王秀紅
(中國水利水電第三工程局有限公司,陜西 西安 710000)
天水曲溪供水工程調(diào)蓄水池,主要承擔(dān)工程停水檢修期受水區(qū)的居民生活及第三產(chǎn)業(yè)供水任務(wù)。調(diào)蓄水池占地面積約6.8萬m2,總蓄水量20萬m3,分為4組8個2.5萬m3水池,池底高程1 262.0 m,池頂高程1 269.3 m。單個水池長72.0 m,寬54.0 m,池壁高度7.0 m,池內(nèi)水深6.5 m,每個水池間距5.0 m。其中4個呈“田”字布置于山梁北側(cè),場地(長×寬)211.4 m×155.4 m,4個水池呈“一”字布置于山梁東側(cè),場地(長×寬)271.6 m×93.2 m,位于胡家溝出口右岸的緩坡耕地上。
“一”字型調(diào)蓄水池自上而下地層巖性有,①沖洪積次生黃土(Q3):厚20~30 m,弱透水,無地下水;②沖洪積砂碎石(Q3):厚0.5~3 m,密實,中等透水;③黏土巖夾砂礫巖(N):巖石軟弱,易風(fēng)化,遇水易軟化,以微透水為主,局部弱透水。地面開挖深度6~17.5 m,洪積次生黃土表層2.4 m壓縮系數(shù)a1-2=0.528~0.814 MPa-1,壓縮模量Es=2.173~4.852 MPa,屬高壓縮性土;2.5 m深度以下a1-2=0.120~0.435 MPa-1,Es=5.46~12.37 MPa,屬中壓縮性土。
基礎(chǔ)處理先進行3 000 mm厚原土翻夯后,再加1 000 mm厚10%水泥土墊層。
(1)調(diào)蓄水池開挖料為沖洪積次生黃土,黏粒含量偏高,塑性指數(shù)、天然含水率高達29%(最優(yōu)含水率16.3%),影響原土翻曬和分層碾壓的效率。本研究采用5%生石灰有效降低土體天然含水率。
(2)塑性指標(biāo)是反應(yīng)地基承載力的主要指標(biāo)之一。塑性指數(shù)高黃土?xí)冘?,濕餡程度和地基承載力就降低,反之就會高。采用原土翻夯、灰土墊層、水泥土墊層施工以達到消除墊層范圍內(nèi)的黃土濕陷性,提高地基抗?jié)B性能和承載力。
(3)由于施工面積大,地基原土壓縮變形系數(shù)存在差異引起地基不均勻沉降,本研究采用地基進行3 000 mm厚5%生石灰土翻夯及1 000 mm厚15%水泥土墊層,確保地基承載力和有效防止不均勻沉降,壓實度≥0.97。
(4)調(diào)蓄水池位于城鄉(xiāng)居民居住區(qū)域,若產(chǎn)生滲漏或地基不均勻沉降導(dǎo)致上部混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫,造成的社會負面影響大,設(shè)計施工中要保證其結(jié)構(gòu)的可靠性和安全度,確保施工質(zhì)量控制。
地基基礎(chǔ)處理采用原土翻夯、3 000 mm厚5%石灰土翻夯及1 000 mm厚10%水泥土墊層施工,壓實度≥0.97?;彝翂|層和水泥土墊層的主要目的消除黃土濕陷性、提高基礎(chǔ)的防滲性能[1]和地基承載力,可以有效減小地基的沉降量和不均勻變形,其中水泥土地基優(yōu)于灰土地基且成本較高。面層鋪設(shè)200 g+0.5+200 g土工膜抗?jié)B層有效地提高了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性要求,土工膜頂面采用M10水泥砂漿保護層。
對表層腐殖土、濕陷性黃土、粉質(zhì)黏土等不合格料及開挖廢料進行剝離,確保試驗用料質(zhì)量。
采用烘干法進行天然含水率試驗檢測,在現(xiàn)場試驗室在標(biāo)準(zhǔn)條件采用電熱烘箱在105~110 ℃條件下進行烘干檢測試驗,并進行土的干密度、孔隙率、飽和度等指標(biāo)的計算。該部位天然土質(zhì)含水率在23%~27%,局部區(qū)域高達29%?,F(xiàn)場試驗檢測現(xiàn)場主要采用酒精燒干法、炒干法進行測定。
采用EDTA(EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液)檢測法測定生石灰/水泥穩(wěn)定土中石灰和水泥的計量,并檢測拌合料均勻性,EDTA標(biāo)準(zhǔn)曲線圖見圖1。采用環(huán)刀法檢測土樣的濕密度、測定土的干密度,并通過土壤標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗測定土的最優(yōu)含水率和最大干密度,確定最大干密度和最優(yōu)含水率。經(jīng)試驗確定最大干密度1.78 g/cm3和最優(yōu)含水率16.3%,含水率-干質(zhì)量密度曲線圖見圖2。
圖1 EDTA標(biāo)準(zhǔn)曲線圖
圖2 擊實曲線圖
碾壓試驗場地分2個實驗快,碾壓試驗面積尺寸為15 m×20 m,并按照不同的鋪土厚度布置試驗單元。每個試驗單元尺寸為6 m×12 m,每種鋪料厚度布置試驗2種鋪料厚度的試驗單元。同時為了保證試驗質(zhì)量,考慮試驗設(shè)備錯距及產(chǎn)業(yè)側(cè)向擠壓等因素,在每個試驗單元試四周設(shè)置不小于2.0 m的非試驗區(qū),碾壓參數(shù)表見表1。
表1 5%生石灰、10%水泥土碾壓參數(shù)組合表
地基處理通過生產(chǎn)性試驗確定各項參數(shù)控制指標(biāo),經(jīng)試驗確定石灰土及水泥土攤鋪厚度為30 cm,土料含水率控制在16.3%±2%。主要攤鋪施工設(shè)備選用山推160推土機進行攤鋪,其中5%生石灰采用摻和采用HF-8YD撒布機和YWB250路拌機。
碾壓試驗前各試驗區(qū)布置3 m×4 m方格測點網(wǎng)格,并在試驗區(qū)外布設(shè)測設(shè)點。在各單元網(wǎng)格側(cè)電上標(biāo)記好標(biāo)記和編號,用全站儀記錄好初始厚度和相對高程。碾壓設(shè)備采用22 t羊角碾碾壓,主要參數(shù)為平碾一遍,羊角碾夯實碾壓6遍,羊角碾行走速率≤2.0 km/h,采用錯距碾壓,重疊部分寬度為200~300 mm為宜。
碾壓完畢后,按前述方法分別測量各網(wǎng)格測點在碾壓前后的相對高程變化,從而計算出每一次試驗單元的平均沉降值。
試驗資料安排專人整理,通過研究分析及時確定碾壓試驗所得到的各個參數(shù)。通過觀測和取樣試驗值,整理繪制如下各條關(guān)系曲線:①以各鋪層厚度為參量,繪制壓實沉降值與碾壓遍數(shù)關(guān)系曲線;②以各鋪層厚度為參量,繪制干密度與碾壓遍數(shù)的關(guān)系曲線;③繪制在最優(yōu)參數(shù)組合條件下,壓實度與加水量的關(guān)系曲線。
根據(jù)試驗檢測結(jié)果確定施工壓實參數(shù),即鋪料采用進占法卸料,鋪土厚度為300 mm,且含水量的范圍。碾壓機械采用22 t羊角碾、采用錯距碾壓,重疊部分寬度為200~300 mm,靜碾1遍振動壓遍4遍,5%生石灰土壓實試驗成果見表2。
表2 5%生石灰土壓實試驗成果表
(1)土工膜質(zhì)量。土工膜是調(diào)蓄水池比較重要防滲結(jié)構(gòu),上部鋪設(shè)兩布一膜復(fù)合土工膜,型號為200 g+0.5+200 g。鋪設(shè)前檢查復(fù)合土工膜外觀質(zhì)量,土工膜不允許有砂眼、疵點雜質(zhì),記錄并修補出現(xiàn)的機械損傷等缺陷,嚴(yán)重的予以更換。PE土工膜應(yīng)盡量用寬幅,減少拼接縫,盡可能采用整卷鋪設(shè),減少土工膜的裁剪[2]。
(2)土工膜鋪設(shè)。復(fù)合土工膜施工應(yīng)在建基面驗收合格后進行,鋪設(shè)前應(yīng)平整場地,清除一切尖角雜物,閥井等結(jié)構(gòu)部位按要求修好坡面。對于布設(shè)不平整、扭曲、歪斜等及時糾正。土工膜鋪設(shè)應(yīng)自然松弛,預(yù)留3%~5%的松弛度,接縫應(yīng)與最大拉力方向平行。相鄰兩幅土工膜搭接,縱向接頭應(yīng)相互錯開長度保證1 000 mm以上。
(3)土工膜焊接。土工膜焊接采用熱熔法,主要施工設(shè)備為LST800型土工膜焊接機和DSH-A型熱風(fēng)槍,將上下層熔接成一個整體,聯(lián)結(jié)的土工膜必須搭接平緩、舒展。土工膜焊接采用雙焊縫焊接,雙焊縫寬度為2 mm×12.5 mm,搭接寬度不小于100 mm。焊接前將接縫處清理干凈,上下層接縫平行對正。焊接時熱熔焊機預(yù)熱到350~400 ℃,焊機行走速率控制在2~3 m/min。
(4)熔接接縫檢查。焊接質(zhì)量檢測一般分為外觀質(zhì)量目測檢查和氣密性試驗,外觀質(zhì)量檢查主要檢查焊接的均勻性、平直,無漏焊、虛焊、褶皺、燙傷以及空洞等。氣密性試驗檢驗采用充氣檢漏儀。在每一條待檢點選取250~300 mm長試驗段,兩頭采用熱熔焊機封死,插入氣針充氣至0.1~0.12 MPa,保持穩(wěn)壓30~60 s壓力表顯示數(shù)字無明顯下降為合格。
土工膜是調(diào)蓄水池比較重要防滲結(jié)構(gòu),土工膜基礎(chǔ)10%水泥土墊層應(yīng)碾壓平整,上部鋪設(shè)50 mm厚M10水泥砂漿墊層保護層[3]。砂漿墊層施工應(yīng)注意對土工膜的保護,不允許鋼筋等尖銳直接接觸到土工膜,振搗采用平板振搗器,做好對土工膜的保護。
(1)根據(jù)本工程的施工任務(wù)和特點,以ISO9001:2000標(biāo)準(zhǔn)為指南,遵循質(zhì)量體系文件和合同文件,建立以項目經(jīng)理為質(zhì)量控制第一責(zé)任人的質(zhì)量保證體系。根據(jù)項目管理職分工制定本工程的質(zhì)量計劃,明確項目部各級人員質(zhì)量職責(zé),正確合理地分配質(zhì)量體系要素,實施全面質(zhì)量管理。
(2)充分發(fā)揮質(zhì)量管理體系的作用,確保質(zhì)量管理體系的運行。施工中多涉及重大技術(shù)問題及重要施工資源的調(diào)整做到超前研究,制定相應(yīng)的預(yù)控措施,重點部位明確質(zhì)量目標(biāo)、編制質(zhì)量監(jiān)督卡、責(zé)任落實到人。
(3)根據(jù)設(shè)計和施工規(guī)范要求,嚴(yán)格按照試驗室質(zhì)量管理體系要求對生石灰土、水泥土的壓實系數(shù)和干密度進行現(xiàn)場取樣檢測。
(4)嚴(yán)格按照“三檢制”制度開展實驗檢測,確保每一道工序工程質(zhì)量。嚴(yán)格工序控制若上一道工序不合格,禁止下一道工序驗收。質(zhì)檢人員按照履職清單認真落實日報表,進一步夯實責(zé)任落實。
(1)設(shè)計要求技術(shù)翻夯后的壓實系數(shù)λc≥0.97,現(xiàn)場實測最大干密度為17.8 g/cm3。根據(jù)現(xiàn)場開挖土樣檢驗試驗結(jié)果,原狀土的天然含水率到達23%~27%,局部高達29%,距離試驗檢測最優(yōu)含水率16.3%差距大。現(xiàn)場通過3:7灰土、10%生石灰土、5%生石灰土生產(chǎn)性試驗,采用5%生石灰土能有效降低含水率、經(jīng)濟合理。
(2)合理地控制好生石灰的選料品質(zhì)和摻量,通過配合比設(shè)計和工程中的施工質(zhì)量控制。通過控制好生石灰的摻量、拌合、夯實、養(yǎng)護等環(huán)節(jié)的工藝流程,合理地改善其抗?jié)B性和耐久性。
(3)地基處理通過生產(chǎn)性試驗確定各項參數(shù)控制指標(biāo),經(jīng)試驗確定5%生石灰土攤鋪厚度為30 cm,可有效土料含水率控制在16.3%±2%。同時、施工時合理地選擇攤鋪方法和使用機具,嚴(yán)格按照碾壓順序、速度、碾壓遍數(shù)等參會控制工藝流程。
(4)土工膜進場嚴(yán)格進行原材料外觀質(zhì)量檢查,外觀檢查無誤后請有資質(zhì)的檢查單位進行物理及力學(xué)性能檢測,檢測合格后方可使用。
(5)土工膜鋪設(shè)時充分預(yù)留松弛度(3%~5%),焊接嚴(yán)格按照實驗參數(shù)進行施工,施工完成后及時采用砂漿墊層進行覆蓋。
(1)在生石灰土、水泥土施工過程中,嚴(yán)格按照試驗檢測規(guī)范和大綱要求,認真完整做好原始檢驗記錄,確保原始資料的可追溯性。
(2)對主要試驗檢測設(shè)備和儀器按照規(guī)范規(guī)定定期進行鑒定和校驗,確保試驗檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
(3)試驗檢測人員必須持證上崗,嚴(yán)格按照質(zhì)量手冊履行職責(zé)。所有的原始試驗資料僅有試驗人、計算人和校核人簽字,試驗檢測要有可追溯性。
(4)加強焊縫焊接的質(zhì)量控制,通過目測觀測焊縫之間的平整度、褶皺程度、燙傷以及空洞等情況。氣密性試驗檢滿足各項技術(shù)指標(biāo)。
(1)合理安排施工工序和工藝流程控制,回填土的分層分塊、及各回填塊體接頭處理等方面進行工藝性試驗。通過開展QC活動優(yōu)化施工工藝,優(yōu)化各項施工參數(shù),提高壓實度。
(2)通過QC活動從貨源和施工現(xiàn)場質(zhì)量控制兩個方面進行質(zhì)量控制。貨源方面杜絕不合格產(chǎn)品進入,通過對廠家提供的產(chǎn)品合格證和檢測報告的控制,同時增加平行檢測頻次。施工過程中從原材料的保護、倉庫的保管和工程中的檢驗檢測等方面提高過程質(zhì)量控制。
天水曲溪城鄉(xiāng)供水工程大型調(diào)蓄水池基礎(chǔ)處理,主要采用原土翻夯、石灰土及水泥土墊層法施工,有效解決地基整體性及承載力要求,并通過上部土工膜抗?jié)B層的施工有效提高了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性。施工過程中嚴(yán)格工序工藝控制,同時增強施工人員的質(zhì)量意識和有效的過程管控,施工質(zhì)量得到了有效的控制,對類似工程有一定借鑒意義。