代县滹沱河河道治理工程土方填筑施工技术探讨

刘红文

(山西省代县滹沱河湿地公园服务中心，山西 忻州 034200)

1 项目背景

代县滹沱河湿地公园工程由代县滹沱河河道治理一期工程和滹沱河湿地公园二期工程组成。工程位于滹沱河北岸代县城区段，总投资2.86亿，全长2300m，宽约300m，由滹沱河抢险道路及延伸工程、滹沱河堤防工程(分2期)、人工湖工程、绿化灌溉工程、堤防美化工程、关沟河堤防(浆砌石)工程、二虎寺河堤防(浆砌石)工程、景观工程、钢坝闸工程等11个工程部分组成。

2 堤基工程地质

河堤主要工程地质问题为地基土液化、地基不均匀变形、施工涌水等。

2.1 地基液化

据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第4.3.3条对拟建场地15.0m深度范围内饱和粉土和砂土进行液化初判，地基存在液化可能，因此，进一步采用《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第4.3.4条标贯试验判别法进行判定，判别方法如下：根据地质勘察计算结果可知，地基土存在液化，地基液化等级北岸河堤堤基土多属严重；南岸河堤堤基土在雁靖桥以东属轻微-中等，在雁靖桥以西属严重。

2.2 地基渗漏

勘探深度(即地表下18m深度)内地层岩性主要为级配不良砂层，无相对隔水层，据现场钻孔注水试验，其渗透系数平均值为3.51×10-4cm/s，属中等透水层，地基土存在渗漏问题。

2.3 地基土承载力

根据标准贯入试验原位测试结果，并结合地区建筑经验综合考虑，各层地基土的承载力地质建议值如下表1所示。

表1 各层地基土的承载力地质建议值

2.4 基础底面与地基土的抗剪强度

根据土工试验资料，结合工程经验，堤基础底面与不同地基土之间的摩擦系数地质建议值如下：与砂层地基0.40-0.45；与低液限粉土地基0.25-0.30。

2.5 地基不均匀变形

堤、坝基地层岩性部分为第四系全新统冲积低液限粉土、级配不良砂，部分为人工堆积土，由于堤基沿线地基地层岩性的不同，加之同一种岩性内结构、颗粒组成等的差异，存在地基不均匀变形问题。

2.6 施工涌水

地下水位埋深极浅，局部出露于地表，存在施工排水问题。

3 土方填筑

3.1 设计指标

土方填筑主要涉及滹沱河堤坝工程和滹沱河河道治理绿化灌溉工程，共计填筑土方量91.2万m3，其中代县滹沱河堤防工程，全长 2300m，东起二虎寺河口，西至雁靖大桥，设计坝顶宽10.2m(6.25m堤坝抢险道路+2.95m人行道+1m堤坝路肩)，坝高2.24m，里背水面边坡1∶2.5，迎水面边坡1∶4，迎水面边坡采用生物植草防护。原有坝高1.5m，顶宽3m，坡比与现设计相同，土方填筑6.3万m3，具体情况如图1所示。

图1 堤防工程横断面示意图

3.2 土料选择情况

滹沱河河堤坝料厂选定为北关村土场，通过取样，经实验室做试验，得出土料的最大干密度为1.70g/cm3，最优含水量14%，控制含水率为12-16%，规范要求压实度取90%。滹沱河河绿化灌溉工程土方部分为大面积填筑，填方面积为47.4万m2(南北宽约200-300m，东西长约2000m)，填方高度在1.42-2.68m之间，经数理统计方法计算平均填筑高度为1.79m。总填筑土方量84.8万m3。土方料场选定3个(西关村、扑村、西北街村)，通过取样，做出实施室，得出土料的最大干密度为1.72g/cm3、1.74g/cm3、1.72g/cm3，最优含水量13%、14%、14%，控制含水率控制为11-17%，均为低液限黏土，设计要求压实度为90%。

4 土方填筑施工技术要点

4.1 土方填筑试验段

2014年，施工单位组织人员在抢险路南侧进行了土方填筑试验段施工，长度60m，宽度10m，内外坡度1∶2进行了土料填筑摊铺、碾压试验，施工机械选用50装载机、平地机、16T单轮压路机、洒水车等，虚铺土层厚度分别选取30、40四种，含水率12%、14%、16%三种，碾压遍数4次、6次、8次(静后2遍+振动n-2次)，行走速度2-4km/h，共作27组数据，经业主、监理审核，确定施工参数如下：松铺厚度30cm，碾压6次(静压2遍，振动4遍)，含水率控制最佳含水率上下3%之间[1]。

4.2 滹沱河堤坝土方填筑

滹沱河堤坝土方填筑工程分为两个作业面进行施工填筑，一个作业面是关沟河河口至二虎寺河口段长1.2km，另一个作业面是关沟河河口至雁靖大桥西长1.1km，各配备16T压路机1个，50装载机1台，立式打夯机1台、平地机共用。

4.2.1 基面清理与平整

坝基填方边界要超出设计边线以外50cm，填方边界内的垃圾，有机物残渣及原地面以下至少10-20cm内的草皮、农作物的根系和表土(或有机质含量>2%以上)都应予以清除，包括原有堤坝表面也一样进行清理，并将填方范围内的坑穴填平夯实。基面平整后报验，要求压实度在85%以上，检查无误后立刻填筑。若是无法立即施工，需落实基面保护，不得行驶重型车辆，不得让河水灌入，保持洁净等。坝基底清理后，同时提交新的填方横断面图给监理工程师，以此作为土方计量支付的依据，每50m 绘制一断面[2]。

4.2.2 铺料与碾压

铺料时均采用退铺法，自卸汽车在已实压的层面上后退卸料，然后用50装载机推平，人工配合，平地机刮平，16T单光轮压路机(振动)碾压，压路机行驶速度控制在2-4km，静压2遍，再予以4次振动压实，效果最佳。压路机后碾压不到的位置，人工夯实，选用立式振动夯，配以连环套夯法，夯迹夯1/3，行压行1/3，夯迹搭压宽度≥1/3夯径，人工夯实时，松铺土方厚度为10-15cm。压路机碾压时采用直线往返错距式碾压，且行走方向平行于坝轴线，轮迹重叠大于轮宽的1/3，即>80cm，分段作业碾压时，作业面之间的碾压搭接分为两种情况：一是与坝轴线相平行时，宽度≥50cm；二是与坝轴线相垂直时，宽度≥3m。分段填筑时，各段土层设标志，不得漏压，上、下层分段位置错开≥2m[3]。

气候干燥，在铺筑前边洒水边压实表面，以免土层水分过快蒸发，注意不得在表土干燥的情况下铺新土。铺土碾压、检验应连续作业，且松土最好不过夜，坝体下一层碾压合格后在上层土铺辅料前，用拖拉机带齿耙进行刨毛处理(景区土方填筑不需要此工序)，以利上下层结合连接良好。

必须按坝面平行线分层控制填筑高程，填方作业时分层(30cm)摊铺碾压，以保证坝体土方压实度。在铺设每层填料时，宽度超过坝体设计宽度50cm，以备后期修整，超出部分每填筑1m高时用反铲挖掘机粗略剥坡。

4.2.3 新旧坝体结合施工

新填筑坝体与旧坝体结合部位是整个堤坝土方填筑施工时的重点控制部位，需严格按规范进行，防止开裂。对旧坝体沿纵向挖成台阶，宽度>1m，高度为25cm左右，且向内倾斜2%左右，以便于新填筑坝体结合良好。

4.2.4 雨天、汛期施工

雨天施工时要符合以下要求：施工时要时常关注天气预报，根据天气预报及时做出相应的施工布置。遇有即将下雨的情况，需缩短流水作业段的长度，及时摊铺、平整土料，降雨前将土方碾压成光面，且形成向外的坡度，以保证排水畅通，并防止水流聚集。雨后要做好坝面保护工作，严禁施工车辆、机械等行驶损坏原有坝面。雨后复工时要彻底排除坝体表面积水，并视土体含水率情况，主要处理措施包括：翻松、晾晒、掺灰等，不得在积水、泥泞、重型车辆行驶的坝面上未经处理直接进行填土。

本工程因工期在3-6月期间，重点要保证在汛期来临前，坝体填高到1.5m以上，以防止洪水带来损失。

4.2.5 施工检测

土方材料应每5000m3或在土质变化时取样送往试验室进行检测，按土工试验规程进行颗粒分析、含水量、液限、塑限、有机质含量、标准击实试验。每一层土体碾压完成后，应用灌砂法取样测定压实度，取样位置为压实层下部1/3处。每次检测的作业面不应过小，机械筑堤、人工筑坝时分别≥600m2、≥300m2，一般按每2000m24处进行取样试验，或200-500m3取样1次进行检测。压实度按照90%来进行控制，每层压实度检测合格后方可进行下一层施工。

坝体填筑到最后一层时，用挖掘机进行削坡，并人工配合，其宽度、高程轴线偏差，检查方法、检查频率应符合表2要求。

表2 坝体填筑检查方法

4.2.6 施工质量问题处理

土体压实施工时，要求无漏压、干松层、弹簧土、剪力破坏等问题，一旦发现及时处理，具体处理方法如下：①干松层：换土或加水碾压；②漏压：补压；③弹簧土、剪力破坏：挖除后换填；④光面：刨毛处理。

5 结 语

综上所述，代县滹沱河治理工程土方填筑部分工程量较大，施工作业面多。但各施工队、各部门之间配合娴熟、工序衔接紧凑平顺，施工机械配备保养良好等都为工程进度提供了很好的保证。经验丰富的施工队伍、健全的管理体系也为工程质量提供了可靠的保障。但同时在施工中也发现了很多的问题，如施工车辆在施工高峰时对周边道路交通造成较大的压力；施工车辆扬尘较大对附近居民的生活造成影响等。希望在以后的工作中能吸取经验教训，把工作做的更加细致，更加完美。