严厚治
中国安能集团第三工程局有限公司 四川省 成都611130
摘 要：南水北调河南段地质条件复杂，由于回填土料料源不均一，土方填筑质量控制难，通过充分混料后填筑，解决了填筑施工难题。
关键词：不均一土料；填筑；混料
1 潮河一标土方填筑工程概况
根据招标文件，本标段土石方开挖559.6万m3、土石方填筑167万m3、开挖料中，合格土料约187.6万m3（土料粘粒含量宜为10%～30%），土方填筑除利用本标段开挖土料外，尚需由第二标段调入合格土料约6.2万m3。实际施工中，土方填筑量调整为179万m3，根据开挖揭露的地质情况，开挖可用土料发生较大变化，经建设各方共同复核，且调整降低可用土料标准，也仅约62万m3，其余不足部分共约135万m3自敬楼土料场调土填筑（含膨胀岩换填土料）。
2 不均一土料填筑问题的提出
2.1开挖可用土料较招标阶段发生较大变化
根据潮河设[2010]05号：《总干渠潮河段工程渠道填筑施工技术要求》，潮河段渠道填筑土料要求粘粒含量宜为10%～30%，塑性指数宜为7-17，渗透系数碾压后小于1×10-5cm/s,有机质含量不大于5%。水溶盐不大于3%，填筑土料的压实度不小于98％，干密度不小于1.77g/cm3,含水量的允许偏差为-2%～+3%。（附：潮河设[2010]05号：渠道填筑施工技术要求）。
设计单位于2011年5月11日下发《8%-10%可用土料分类堆存的通知》（编号：潮河设[2011]11号）明确粘粒含量8%以上均可用于填筑。
根据潮河设[2011]28号《关于潮河段挖方可用土料施工期现场控制》的设计通知单，要求对剩余开挖料中符合招标阶段地质报告显示作为挖方可用料的黄土状中粉质壤土（alplQ3）、黄土状轻壤土(alQ41)和黄土状轻壤土（alplQ3）单独开挖、单独堆存。但未明确干密度、压实度指标、填筑断面是否调整。
根据招标文件，本标段开挖料中，合格土料约187.6万m3（土料粘粒含量宜为10%～30%），土方填筑除利用本标段开挖土料外，尚需由第二标段调入合格土料约6.2万m3。根据开挖揭露的地质情况，合格土料发生较大变化，2011年5月份，可用土料已经出现不足，无法满足回填，建设各方即开始复核可用土料数量，2011年12月，经建设各方共同复核，且调整降低可用土料标准，可用土料仅约80.275方（见设计交底：潮河段土方平衡计算表），后在2012年9月份，根据开挖揭露现状底层变化、占压等情况，经建设各方复核可用土料又减少了15.4万m3，实际渠道可用土料仅64.875万m3。由于可利用土料地质情况发生了较大变化，采用机械开挖从渠道开挖料中选料填筑，不均一土料立采开挖混合后直接上堤，混合不充分，给填筑质量控制造成难度。
由此可见，开挖可用土料较招标阶段发生较大变化，主要变化有两点：一是可用土料减少，不可用土料增加，开采区分难度加大；二是料源不均匀性增大，夹层多，土方填筑质量控制难度加大。
2.3、土料分区开采难度大
根据招标地质资料以及开挖揭露的地质情况，土料料源不均匀性大，夹层较多，层厚较小，最小的仅为1.5m，可利用料与非可利用料界限不明显，给土料分区开采及土方填筑质量造成隐患。
2.4 最大干密度取值困难
根据我部近期进行的碾压试验结果，采用最大干密度大均值作为控制指标，采用最优含水率（左岸11.9%～13.0%范围内、右岸11.5%～12.7%范围内。
实验采用天然含水率12.1%～12.6%，在最优含水率范围内）及铺土厚度30cm，碾压8遍合格率仅为91.7%，为最高合格率，其余铺土厚度为35cm、40cm以及碾压遍数在8~16遍合格率均小于91.7%(详见《潮河一标渠道填筑碾压试验成果报告》)，说明按照最大干密度大均值1.86g/cm3控制存在问题。针对最大干密度取值问题，经土料击实试验表明最大干密度离散性较大（1.72g/cm3～1.87g/cm3),有专家提出按照大均值控制，但对最大干密度大均值以下的土料碾压后是否合格未明确，且控制指标选取缺乏依据、操作过程中存在明显的缺陷，且没有理论依据和实践操作范例；
3 渠道开挖可用料的不均一问题研究和解决
可用土料减少，不可用土料增加，开采区分难度加大；料源不均匀性增大，夹层多，土方填筑质量控制难度加大。由于土料料源不均一，而施工过程中采用单一干密度指标进行控制且指标选取无依据，给填筑质量造成隐患；混合不充分，将给填筑质量控制造成难度；不均一土料作为可用料进行渠堤填筑本身就存在很大的质量风险，没有切实分析解决不均一土料技术难题，就开始仓促组织施工，必然出现质量问题，因此，在吸取教训的基础上，必须采取针对性的措施加以解决。
标段渠道开挖可用料分布规律不一，土料分层复杂，地层变换频繁，土体内粘粒含量指标离散性较大（1.72g/cm3～1.87g/cm3)，存在料源开采区分困难、最大干密度取值困难等难题。也正因为如此，加之施工过程中干密度选取单一、施工过程质量控制不严，导致2011年6月份出现填筑质量问题，受到国调办通报，受到通报后，我部除了积极整改自身存在的问题外，但也不回避问题，主要做了两个方面的工作：一是在建设各方的共同努力下，解决了土料料源缺口问题，二是解决了不均一土料填筑技术难题，减少外调土的投资增加。充分混料可解决不均一土料填筑难题。
针对不均一土料问题，我部多次取样击实试验、混料试验、碾压试验、专家咨询。在数次内外部专家咨询讨论中，有专家提出此种土料采用立式开采混合后填筑，经过混料试验，此措施实施后，填筑土料较为均一，最大干密度范围区间小，控制指标易于确定，土料碾压质量易于控制。最终采取了多次混料后上堤填筑的方法。
4 不均一土料填筑施工
主要采取了充分混合的施工措施。首先在开挖过程中采用立采方式进行开挖混料一次；其次在填筑面附近备料场采用装载机或反铲混料3遍；最后同样采取立采方式进行开挖混料一次直接运至填筑面进行填筑。
4.1 确定最大干密度控制指标
混料前在备土区取上中下三个点土料混合后，做击实试验，作为参照指标；混料后的土料取样做击实试验，按照混料后的最大干密度数据中的最大值作为最大干密度控制指标；
以SH（3）137+400～SH(3)137+800段渠道开挖土料为例，系采用立式开采挖混合后的土料。现场碾压试验之前，针对该土料进行击实试验和颗粒分析，击实土样分别在土料不同部位和不同深度进行取样各5组、颗粒分析各取一组。根据击实结果分析，左岸最大干密度在1.84g/cm3～1.86g/cm3区间范围内、最佳含水率在12.3%～13.2%范围内、右岸最大干密度在1.82 g/cm3～1.85g/cm3区间范围内、最佳含水率在12.5%～13.8%范围内，料源最大干密度及含水率范围基本相同。项目部根据潮河监理[2011]通知290号南水北调中线郑州段土方填筑（水泥改性土）工程质量控制专家咨询意见，选择最大干密度平均值作为料区最大干密度控制指标。根据选取的最大干密度大均值，分别进行碾压试验，以确定填筑施工参数。经过计算分析，该段土料碾压试验最大干密度值为1.85 g/cm3，填筑施工时最大干密度控制指标为1.84 g/cm3。
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