由于南水北调中线干线工程高邑至元氏县段高填方渠段涉及复杂地质条件,填筑渠段的不均匀沉降变形,易导致渠坡渗漏,甚至导致渠坡破坏失稳。同时总干渠高填方段渠道渠内设计水位高于周围地面,沿线多是人口稠密地区,为避免因渠堤质量欠缺及运行中受到损害而造成人员及财产重大损失,研究解决高填方渠段工程施工有关技术难题,加强建设管理,确保高填方渠段的渠坡稳定和安全运行,对保证沿线人民群众的生命财产安全和国家形象具有重大意义。并且南水北调中线干线高邑至元氏县段为了满足跨渠道路通行,跨渠桥梁建设,施工道路通行等要求,在渠道填筑时预留了较多的渠道缺口,由于通水目标已确定,若按6个月沉降期执行,工期难以满足要求。因此确保高填方渠段特别是高填方渠道缺口填筑的施工质量,是工程建设的关键环节。为节省投资和占地,减少弃土和借土量,减轻环境影响,高填方大部分渠段采用泥砾加壤土斜墙填筑,增加了施工难度,国内尚无可借鉴的施工经验。建设管理单位迎难而上,及时协调各参建单位,调整施工方案,强化过程控制,积极探索创新科学的管理措施,使高填方渠道填筑质量处于可控状态,按时高质量完成了工程建设任务。本人作为建管单位的高填方渠段质量监管负责人及高填方渠段缺口填筑的特派监管员,全过程的参与了工程建设,希望通过本文介绍能为今后类似渠道高填方及缺口填筑施工建设管理提供参考和借鉴。40.743km,其中渠道长38.284km、建筑物长2.459kmo布置有各类建筑物73座,其中大型河渠交叉建筑物6座,左岸排水建筑物13座,渠渠交叉建筑物7座,控制工程7座(分水口门4座,节制I7、退水I7和排冰工程各1座),交通桥22座和生产桥18座。工程设计输水流量220m3/s,加大输水流量240m3/s,总水头差为2.475m,工程等别为I等。主要建筑物和控制性建筑物按1级建筑物设计,附属及次要建筑物与防护工程按3级建筑物设计,施工导流等临时建筑物按4或5级设计。总干渠渠道及1级建筑物地震设计烈度为6度。工程总概算投资30.4095亿元。
高邑至元氏县段设计单元高填方渠段集中于设计标段日BZ丁9一7标(直管七标),总填筑长度2600m,其中,640米为壤土填筑,1960米为泥砾加壤土斜墙填筑。总填筑方量114万m3,其中,壤土填筑32万m3,泥砾填筑82万m3。平均填高9.3m,最大填高15.4m。同时有经国务院南水北调办确定的三处较大渠道缺口长533m。
为确保南水北调中线干线高填方渠段工程质量,国务院南水北调办明确了项目法人和建设管理单位质量责任。南水北调中线建管局河北直管建管部在本渠段派驻了质量监管员,实施质量派驻监管,加强高填方渠段施工过程质量监管,确定了监管方式和职责。对高填方渠道缺口的工程质量监管,实施质影寺派监管。在建管单位、监理单位、施工单位、设计单位的共同努力下较好的完成了高填方渠段及缺口施工任务。
工程概况土料选择与开采
南水北调中线干线工程高邑县至元氏县段位于河北省石家庄市高邑县、赞皇县、元氏县境内,起点位于邢台市与石家庄市交界处,终点为元氏县与鹿泉市交界处。工程全长壤土土料选择与开采取土场征用前已经过设计单位的勘探,并确定开采范围及开采深度。开采施工前首先以探孔的方式,对不同区域及高度的图样进行取样,颗粒分析、含水率及击实试验等试验检测,根据试验结果确定并报送土料场壤土的压实指标。现场划分可用及不可用土区域,分区分类开采,并根据设计要求,清除40cm厚的覆盖层后进行分层开采。
根据开采前的勘探及实际开挖情况,渠道壤土开采由于为深层开挖,壤土含水率相对稳定,基本在最优含水率-2%一+3%范围内,局部含水率不合适的部位采用工作面摊铺后翻晒及洒水翻松的方式进行调整。达到一2%一+3%范围内后进行后续施工。
新增土料场土料含水率降低方法
新征用取土场由于为耕地浅层开采(1.5一2.0m),其含水率受降水、浇地等地表水影响大,现场实际天然含水率在21%一24%之间,不能直接使用,需进行含水率调整。主要采取取土场翻晒的方式进行土料含水率降低,翻晒主要分为两种方式进行,一是采用深翻犁翻晒后含水率合格后拢堆,装运至工作面,然后进行下层翻晒、拢堆;二是采用反铲挖掘机将开采范围内土层按1.5一2m深度整体翻松,根据天气情况间隔2一6h进行再次翻晒,翻晒次数3一5次。含水合格后整体装运至工作面。
泥砾土料来源及最大干密度确定
斜墙段泥砾来源为渠道泥砾开挖料。泥砾开采前对泥砾进行取样,取样时针对不同含砾量进行,根据不同含砾量分别进行击实试验。施工时根据不同含砾量的最大干密度绘制干密度曲线。
泥砾合格料生产施工工艺调整
泥砾料填筑时剔除粒径超过20cm的超径石,超径石的剔除方法通过试验确定,施工单位首先进行了筛分法剔除,焊制25丁运输汽车能进入的钢架,钢架顶部设置20X20cm的人字形型钢网筛,网筛角度450,然后开挖泥砾从网筛过滤装入车内,实验过程中因泥砾结构组成不同于砂砾料,粘粒包裹砾石,过滤时超径石与粘粒及较小径石同时被滤除,下漏合格土料仅20%一30%,且大量有用粘粒及合格径石滤除浪费,过筛的泥砾料改变了原状级配,影响压实质量,不符合开挖料有效利用、总量及施工进度要求。后根据实际情况,建管单位及时会同监理单位、施工单位进行了泥砾超径石直接剔除的试验。装车时首先剔除明显超径石,至工作面后卸料后人工配合反铲挖掘机剔除表面及微漏超径石,摊铺后人工配合装载机剔除表面及微漏超径石,然后采用推土机后部机械钩翻松两遍,过程中人工配合装载进行两遍剔除超径石。根据试验结果剔除效果及效率满足要求。施工单位编制超径泥砾挑选的专项控制措施,报监理部审核批准后实施。
严格执行填筑试验大纲科学确定土方填筑关键参数
按照设计单位填筑试验大纲的要求,施工单位首先编制碾压试验方案报监理部审批后执行,试验过程监理全程旁站。建管单位对试验过程监理的履职、施工单位执行碾压试验方案情况进行监督检查。重点对碾压试验场地面积及布置、压实机具及部位、压实质量检测等进行检查。试验完成后,施工单位及时将试验资料进行整理分析,确定土料的铺料方式、铺料厚度、碾压机具(振动碾型号、重量)、碾压遍数、行走速度、土料含水率。提出正式施工时的碾压参数和现场质量控制及检测方法,完成碾压试验报告报监理部审批后实施。土方填筑
壤土填筑
壤土填筑主要施工工艺为:
碾压试验一基面或上一层层面验收一测量放样一上料一摊铺一碾压一取样验收一层面处理一下一层施工。
土方填筑前首先对基面及上一层层面进行验收,验收合格后进行上料作业,其中基面验收为建管、设计、监理、施工单位四方联合验收。
验收合格后进行土方上料作业,土方上料采用后退法,施工时根据虚铺厚度及每车虚方方量,确定每车的摊铺面积,并根据摊铺面积及卸料土堆排数确定卸料间距。摊铺采用推土机直接进行,施工时在工作面两侧设置与虚铺厚度相同刻度的标杆,按标杆刻度掌握摊铺厚度。在上料期间根据实际天气情况对层面(接合面)进行洒水处理,保持湿润。对于运输车辆行走产生的车辙及时进行平整及碾压,避免造成下层破坏。
碾压完成后进行试验检测,采用环刀法取样,进行干密度试验,合格后进行层面验收,进入下一层施工。
若产生不合格情况,进行补压,合格后进行后续施工;若补压仍不合格,则不在进行补压,对土料进行取样,进行击实试验及颗粒分析,根据试验检测成果对碾压检测参数进行微调,整个过程在监理单位参与下进行。
壤土填筑采用凸块碾进行,无需进行专门的凿毛处理,施工前对层面洒水湿润。
泥砾填筑
泥砾填筑主要施工工艺为:
碾压试验一基面或上一层层面验收一测量放样一泥砾上料一泥砾摊铺一泥砾碾压一泥砾取样验收一层面处理一下一层施工一至设计高程一内坡削坡一内坡验收一土工布铺设一斜墙壤土分层填筑。
泥砾填筑前首先对基面及上一层层面进行验收,验收合格后进行上料作业,其中基面验收为四方联合验收。
在泥砾开采地、上料后、摊铺后、翻松后分四次对泥砾中超径石进行剔除。
碾压采用20丁凸块振动碾进行,沿渠道轴线方向进行碾压。碾压遍数根据碾压试验确定进行碾压,碾压时采用错距法进行,即首先完成最边幅全部碾压变数的碾压,然后根据振动碾滚轮宽度除以碾压遍数确定错距宽度,振动碾操作手根据错距距离进行碾压,至最后一幅时碾压全部遍数。
碾压完成后进行试验检测,采用灌水法取样,取样直径60一80cm,深度同层厚。进行干密度试验,与壤土不同的是试验的同时对全部样料进行筛分确定含砾量,然后根据试样的含砾量,结合前期已通过试验检测确定的不同含砾量干密度曲线查取确定最大干密度,判定压实度。合格后进行层面验收,进入下一层施工。
泥砾填筑采用凸块碾进行碾压,已自然形成刨毛面,进行洒水湿润即可。
施工前根据设计要求先铺设土工布,土工布沿已验收泥砾边坡横向铺设,随斜墙壤土填筑高度逐步上铺,土工布接缝处采用搭接连接,搭接宽度50cm。
斜墙壤土填筑施工工艺同壤土填筑,施工时与泥砾结合部位三角地带采用1丁手扶式振动碾进行边角处碾压。强化土方填筑的过程控制结果对施工单位和监理单位进行奖惩,极大鼓励并增强了关键工序施工作业人员及监理人员质量意识,使高填方施工质量在进度加快的同时持续向好,实现了工程总体建设目标。
强化监理考核调动其主观能动性
针对监理单位履行合同和监理单位人员履职存在的问题,遏制监理违规行为,切实发挥监理对工程质量控制作用,强化关键环节监理质量管控行为考核,积极调动监理工作主观能动性。对监理旁站,现场存在问题监理人员是否指出、汇报,并监督整改,监理过程不履行职责、出工不出力等情形进行严格的考核。通过奖罚评比,大大提高监理工作主观能动性,使现场监理质量管理体系及行为处于受控状态。
渠道缺口填筑特派监管
南水北调总干渠高邑至元氏县段由于北读桥、南焦桥、白西线乡村路移交填筑工作面较晚,在渠道高填方填筑时预留了三处填方缺口。原设计要求填方沉降期为6个月且经过一个雨季,由于南水北调通水目标已经确定,若按6个月沉降期执行,工期难以满足要求。为保证缺口处填筑质量及衬砌质量,进一步规范总干渠填方渠道缺口沉降期的要求,明确缩短沉降期所采取的工程措施及相关要求,对渠道缺口部位实施派驻监管,明确质量监管责任,加强对参建单位质量管理行为的监督检查,对质量问题及时组织整改,消除质量隐患。
高邑至元氏县高填方渠段距离长填筑方量大,并且分壤土填筑和泥砾加壤土斜墙填筑两种模式,加之渠道缺口移交工作面晚,有效施工时间短,新增土料场土料含水率较大,给施工带来了很大的压力。为确保南水北调中线干线工程高填方渠段工程质量,加强高填方渠段施工过程质量监管,现场高填方质量监管人员重点从以下几个方面强化土方填筑的过程控制。
全过程旁站监督
质量监管人员盯紧高填方渠段工程关键点,对关键工程部位和关键工序进行重点检查,对工程质量过程控制、旁站监理、质量评定、验收等进行监督。及时编写监管工作日志、高填方渠段填筑铺填前质量验收监管记录、关键工序施工质量考核,并按时上传到信息报送系统。吃住在工地,对高填方渠道土方填筑的土料质量、铺土厚度、碾压遍数、压实度检测等进行全程旁站监督,24h服务工程,确保问题及时解决,工作效率得到极大提高,较好的完成了高填方渠段施工任务,为直管七标主体工程完工打下了坚实的基础。
实行“准铺证”制度
在每层上料之前,由施工、监理及建管三方联合对层面进行检查,包括土料、铺土厚度、压实指标、接坡处理情况、层间结合面处理等是否满足要求,经验收合格后方可进行下层施工,强化对施工进行全过程跟踪控制。
严格落实并加大关键工序考核
在国务院南水北调办要求建管单位负责每月对土方填筑关键工序考核不少于30%的基础上,加大对土方填筑的考核频次,对土方填筑工序施工质量进行100%关键工序考核。对施工作业班组和初检、复检、终检人员进行考核,同时每月依据对作业班组的考核结果连带考核监理单位,依据考核管理存在问题及时反馈
对部分时段质量管理问题及时提出改进意见和建议,为领导决策提供依据。南马新土料场土料含水率较高,土料上堤先翻晒后再进行碾压,由于堤上翻晒效率低,同时翻晒时对下层土料有破坏,施工进度较慢且对施工质量有较大影响,由于有效施工时间较短,不能满足2013年末主体工程完工要求。监管人员及时建议领导要求施工单位在土料场进行土料的翻晒,使土料翻晒效率得到很大提高,施工速度明显加快,工程质量持续向好。结语
南水北调中线干线工程高邑至元氏县段渠道高填方填筑,平均填高9.3m,最大填高15.4m,大部分渠段采用泥砾加壤土斜墙填筑,国内尚无可借鉴的施工经验,还有三处较大缺口,施工质量要求高难度大,同时有效施工时间较短,时间紧任务重。建设管理单位迎难而上,化被动为主动,创新管理模式,调动各参建单位积极性。从土料选择与开采、施工工艺的调整、土方填筑关键参数的确定、土方填筑等全过程参与工程建设,采取旁站监督、“实行准铺证”制度、严格落实并加大关键工序考核、强化监理考核、渠道缺口填筑特派监管、管理存在问题及时反馈等管理措施,在建管、设计、监理、施工等各参建单位的共同努力下,有效施工时间缩短高质量的完成了工程建设任务,为南水北调中线干线工程邯石段主体工程按计划完工打下了坚实基础,也为今后类似渠道高填方填筑施工建设管理提供了参考和借鉴。