膨胀土开挖施工工艺

1、膨胀土开挖施工工艺摘要：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。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。本文结合南水北调中线一期工程总干渠陶岔沙河南段南阳段第一施工标段渠道施工经验，详细介绍了膨胀土开挖施工关键工序的控制措施。关键词：膨胀土；施

2、工工艺；控制要素。中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1工程概况本工程区位于南阳市市区内，桩号：TS87+925TS94+365，全长约6.44km；渠道过水断面成梯形，设计流量340m3/s、加大流量410m3/s，最大挖深达26m；其中渠底设计宽度为1422m、纵坡1:25000，边坡坡比为1：21：3.5，一级边坡设计采用10cm厚的衬砌板、渠底8cm衬砌板、其余边坡采用浆砌石联拱+植草防护。2工程特点根据招标地质资料显示本标段渠道沿线均为膨胀土，膨胀土随着环境的干湿循环变化具有显著的干燥收缩、吸水膨胀和强度衰减。开挖后易产生卸荷失稳，出现滑坡现象，采取工程措施，预防滑坡是施工控

3、制重点。根据膨胀土的特殊性质，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。3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，减少土体失水干缩或遇水膨胀而引起的边坡失稳现象。4施工工艺流程及操作要点4.1施工工艺流程4.2施工工艺4.2.1土方开挖测量放样放样遵守“由整体到局部，先控制后细部”的原则

4、，依据现场条件、控制网点的分布情况采用极坐标法；开挖工程细部放样时，在实地放样控制轮廓的坡顶点、转角点或坡脚点，并用醒目的标志加以标定。4.2.2表土清挖施工时严格按照图纸规定的表土开挖深度进行开挖，采用推土机打堆，装载机装车，自卸车运输，单独堆放，以用于竣工后耕地恢复。4.2.3截留沟开挖渠道开挖之前，首先进行渠道永久性截流沟施工，防止地表水流入开挖作业面，以及对已开挖边坡的冲刷和浸蚀。同时结合现场地形汇水条件布置向渠外排水的通道。另外，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做成倾向截流沟一侧的缓坡，以免坡顶积水。4.2.4土方开挖土方开挖采用反铲挖掘机开挖、自卸汽车运输、推土

5、机在指定的堆放区推平的工艺进行施工；按照从上到下分层分段依次进行，一次开展工作面不宜过大，分段长度为150m200m左右，开挖层厚度为24m。同一区段内开挖面平行下降，当不能平行下挖时，两者高差不大于一个开挖梯段。对于中强膨胀土渠段，在渠道设计开挖断面轮廓的坡脚处预留土墩，以防开挖卸载后出现滑坡；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。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，停止开挖，进行保护层开挖及边坡防护工程施工。在完成工程防护措施后，再进行下一级马道间或过水断面的土方开挖施工。4.2.5排水土方分层开挖过程中，存在上层滞水渗流的区域逐层在两

6、边开挖临时排水沟，中间开挖临时导渗沟，及时排除渗水或雨水；首先在距离开挖断面两侧3.0m的距离，开挖平行于渠道轴线的临时排水沟，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。4.2.6临时防护在开

7、挖过程中，为减少大气环境对渠道设计基面的影响，在挖时建基面预留一定厚度的土层作为保护层。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，进行坡面的覆盖防护。本工程覆盖防护主要采取土工膜、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。4.2.7地质编录按照设计图纸开挖到渠道设计轮廓线后，首先对已开挖边坡进行初步地质描述后，邀请地质单位对开挖面进行地质编录，地质编录包括以下内容：(1)地层界线、地层产状、岩性界线；(2)膨

8、胀土分区（层）界线，膨胀土类别；(3)分区（层）土体颜色、钙质结核含量、结构等；(4)分区（层）土体含水量，塑性状态；(5)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；(6)长大裂隙（大于10m）产状，优势缓倾角结构面统计；(7)地下水浸润线、出水点描述，渗水与地表水的关系。通过地质编录，确定边坡存在的潜在滑坡面，以便设计确定相应的边坡支护方式。4.2.8保护层开挖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隔1020m开挖出样槽。由有经验的挖掘机操作人员按样槽进行保护层开挖，挖掘机开挖方向垂直于渠道轴线，由上至下顺坡进

9、行开挖。土料拢集于坡下后，装车运至指定地点。开挖时为了避免发生超挖，预留距离设计建基面510cm的薄土层；预留的薄土层开挖前，将挖掘机斗齿前焊接一块厚约20mm的钢板作为“刮板”，长度同挖掘机斗宽，宽度约为15cm，前缘与斗齿齐平，开挖方向垂直于渠道轴线，沿坡长自上而下将预留的薄土层刮除，人工用平头铁锹将坡面遗留的松土清除并拢堆。在坡面上钉木桩，每5m作为一个断面，按坡度放样，在桩位上固定尼龙线，人工对坡面进行适当整理，直至坡面坡度符合设计及规范要求。每一段保护层开挖后、下道工序施工前，坡面要进行覆盖。4.3土方开挖质量检查和验收膨胀土渠道开挖完成后，建基面开挖质量检查验收内容包括：（1）开挖轮廓是否满足设计要求；（2）开挖面浮土厚度是否超标；（3）开挖面上是否有补坡、拍坡现象；（4）开挖面揭露的膨胀土区域界线是否明确，膨胀土类别是否确认；（5）坡面有渗水出逸时，导引措施是否有效；（6）坡面