的壓實(shí)系數(shù)和干密度的進(jìn)行檢測(cè)。

（4）嚴(yán)格按照三檢制度進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，確保每一個(gè)工序工程，每一個(gè)單元工程都合格。同時(shí)資料完善，使得每一個(gè)單元工程都原材料可追溯，試驗(yàn)檢測(cè)可追溯。

3.4膜底排氣措施

土工膜下鋪設(shè)Φ50PVC排氣花管，間距10m，在水泥土墊層上切槽布設(shè)。排氣管上梅花型開孔以利排氣?？组g距：環(huán)向22mm，長(zhǎng)度方向50mm。排氣管從池底延續(xù)鋪設(shè)到池頂防浪墻下部。

3.5土工膜施工

土工膜面積大，焊接要求嚴(yán)格，施工時(shí)容易受損，是水池防滲的關(guān)鍵工序。設(shè)計(jì)采用的復(fù)合土工膜規(guī)格為兩層200g/m的長(zhǎng)纖維土工布夾0.4mm（800g/m2）厚的PE膜。兩層布料保護(hù)PE膜兼增加與水泥土墊層和砂漿的摩擦力，PE膜雙道焊接防滲。焊縫位置樣式見圖4所示。

圖4　焊縫位置樣式

土工膜施工有到貨驗(yàn)收規(guī)格、現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)試驗(yàn)、施工前質(zhì)量檢查、鋪設(shè)施工過(guò)程及鋪設(shè)后保護(hù)等幾項(xiàng)主要程序。土工膜訂貨時(shí)要求廠家按較大尺寸50m×6m生產(chǎn)，以盡量減少現(xiàn)場(chǎng)焊縫。成品運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)需要監(jiān)理依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求的規(guī)格和廠家供貨單對(duì)成品現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)。大面積鋪設(shè)前在邊坡坡腳位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)試驗(yàn)，按廠家要求進(jìn)行一遍焊接溫度、速度、施工工藝等的過(guò)程。試驗(yàn)前，施工單位向監(jiān)理提交試驗(yàn)大綱，審查批準(zhǔn)后進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)成果和報(bào)告報(bào)送監(jiān)理人檢查，確認(rèn)合格后正式施工。

鋪設(shè)前檢查土工膜是否有肉眼可見的疵點(diǎn)，對(duì)有機(jī)械損傷等缺陷的必須更換。復(fù)合土工膜施工應(yīng)在開挖斷面驗(yàn)收合格后進(jìn)行，鋪設(shè)前應(yīng)平整場(chǎng)地，清除一切尖角雜物，填平坑凹，按要求修好坡面，鋪設(shè)過(guò)程中，作業(yè)人員不應(yīng)穿硬底鞋及帶釘?shù)男粶?zhǔn)吸煙。不準(zhǔn)直接在復(fù)合土工膜上卸放砼護(hù)坡塊體，不準(zhǔn)用帶尖頭的鋼筋作撬動(dòng)工具，嚴(yán)禁在復(fù)合土工膜上敲打石料和一切引起土工膜損壞的施工作業(yè)。土工膜鋪設(shè)面上禁止隨意拋擲硬物，尤其是尖銳物體。

土工膜與支持層之間壓平貼緊，避免架空。鋪設(shè)前對(duì)規(guī)整的底板和邊坡采用對(duì)應(yīng)的完整尺寸，在邊坡轉(zhuǎn)彎部位需要考慮土工膜的裁切形狀，接縫應(yīng)與最大拉力方向平行，坡面彎曲處特別注意剪裁尺寸務(wù)使妥貼。建筑物凸出的位置按廠家要求的方法做好止水處理。

鋪放應(yīng)在干燥和暖天氣進(jìn)行。一次鋪設(shè)長(zhǎng)度宜控制在30～50m，鋪設(shè)時(shí)應(yīng)自然松弛，不應(yīng)過(guò)緊，以便拼接和適應(yīng)氣溫變化或變形影響，并與支持面貼實(shí)，不得出現(xiàn)褶皺，同時(shí)做好土工膜的固定。

復(fù)合土工膜拼接方式采用熱熔焊法，焊縫搭接寬度不小于10cm，采用雙焊縫搭焊，并嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量，焊縫搭接面不得有污垢、積水、砂土等影響焊接質(zhì)量的雜質(zhì)存在，焊縫處土工膜應(yīng)熔結(jié)為一個(gè)整體，避免虛焊、漏焊、超量焊及切邊等現(xiàn)象。聯(lián)結(jié)的土工膜必須搭接平緩、舒展。施工時(shí)如發(fā)現(xiàn)損傷應(yīng)立時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁防火。施工機(jī)械、車輛設(shè)備禁止碾壓土工膜。土工膜鋪開過(guò)程注意及時(shí)排氣。復(fù)合土工膜鋪設(shè)完畢、未澆筑砼前，應(yīng)在土工膜的邊角和壩坡頂、底腳處每一個(gè)角2～5m放一個(gè)20kg左右的砂袋扎緊，以防被風(fēng)掀起。

鋪設(shè)完成后的土工膜上應(yīng)盡快完成上保護(hù)層的施工。正在鋪設(shè)的邊坡如圖5所示。

圖5　邊坡鋪設(shè)

3.6土工膜保護(hù)層施工

在水池基底，土工膜上層夯填80cm厚壤土墊層。在邊坡迎水面基礎(chǔ)處理及防滲措施中原土翻夯、水泥土墊層及復(fù)合土工膜與池底相同，而土工膜上面鋪40mm厚的M10水泥砂漿墊層，再鋪設(shè)M10水泥砂漿砌8cm厚的C20砼預(yù)制塊。

4　施工質(zhì)量的過(guò)程控制

4.1按照標(biāo)準(zhǔn)，建立質(zhì)量保證體系

為了確保工程質(zhì)量，項(xiàng)目部根據(jù)水池基礎(chǔ)處理工程具有工程量大、工藝新的特點(diǎn)，成立了質(zhì)量管理領(lǐng)導(dǎo)小組，由項(xiàng)目經(jīng)理?yè)?dān)任質(zhì)量管理領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)，總工程師擔(dān)任副組長(zhǎng)，其他副項(xiàng)目管理及科室主要負(fù)責(zé)人為領(lǐng)導(dǎo)小組成員。各施工班組亦相應(yīng)確定班組長(zhǎng)為質(zhì)量管理責(zé)任人，從上到下形成了全方位的質(zhì)量管理網(wǎng)絡(luò)。項(xiàng)目經(jīng)理、各科室負(fù)責(zé)人和各班組長(zhǎng)均按月簽訂《質(zhì)量責(zé)任書》，在責(zé)任書中明確規(guī)定月質(zhì)量目標(biāo)、職責(zé)與權(quán)限以及獎(jiǎng)懲措施等。

確保質(zhì)量體系有效運(yùn)行。水池工程施工過(guò)程中，項(xiàng)目總工程師為貫徹標(biāo)準(zhǔn)真正落實(shí)到責(zé)任人，定期組織項(xiàng)目部相關(guān)人員對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量體系的運(yùn)行情況進(jìn)行檢查、指導(dǎo)和監(jiān)督，跟蹤檢查，較好地防止了不符合項(xiàng)的發(fā)生。

4.2依據(jù)規(guī)范，建立了工程技術(shù)管理體系

為了充分發(fā)揮質(zhì)量管理系統(tǒng)的作用，對(duì)重大技術(shù)問(wèn)題超前研究，制定預(yù)控措施，重點(diǎn)部位明確質(zhì)量責(zé)任人，制訂了一系列有針對(duì)性的技術(shù)管理規(guī)章制度，從而更好地發(fā)揮了技術(shù)對(duì)工程質(zhì)量的先導(dǎo)作用。

4.3成立QC領(lǐng)導(dǎo)小組，不斷探索新的施工工藝

在施工技術(shù)和施工管理上的創(chuàng)新是永無(wú)止境的。水池工程項(xiàng)目部施工的管理過(guò)程科學(xué)組織，合理安排，如每一道工序施工都要有兩個(gè)以上的方案優(yōu)選而來(lái)。施工中施工工藝的優(yōu)化和選擇往往可以杜絕質(zhì)量通病，又可以降低成本，縮短工期。如對(duì)自然土進(jìn)行開槽注水預(yù)浸，提高土的含水率使其在攤鋪、碾壓時(shí)含水率達(dá)到最優(yōu)，還有在土工膜的邊角用沙袋壓住，避免被風(fēng)掀起等。這些在施工技術(shù)和施工管理上的創(chuàng)新都是QC小組的日常工作，也是項(xiàng)目部在施工管理過(guò)程中工作安排和決策的依據(jù)。

4.4健全施工質(zhì)量檔案，建立質(zhì)量責(zé)任追究制

為了全方位抓好施工質(zhì)量的監(jiān)督、控制和管理，認(rèn)真組織施工全過(guò)程質(zhì)量控制網(wǎng)點(diǎn)的實(shí)施，項(xiàng)目部動(dòng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行施工質(zhì)量檔案管理。根據(jù)質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)建立了一套混凝土施工全過(guò)程跟蹤、追究辦法。

5　結(jié)束語(yǔ)

新堡子新建水廠調(diào)蓄水池的濕陷性基礎(chǔ)處理措施及防滲措施如：原土翻夯、基礎(chǔ)土體壓實(shí)度、大面積土工膜鋪設(shè)等對(duì)施工組織提出很高要求，本論述對(duì)施工過(guò)程的重點(diǎn)措施做簡(jiǎn)單總結(jié)，對(duì)類似的工程施工具有參考意義。

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TU444

A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.09.017

2016-6-8

常偉（1979-），男，漢族，甘肅會(huì)寧人，大學(xué)本科，工程師，主要從事供水工程建設(shè)管理工作。