膨胀土渠道处理施工.ppt

南水北调中线干线工程膨胀土 岩 渠道处理施工技术培训 2012年2月 南水北调中线干线工程膨胀土渠道处理施工技术培训 2012年3月 内容提纲 一 中线干线工程膨胀土 岩 渠段分布及处理施工概况二 膨胀土 岩 施工中所执行的规程 规范及技术规定三 中线建管局发布的膨胀土 岩 渠道处理施工技术要求的主要内容介绍四 膨胀土 岩 渠段处理施工的注意事项五 膨胀土 岩 渠段处理质量控制内容和要点 一 中线干线工程膨胀土 岩 渠段分布及处理施工概况 分布情况南水北调中线干线工程在建项目总长1125km 共53个土建设计单元工程 167个施工标段 有膨胀土 岩 的渠段累计长约368km 占在建项目总长1125km的33 其中 弱膨胀土渠段长213 075km 挖深 15m的中膨胀土渠段长100 513km 挖深 15m的中膨胀土渠段长28 896km 强膨胀土渠段长25 588km 分布在30个设计单元 91个土建施工标段内 共有土石方开挖量22435万m3 改性土换填量3753万m3 其他料换填量1297万m3 设置抗滑桩100418m 初步统计量 一 中线干线工程膨胀土 岩 渠段分布及处理施工概况 一 陶岔至叶县段陶岔至叶县段渠道总长为251 5km 总设计单元为7个 总土建施工标段32个 其中涉及膨胀土处理施工的标段有31个 膨胀土渠段处理施工长度为165 4km 二 鲁山至黄河南段鲁山至黄河南段渠道总长为312 15km 总设计单元为14个 总土建施工标段43个 其中涉及膨胀土处理施工的标段有23个 膨胀土渠段处理施工长度为79 29km 一 中线干线工程膨胀土 岩 渠段分布及处施工概况 三 黄河北至古运河南段黄河北至古运河南段渠道总长为503 45km 总设计单元为25个 总土建施工标段70个 其中涉及膨胀土处理施工的标段有16个设计单元 37个施工标段 膨胀土渠段处理施工长度为125 03km 一 中线干线工程膨胀土 岩 渠段分布及处施工概况 施工情况目前已经完成开挖1亿m3多 占总量22435万m3的50 完成改性土换填约60多万m3 占总量3753万m3的不到1 完成其他料换填100多万m3 占总量1297万m3的不到10 完成抗滑桩不到10000m 二 膨胀土 岩 施工中所执行的规程 规范及技术规定 膨胀土 岩 施工中所依据的主要规程规范如下 土工合成材料测试规程 SL T235 1999 土工试验规程 SL T237 1999 堤防工程施工规范 SL260 98 渠道防渗工程技术规范 SL18 2004 碾压式土石坝施工规范 DL T5129 2001 水利水电工程岩体观测规程 DL5006 2007 工程建设标准强制性条文 水利工程部分 二 膨胀土 岩 施工中所执行的规程 规范及技术规定 岩土勘察规范 GB50021 2001 建筑地基与基础工程施工及验收规范 GB50202 2002 膨胀土地区建筑技术规范 GBJ112 87 南水北调中线一期工程渠道工程施工质量评定验收标准 试行 NSBD7 2007除上述规程规范外 重点执行中线管理局下发的5个膨胀土 岩 技术要求 三 中线建管局发布的膨胀土 岩 渠道处理施工技术要求的主要内容介绍 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 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 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 内容分为 总则 渠段膨胀土膨胀等级鉴定及处理措施现场调整 换填土料质量复核与质量要求 膨胀土渠道地表及地下水处理 膨胀土开挖技术要求 膨胀土渠道填筑施工技术要求 施工期滑坡处理技术要求和施工期安全监测技术要求共8章27节148条 第1章 总则明确了本技术要求的适用范围和编制中依据的主要规程规范 前述部分 本施工技术要求适用于南水北调中线一期工程总干渠膨胀土渠段内涉及的膨胀土渠道开挖 膨胀土料填筑 膨胀土渠道保护处理等项目的施工 并提出了膨胀土渠道处理施工的特殊要求 1 施工程序中增加了膨胀土类别鉴定 开挖面临时保护和一级马道以上坡面防护 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 2 强调了排水截渗的重要性 3 规定上一级边坡处理完成前 严禁下一级边坡开挖 4 渠堤膨胀土填筑时 外包水泥改性土或其它非膨胀土保护层应与堤芯同时填筑上升 5 应避免开挖面 填筑面长期暴露 须及时保护 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 第2章 渠段膨胀土膨胀等级鉴定及处理措施现场调整中明确了渠段膨胀土的膨胀等级划分 1 膨胀土主要根据自由膨胀率大小划分为弱 中 强三个等级 1 渠段有超过1 3土体试样的自由膨胀率大于90 时 该渠段定为强膨胀土渠段 2 渠段有超过1 3土体试样的自由膨胀率大于65 时 该渠段定为中膨胀土渠段 3 渠段有超过1 3土体试样的自由膨胀率大于40 时 该渠段定为弱膨胀土渠段 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 2 给出了现场膨胀土等级判别的标准 表2 1 当现场判别 现场地质人员进行 与设计勘探成果有较大差异时应及时进行室内试验 并经参建四方确认 3 开挖中要根据现场实际情况及时调整处理措施 特别要防止滑坡 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 第3章 换填土料质量复核与质量要求中 除了常规要求外 提出了有针对性的要求和提示 1 规定了不同料场取样数量应满足以下要求 1 设计规划的土料场复核取样按每个料场分区或岩性分层进行复核 每个区域或岩性分层取样试验组数不得低于12组 与勘探规程不同 2 渠道开挖料作为料源时 则每段利用方量在5万m3以内的利用土料所处地层的试验组数不得低于12组 大于5万m3则需按比例增加试验组数 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 2 用于渠道换填处理的土料 其自由膨胀率应满足以下要求 1 当开采土料自由膨胀率在40 65 之间时 应经水泥改性后方能用于保护层换填处理 2 当开采土料膨胀率在65 90 之间 建议不采用此种土料进行改性后换填 如填筑料源严重不足 可适当考虑对其改性后用于过水断面以上等次要部位换填 目前设计均未采用自由膨胀率在65 90 之间的土料 3 当开采土料膨胀率大于90 时 即使改性也不能用于换填层处理 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 第4章 膨胀土渠道地表及地下水处理1 膨胀土渠道地下水处理大体可分为三类 1 孔洞 裂隙型上层滞水 通常位于地表以下4m深度范围内 渠道开挖施工中 坡面渗水现象通常数天后消失 一般对施工影响较小 2 透镜状地下水 施工中地下水呈片状出现 水量相对丰富 渗水持续时间长且出水量较稳定 开挖停顿时基坑有积水现象 3 当渠底板膨胀土厚度较小 下部分布承压含水层时 在承压水头作用下 沿膨胀土孔洞或裂隙上升涌流补给进入基坑 易产生突涌 影响施工 并且在渠道运行期间 土体内水压力增高 还会引起渠道衬砌破坏 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 2 膨胀土渠段地表水处理一般为 渠道坡顶地层为膨胀土 且厚度大于7m时 在渠坡坡顶设置防护层 保护范围应延伸到坡顶纵向截水沟外侧 渠坡坡顶截流堤与纵向截水沟之间地面应做成倾向截水沟一侧的缓坡 以确保排水畅通 严禁坡顶积水 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 3 施工期间基坑排水方法及要求施工期间应针对不同类型的地下水特点 结合南阳膨胀土试验段施工情况 采取以下处置措施 当上层滞水水量较丰或不能做到连续施工 可能导致开挖面或坡脚积水时 应距坡脚一定距离设置临时排水沟 必要时对坡脚做好防护 并对汇水及时进行引排 或抽排 严禁坡脚积水 防止造成坡脚土体软化 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 2 开挖揭露富含水的透水夹层时 应根据夹层所处的位置 夹层透水性 夹层厚度 结合永久排水设计制定好开挖期间临时引排方案 3 对于渠底承压水 应根据承压水头和覆土厚度复核开挖期间覆土层的抗浮稳定性和渗透稳定性以及基坑渗水量 并根据分析结果采取相应的处理措施 施工中严格限制施工设备对膨胀土体进行扰动 以免破坏土体结构 降低地基承载力 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 第5章 膨胀土开挖技术要求1 膨胀土渠道土方开挖与常规开挖方式不同之处 膨胀土渠道土方开挖必须采取有效防护措施以减少大气环境的影响 分层 分段开挖 一次工作面开展不宜过大 分段长度宜为150 200m 膨胀土渠坡开挖与坡面防护分级跟进作业 本级边坡开挖完成后 及时进行边坡防护处理 单级边坡防护自下而上进行 土方开挖按照从上到下分层分段依次进行 开挖层一次不宜超过3 0m 严禁采用掏根法挖土或将坡面挖成反坡 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 2 预留保护层要求 1 建议开挖膨胀土预留保护层厚度 弱膨胀土不小于30cm 中 强膨胀土不小于50cm 2 对于中强膨胀土 在渠道设计开挖断面轮廓的坡脚处宜预留土墩 土墩宽度 底板宽度方向 2m 高度2m 土墩边坡与开挖轮廓设计边坡相同 3 渠坡马道纵向排水沟施工应分段或跳槽施工 随挖随进行衬砌 按设计方法 严禁一次开挖到位后久置 沟槽开挖完成到砌筑并回填密实的时间间隔不应超过4h 分段长度一般控制在10 20m范围内 纵向排水沟砌筑进度不得滞后开挖5m 当天开挖部分应全部砌筑完成 不得拖至第二天 下雨期间不得进行纵向排水沟施工 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 3 膨胀土建基面具有独特的防护方式 膨胀土边坡的临时防护措施宜采用防雨布 低规格复合土工膜 防雨布应沿纵向水平敷设 上层布压下层布 搭接宽度不小于0 5m 防雨布在坡顶延伸长度不小于2m 坡脚延伸长度不小于1m 并固定好 膨胀土换填施工过程中 揭除防雨布后换填层填筑面以上外露裸坡高度一般控制在1 2m范围内 在高温季节施工时不应大面积裸坡 受填筑层厚度要求 施工中短期裸坡高度应控制在不大于0 5m范围内 对于未及时以换填土覆盖的裸坡 视天气情况进行洒水保湿处理 尽量利用大型花洒进行洒水施工 以保证洒水的均匀性 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 4 地质编录与施工记录的要求 1 地质编录应重点描述 分区 层 土体裂隙发育程度 密度 裂隙面的光滑程度 充填物 有无地下水渗出 结构面产状 长大裂隙 大于10m 产状 优势缓倾角结构面统计 地下水浸润线 出水点描述 渗水与地表水的关系等 2 开挖过程中渠坡发生局部变形或滑塌时 应对变形体或滑塌体进行专门描述 5 膨胀土渠段土方开挖质量检查验收也有特殊要求 略 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 第6章 膨胀土渠道填筑施工技术要求除常规要求外 主要内容为 1 当工程区附近或渠道开挖有可利用的非膨胀土时 宜优先采用非膨胀土 无非膨胀土时宜采用水泥改性土 2 水泥改性土生产时中 碎土控制参数为土块粒径不大于10cm 其中10cm 5cm粒径含量不大于5 5cm 5mm粒径含量不大于50 不计姜石含量 3 水泥土的拌和均匀性可采用水泥含量标准差进行控制 用EDTA滴定法测定水泥含量 平均值不得小于设计掺量 弱膨胀土水泥改性土水泥含量标准差不大于0 7 中膨胀土水泥改性土水泥含量标准差不大于0 5 目前未采用 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 4 建议水泥改性土含水率控制在最优含水率 1 3 铺土厚度30cm 2cm 振动凸块碾碾压 5 水泥改性土换填过程中 从加水拌和到碾压终了的延续时间 不宜超过4h 6 超填的余料经试验论证可行后方可用于填筑 建议将余料用于过水断面以上的次要部位 余料填筑前 需重新加水拌和 检测合格后才能填筑 次要部位为 开挖渠段的一级马道以上换填 填方渠段的渠堤外侧和防洪堤保护层 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 第7章 施工期滑坡处理技术要求膨胀土由于具有胀缩性 多裂隙性及超固结性等特点 施工期容易产生浅层滑坡 对受裂隙面控制的浅层滑坡 可采取清挖并回填的方式进行处理 处理时应注意 滑坡清理应自上而下 自外而内逐步清理 范围应保证超过滑动面1m 清挖时应注意保持后缘清挖边坡的稳定 回填土料宜采用非膨胀粘性土或水泥改性土 亦可采用弱膨胀土作为回填土料 内部 回填料压实后抗剪强度应满足边坡稳定要求 若滑坡区存在地下水渗流现象 需采取引排措施对地下水进行疏排 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 第8章 施工期安全监测技术要求一般要求 对中 强膨胀土渠道 特别是对深挖方的中 强膨胀土渠道 需根据工程实际情况因地制宜地设置安全监测设施 除用仪器设备进行监测外 还应重视和加强日常人工巡视检查工作 施工期巡查一般每日1 2次 主要检查项目为 1 膨胀土渠顶有无裂缝和异常变形 截水沟有无堵塞和破损 2 渠坡或护坡有无裂缝 隆起 滑动 塌坑 错断或渗水 冒水等现象 一 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 01 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 主要内容 总则渠段膨胀岩膨胀等级鉴定及处理措施现场调整换填及开挖利用土料复核膨胀岩开挖技术要求膨胀岩换填施工技术要求膨胀岩护坡工程施工技术要求排水沟及路缘石施工技术要求施工期滑坡处理技术要求施工期安全监测技术要求共9章25节 第1章 总则明确了本技术要求的适用范围和编制时依据的主要规程规范 前述部分 本施工技术要求适用于南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理的施工 包括渠道开挖 渠坡防护 渠道处理层等项目的施工 并提出了膨胀岩渠道处理施工的特殊要求 1 开挖应尽量避开雨季施工 并遵循先施工坡顶排水系统 后开挖渠坡 自上而下 分层逐级 连续开挖 快速施工 及时防护的施工原则 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 2 渠坡开挖过程中 膨胀岩渠段宜分段分级施工 段与段之间采用流水作业 做好施工衔接工作 并将临时覆盖边坡 预留保护层 换填层施工和渠坡衬砌等后续工序及时跟进 使开挖边坡裸露时间尽量控制在最短时间内 且渠坡衬砌与渠底衬砌应同步进行 不得延迟渠底衬砌时间 3 开挖过程中 对于前期勘探明确有裂隙面或软弱面的渠坡 应谨用爆破开挖工艺 防止因爆破震动导致渠坡整体滑坡 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 第2章 渠段膨胀岩膨胀等级鉴定及处理措施现场调整1 膨胀岩等级划分依据与膨胀土一致 2 膨胀岩膨胀等级现场快速判别方法 1 地质地貌初判 勘察单位现场人员需熟练掌握膨胀岩膨胀性现场判别方法 2 现场电导率辅助判别 试验简单快速 根据目前南水北调中线工程强 中 弱膨胀土的研究成果 可以现场算出试样的自由膨胀率 3 自由膨胀率试验详判 按照样品 1 3原则 进行详判 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 3 渠道处理方案调整 当渠段膨胀等级发生变化 且变化的渠段长度较长时 应根据实际情况对处理方案进行适当调整 当开挖过程中发现岩土体存在长大裂隙面或结构面 且裂隙面或结构面倾向与渠坡方向一致时 应及时向监理单位汇报 由设计单位提出进一步处理意见 当施工期出现上层滞水坡面出流时 应采取相应的排水措施及时处理 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 第3章 换填及开挖利用土料复核1 料源规定 以设计要求为准 1 换填非膨胀粘性土土料要求 粘粒含量15 30 塑性指数10 20 自由膨胀率 40 水溶盐含量 3 有机质含量 2 2 用于土工格栅 土工袋方案的渠坡膨胀岩开挖利用料 最大粒径应 100mm 自由膨胀率 65 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 3 检验取样要求 土料场按使用方量进行取样 土料使用量小于10万m 取样试验组数不得低于8组 大于10万m 用量则需按使用量的倍数增加相应的组数 使用挖方弃料作为料源则每段弃料方量小于10万m 的试验组数不得低于10组 大于10万m 则需按挖出使用量的倍数增加 4 指标确定要求 除去异常值后 天然含水量一般按大值平均值作为使用值 天然干密度用平均值作为使用值 最优含水量用小值平均值作为使用值 最大干密度用大值平均值作为使用值 膨胀或压缩指标采取大值平均值 抗剪强度采用小值平均值 渗透系数采用大值平均值 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 第4章 膨胀岩开挖技术要求 保护层开挖技术要求如下 1 预留保护层厚度一般不小于30cm 2 开挖前确保排水设施完好 排水线路畅通 3 控制开挖进度 避免岩土体在大气环境下长期暴露 4 边开挖 边加设防护措施 使之与大气和水隔离 开挖边坡及建基面的防护和土方开挖质量检查和验收与膨胀土要求基本一致 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 第5章 膨胀岩换填施工技术要求1 非膨胀土换填施工采用先渠底后渠坡 分层铺设 进占法施工 自卸车将土料运至施工现场 虚铺厚度35cm 推土机摊铺 20t振动碾碾压8遍 取样合格后进行下一层铺设直至设计高程 换填粘性土碾压施工时压实度控制应满足设计要求 不得过压 用环刀法取样进行检测 粘性土处理层坡面形成后的平整度不超过 2cm 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 2 土工格栅加筋换填施工 1 在保证填筑质量要求的前提下 尽量采用天然含水量的弱膨胀性开挖料直接进行换填处理 2 对渠坡开挖后应预留50cm保护层 在进行土工格栅加筋换填处理层施工前再行挖除该层 3 每层填土完成碾压后 应在4h内完成质量检测 在6 8小时内完成上土覆盖 如不能及时跟进的 要对换填前的建基面做好防渗和保湿等施工期的保护措施 并防止大型施工设备在其上行驶 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 4 土工格栅铺设 碾压要求土工格栅连接按下图进行 图5 2 1土工格栅连接图 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 3 土工袋处理层施工技术要求 设计有的话 以现场开挖料作为装袋材料 对膨胀性不做具体要求 土工袋方案一级马道以下施工细部示意图 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 土工袋方案一级马道以上施工细部示意图 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 第6章 膨胀岩护坡工程施工技术要求膨胀岩渠段护坡工程形式主要有以下三种 1 浆砌石工程 水泥砂浆M12 5 2 混凝土框格施工 3 植草及喷草工程施工 具体要求与其他渠段护坡相同 略 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 第7章 排水沟及路缘石施工技术要求1 排水沟施工特殊要求 排水沟施工应采用分段或跳槽施工 分段长度根据施工能力确定 一般应控制在10m 20m范围内 沟槽开挖后应立即进行砌筑 并对背部回填密实 砌筑滞后沟槽开挖一般不超过5m 以免导致渠坡失稳 沟槽开挖完成到砌筑并回填密实的时间间隔不应超过4个小时 2 路缘石施工路缘石及马道排水沟施工应随挖随筑 严禁一次开挖到位后久置 排水沟砌筑进度不得滞后开挖5m 沟槽开挖时应小心谨慎 严禁破坏下部复合土工膜 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 第8章 施工期滑坡处理技术要求1 滑坡预警避免重型机械对边坡稳定的影响 如需爆破时 尽量减小震动 小药量 单孔单响爆破 加强施工地质巡视工作 2 滑坡体防护设置防护警示 在滑坡体范围附近严格控制爆破 开挖等作业 防止坡顶雨水进入滑坡体和裂缝处 3 滑坡治理原则对滑坡的治理 首先应分析滑坡的破坏模式和破坏机理 采用 防 挡 相结合的综合治理措施 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 第9章 施工期安全监测技术要求对中 强膨胀土渠道 特别是对深挖方的中 强膨胀土渠道 需根据工程实际情况因地制宜地设置安全监测设施 对于监测成果出现明显异常或险情时 应及时向监理及有关方面报告情况 并根据施工预案 采取必要的措施 并及时以书面形式报告监测数据和分析资料供有关方面提出处理措施参考 二 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求 NSBD ZXJ 2 02 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 主要内容 总则一般规定水泥改性土原材料水泥改性土生产水泥改性土施工水泥改性土施工检测及质量评定共计6章10节56条 第1章 总则本技术规定适用于南水北调中线一期工程总干渠工程建设中与水泥改性土相关的原材料质量 水泥掺量 生产工艺 填筑技术 施工检测和质量评定等 本技术规定除参考国家相关规程 规范外 还要参考中线建管局下发的渠道工程施工质量评定验收标准和膨胀土 岩 技术规范 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 第2章 一般规定基本要求 改性土抗剪强度应满足自身稳定及其与被保护体结合面上的抗滑稳定要求 改性土生产 水泥改性土拌制应采用性能稳定的中心站集中厂拌生产 改性土水泥掺量根据被改性土膨胀特性由室内试验确定 改性土生产工艺由生产试验确定 改性土填筑参数由现场碾压试验确定 膨胀土渠坡换填及渠堤保护层施工填方渠段采用弱膨胀土填筑时 堤身外表面水泥改性土保护层施工宜与堤身填筑同时上升 由于特殊原因难以实现同时上升时 应经设计同意 并采取措施减少不均匀沉降变形 并确保分期填筑体结合面结合良好 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 第3章 水泥改性土原材料土料要求 水泥改性土所用天然土料的自由膨胀率应不大于65 大于65 天然土料生产的改性土用于本工程时需经专门论证 目前没有 土料的质量要求 满足均质土坝要求 有粒径要求 改性材料 本工程所用的水泥改性土的改性材料宜采用42 5普通硅酸盐水泥 采用其他标号水泥时应经过改性试验专题研究确定 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 料场勘探 压实特性参数试验检测与其他土料基本相同料场复勘 包括渠道开挖利用料 的主要内容 1 土料天然含水率 颗粒级配组成 土层情况 覆盖层厚度 土料储量等 2 压实特性检验 包括土料最大干密度 最优含水率 3 其他物理力学性能检验 包括土料天然含水率 天然密度 粘粒含量 液塑限指标 压缩性 渗透性 抗剪指标等 在设计资料的基础上进行 一般按50m 100m 料场小时 50m 距离取样 深度上一般每1m取样 具体按勘探规程进行 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 进行土料场分区规划 按复勘的相同或相近指标 重点是压实特性指标 将土料场划分为若干区块 并进行可开采量计算 为编写填筑施工组织设计时的土料平衡计算做准备 要特别注意开挖利用料的不均匀性问题 第4章 水泥改性土生产1 水泥掺量 水泥改性土的水泥掺量按被改性土和水泥重量比的百分数计 含水量为 重量为Gc的被改性土在改性时掺入水泥重量Gs按下式计算 确保水泥掺量为试验标准含水率状态下掺量 Gs S Gc 1 0 式中 Gs 掺入水泥重量 Gc 被改性土重量 S 水泥掺量百分数 由4 1 2条表4 1 2确定 被改性土在改性拌和前含水率 0 室内试验确定水泥掺量时被改性土试样在改性拌和前的含水率 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 不同自由膨胀率天然土料改性土水泥掺量室内试验控制指标 确定水泥掺量时检测土料自由膨胀率的料场土样采集要求 定义为弱膨胀土用来改性时才能按以下操作 1 每个不同的开采区采样点平面控制范围不大于100 100m 地形 地层结构复杂时应适当加密 每个开采区采样点不少于9个 2 当开采层为单一土层时膨胀性试验土样采集原则为 开采厚度小于1m时可在土层厚度中部取样 开采厚度为1 2m时在距开采层顶 底1 3厚度处取样按等体积混合 开采厚度大于2m时 在距开采层顶 底0 3m处以及其间等距离多点 高差不大于1m 采样等体积混合 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 3 当开采层为多个不同性状土层混合开采时 膨胀性试验土样采集原则为 在各土层厚度中部取样 各土层土样重量按开采层范围内各土层天然厚度与相应的天然容重之积的比例进行混合 4 将每个开采区 各开采层土样自由膨胀率试验成果按自由膨胀率大小排序 并将其按试样数量进行分组 按每组试样自由膨胀率平均值由小到大分别记为A B C组 5 各料区A C组各自平均自由膨胀率之差不宜大于20 否则时应适当调整开采分区 6 采用C组试样组相应的土料按等体积混合料进行试验确定改性土水泥掺量 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 2 碎土质量要求合格土块粒径级配为 最大粒径不大于10cm 10cm 5cm粒径含量不大于5 5cm 5mm粒径含量不大于50 不计姜石含量 3 水泥改性土拌制质量控制用现场有代表性的被改性土做室内EDTA滴定试验 以开始掺入水泥后30分钟 2 4 6 12小时为时间参变量 测绘水泥含量标准曲线 以便检测后续生产的水泥改性土水泥含量 并经现场监理确认 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 4 拌和出机口检测频率及数量视工程规模而定 施工初期600m3取样不少于6个 每个取样质量不少于300g 施工中后期可适当减少检测频次 5 成品水泥改性土料的水泥含量采用EDTA滴定法测定 其水泥掺量平均值不得小于设计掺量 标准差不大于0 7 不合格的拌制料不得用于工程填筑施工 采取措施重新拌和 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 第5章 水泥改性土填筑施工要求 1 进行碾压试验 1 制订试验方案报批 规定压实参数和试验组合 压实参数 铺土厚度 含水率 碾压遍数 碾压行走速度等 一般由经验确定 试验组合中试验机具设备往往是确定的 参数组合有经验确定法 循环法 淘汰法 逐步收敛法 和综合法 一般选用淘汰法 逐步收敛法 每次变化一个参数 固定其他参数 试验3 4次 选定这一参数的合理值 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 2 按照批准的试验方案进行碾压试验 试验用土料应有代表性 每个组合试验面积不小于2m 5m 3 检测压实效果 满足设计要求指标 最大干密度选择要尽量合理 4 获得最佳压实参数 铺土厚度 含水率 碾压遍数 一般不少于6遍 碾压行走速度 超填范围控制值等 5 编写试验报告报监理审查批准 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 水泥改性土填筑碾压试验有碾压遍数的具体要求 见5 0 3条 另外要通过碾压试验获得 6的值 特殊要求 2 拌和合格后的水泥改性土料 应及时上堤填筑 从拌合站出口到碾压终了时间 不宜超过4h 3 改性土碾压质量应同时满足 1 除设计文件明确规定外 20t以上凸块振动碾最少碾压遍数不少于6遍 由于水泥改性土的特殊性 标准击实试验达不到理想的密实度 见照片 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 2 为了质量检验评定 规定填筑体干密度 R应满足 式5 0 5 要求 R m m max s 1 02 6 使用最大干密度 式5 0 5 式中 为设计根据工程需要确定的改性土压实度 s 标准击实试验最大干密度 经表4 1 2修正 6 最优含水量下20t凸块振动碾碾压6遍对应的干密度 由碾压试验确定 3 必要时应通过碾压试验调整填筑参数 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 4 为确保外坡角压实度 并适当考虑到碾压机械的工作面要求 改性土铺料时需超填 超填宽度具体应经碾压试验确定5 每层填土完成碾压后 宜在4h内完成质量检测 主要是取样 在6 8小时内完成上土覆盖 如不能及时跟进的 要对填筑面和建基面做好防雨和保湿等施工期的保护措施 并防止大型施工设备在其上行驶 6 被改性土料和改性土水泥掺量相同的渠段之间结合面坡度不应小于1 6 不同被改性土料 不同水泥掺量的改性土结合面坡度不应小于1 10 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 第6章 水泥改性土施工检测及质量评定水泥改性土压实度采用环刀法在试坑中下部取样进行检测 宜按渠堤填筑检验长度或挖方渠段换填水泥改性土 每100m 150m为一个单元工程进行质量检验评定 质量评定依据依据一般和主控项目施工质量标准和检查方法及数量而定 具体的规定见本规定的表6 0 1 1和6 0 1 2 单元工程质量评定要求不同 见6 0 2 三 南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定 试行 NSBD ZGJ 1 37 本细则共分为10章26节 总则 监理人员及职责分工开工准备阶段监理土方开挖质量控制土方填筑质量控制渠道混凝土工程质量控制旁站监理方案安全生产控制管理膨胀土渠道进度和投资控制 其他 四 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 1 总则总结南阳膨胀土试验段的施工监理经验 编制了本细则 主要针对膨胀土渠段施工的监理实施要点编制 适用于膨胀土渠道土方开挖 非膨胀土换填 水泥改性土换填 滤料铺筑 防渗复合土工膜铺设及渠道混凝土衬砌等的施工监理 2 监理人员及职责分工土建监理工程师审查重点部位的施工技术方案和新技术 新工艺 新材料 并提出土建专业审核意见 督促检查承包人按审批后的技术措施和工艺组织施工 四 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 3 开工准备阶段监理膨胀土对渠道工程的主要危害有 冲沟 雨淋沟 蠕动变形 浅层和深层滑坡 其中渠道滑坡危害最大 直接影响到渠道的正常使用 是膨胀土渠道危害治理中的难题 在施工准备阶段 参建单位应对膨胀土地质危害引起足够的重视 充分了解膨胀土的特性和施工技术要求 制定针对性施工措施 监理机构审查膨胀土渠段施工组织设计 措施计划时 应审查技术方案是否符合膨胀土施工技术要求 四 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 4 土方开挖工程施工质量控制土方开挖建基面隐蔽验收深挖方 高填方和地质条件较差的膨胀土渠段开挖建基面应列为重要隐蔽工程 验收内容包括 1 开挖轮廓是否满足设计要求 2 开挖面浮土清理是否满足要求 3 基面膨胀土区域界限明确 膨胀土类别是否确认 4 坡面渗水引导措施是否有效 5 坡面如有变形或滑坡体处理是否满足要求 6 地质编录是否满足膨胀土渠道施工地质要求 四 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 土方开挖质量待检点设置表 四 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 5 土方填筑工程施工质量控制5 1土方填筑土方填筑薄弱环节的处理 1 填筑中 两个作业面之间应设立标志 并应以斜面相接 坡度可采用1 3 1 5 高差大时宜用缓坡 相邻作业面的搭接碾压宽度 平行渠道轴线方向不应小于0 5m 垂直渠道轴线方向不应小于3m 2 机械碾压不到的部位 应辅以夯具夯实 膨胀土夯实机具功率不宜小 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 分片夯实时 夯迹搭压宽度应不小于1 3夯径 四 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 5 2渠道与建筑物相接部位填筑填筑时 须先将建筑物表面湿润 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 渠道与建筑物结合部位处理是关键施工工序 监理机构采取旁站监理的方式进行质量控制 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的粘土现场调配 5 3雨天与低温施工雨后填筑面应经晾晒 平整 复压处理 必要时应对表层再次进行清理 经监理工程师检查合格后方允许复工 四 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 四 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 土方填筑质量待检点设置表 6 渠道混凝土工程施工质量控制膨胀土渠段混凝土工程施工与其他地段工艺 措施大体相同 但应注意以下方面 1 渠道衬砌垫层采用砂砾料 此种材料在铺设时如施工措施不当 易产生骨料分离 2 坡脚齿槽开挖时砾料的载荷易引起塌滑 齿槽开挖应分段或跳段开挖 分段长度不宜太长 开挖后齿槽外侧可采取支护措施 并应尽快进行齿槽混凝土浇筑 混凝土工程质量待检点 四 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 四 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 混凝土质量待检点设置表 四 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 7 监理旁站1 指出了监理人员的旁站职责 总监 监理工程师 监理员 2 旁站的工作程序及流程3 旁站方法及措施另外 给出了土方开挖 土方填筑和混凝土浇筑施工的设置 监理旁站点详见下表 四 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 监理旁站点设置表 8 安全生产控制管理膨胀土地段出现的大部分滑坡都有着渐变 连续的特性 开始时出现小的裂隙 逐渐 连续地发展 早发现 早处理尤为重要 安全监理工程师应结合地质专业工程人员加强巡查 分析暴露出的地质情况 对地下水渗水点 裂隙分布情况等重点检查 妥善处理 做好地质预报 做好安全预控 暴雨 大雪 连续阴雨天气都是膨胀土渠段滑坡的重要诱因 应加强防范 期间安全监理工程师应加强现场巡查 四 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 9 膨胀土渠道进度与投资控制 略 10其他 略 四 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则 NSBD ZXJ 4 02 本施工工法共包括五部分内容 1 渠道土方开挖及保护层开挖施工工法2 渠道非膨胀土换填施工工法3 渠道水泥改性土换填施工工法4 渠道土工格栅填土施工工法5 渠道土工袋装土换填施工工法共计5章32节 五 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 第一部分渠道土方开挖及保护层开挖施工工法工法特点 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 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 五 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 影响工效的因素 施工工作面布置 开挖区土质分类 保护层开挖 地下水降排水及临时防护 开挖均衡性 异常情况的处理 五 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 第二部分渠道非膨胀土换填施工工法非膨胀土换填工艺简单 不需要对土料进行特别的加工 在渠道保护层开挖完成后即可进行换填 换填的土质比较均匀 防渗性能较好 影响工效的因素1 土料的运距 由于膨胀土地区的非膨胀土源较少 运距一般较远 其开采运输费用较高 2 土料的制备 从非膨胀土区运输的土料一般不能直接用于填筑 需要进行土料含水量的制备 消除大块颗粒 在制备完成后再运输至填筑工作面 增加了一道工序 3 碾压 渠道换填要求的压实度标准较高 工效较低 4 换填厚度及削坡处理 换填厚度对非膨胀土换填的效率影响很大 五 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 第三部分渠道水泥改性土换填施工工法水泥改性土定义 是指将一定比例的水泥掺入膨胀土土料之中以改善膨胀土的性质或结构 使膨胀土丧失 或降低 膨胀潜能 并在一定程度上提高土体强度或承载力 工法特点 在膨胀土地区通过对开挖料进行改性 减少对非膨胀土的需求 具有操作简便的特点 可以做到连续施工 适宜开展大规模的施工 在膨胀土地区值得推广 五 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 工艺原理 在膨胀土料中掺入适量的水泥 使二者充分拌合并发生物理及化学反应 改变膨胀土的力学性质 使其强度和水稳定性大大提高 膨胀性得到控制 碾压后形成的换填层 一方面可隔离大气与膨胀土基础的直接作用 另一方面吸收基面的膨胀潜能 降低原膨胀土基础自身因含水量变化而产生的胀缩应力 防止膨胀土边坡产生滑坡 水泥改性土填筑施工过程中容易出现的问题有 土料拌和不均 层间结合面风干 漏压 弹簧 剪切破坏等 需要采取以下措施预防 对于稳定土拌合机 为保证拌合的均匀性 除严格控制土料粒径外 拌合时间对均匀性的影响很大 拌合时间要通过试验确定 五 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 在边坡换填时 为减少运输车辆对填筑面的反复碾压 必要时可适当采用推土机推送 以免土料剪切破坏或形成弹簧土 结合面处理 为保证层间结合 在进行上一层铺土施工之前 需要对结合面进行洒水 在制备水泥土时必须严格按照试验参数进行拌制 严格进行检测 现场取样检测拌和质量 检测时主要检测拌和均匀度以及水泥含量 含水量是否满足要求 摊铺时水泥改性土的含水率宜高于最佳含水率的1 0 2 0 以补偿在摊铺及碾压过程中的水分损失 雨季施工应特别注意天气变化 避免使水泥和混合料受到雨淋 降雨时应停止施工 已经摊铺的水泥土应快速碾压 封面并覆盖 五 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 第四部分渠道土工格栅填土施工工法渠道土工格栅填土定义 是利用聚乙烯材料制作成的土工格栅包裹填土 在渠道原膨胀土基面上形成换填层 从而有效地减少大气环境对膨胀土基础的影响 提高渠道边坡的稳定性 工法特点 土工格栅填土是利用开挖的膨胀土土料进行基础换填的一种方法 一般采用反包技术施工 逐层铺设土工格栅 将填土逐层进行反包 技术难度不大 但施工工序比较复杂 人工投入较多 五 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 适用范围 适用于设计指定的部位 工艺原理 影响工效的因素 通过土工格栅填土 构建土工格栅柔性支护体系 使换填层形成一个整体以抵抗边坡的开裂变形和浅层破坏 同时约束层间膨胀土的湿胀 干缩变形 从而保证边坡的稳定 影响工效因素 土工格栅填土包括碎土 场内运输 铺设格栅 填筑碾压 反包 削坡等多个工序 其中最复杂的工序就是逐层反包作业 每填筑一层就需要进行削坡 然后进行反包 人工和机械投入多 效率较低 五 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 第五部分渠道土工袋装土换填施工工法定义 渠道土工袋装土换填技术 是利用聚丙烯 PP 编织袋装填膨胀土土料 缝合后土袋按一定顺序码放在渠道膨胀土基面上 通过碾压形成对膨胀土基面的保护土体 吸收基面的膨胀潜能 减少膨胀土渠坡的变形 适用范围 适用于设计指定的部位 工法特点 土工袋装土换填是利用膨胀土土料进行基础换填的一种方法 该工法技术较为新颖 为利用膨胀土开辟了新的途径 但施工工序较多 效率较低 五 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 四 膨胀土 岩 渠段处理施工的注意事项 1 充分认识到膨胀土渠段处理施工与普通土渠段施工的要求的不同 并按照要求去做 1 排水降水问题 地表水 地下水 积水 2 开挖面 包括边坡面 填筑面的保护问题 3 半挖半填渠道的施工程序问题 先挖渠道 再做换填 之后上部的填方部分 包括全填方渠堤 保护层与堤芯同时填筑上升 一定要按这个程序要求安排施工 以确保施工质量 4 坡面填筑保护层时的开蹬问题 文字说明与视图有出入 现场掌握 不应太高 四 膨胀土 岩 渠段处理施工的注意事项 5 关于填土采用近战法铺土问题 有条件时应该执行 6 关于碎土粒径问题 应做到规定要求 是质量控制的重要项目 否则不能保证水泥拌合均匀性 7 关于水泥改性土生产问题 不能随意采用路拌方法施工 8 关于水泥掺量问题 达到改性的要求即可 不是越多越好 9 基础压实问题 20t碾压5遍 不应有压实度要求 应为无法取样 10 碾压设备行走速度 2 4km h 尽量小 四 膨胀土 岩 渠段处理施工的注意事项 11 水泥改性土质量检测问题 前期生产不稳定时600m3取6个样检测水泥掺量均匀度 生产稳定后可减少频次 具体如何取样由监理及现场建管单位确定 12 关于 上级边坡处理