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摘要：众所周知膨胀土施工是世界性的难题, 在南水北调中線的施工中尤为突出，现已成为中线工程中的控制性工程。膨胀土遇水膨胀，失水收缩。如果处理不当，其反复变形易造成渠坡失稳，进而影响工程安全运行。所以膨胀土渠段的施工质量成为制约工程成败的关键性因素之一。现就目前施工过程中出现的问题进行简单归纳，并提出拙建，如有不妥，请给予指正。
关键词：膨胀土；定义；划分；施工工序；拌合；开挖保护；处理
Abstract: As we all know the working on swelling clay is the huge obstacle on earth, especially in the middle route of south to north water transferred project because of long working distance. The characters of swelling clay are expansion after absorbed water and shrink after lost water. The deformation in natural circumstance over and over will cause the destabilization and seriously threat to the safety of the whole project. So the construction quality will be one of the important items to decide the project work well nor not. Now I will briefly list some problems which appeared in the recent construction period and give some treatment on that. If it is not correct, please give some advice.
Key words: Swelling clay；definition；classification；working procedure；mixture；excavation and protection；treatment
中图分类号：TQ639.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
全线膨胀土的分布及总量情况
南水北调中线干线工程在建项目总长1125km，共53个土建设计单元工程、166个施工标段，有膨胀土（岩）的渠段累计长约368km，占在建项目总长1125km的33%，其中：弱膨胀土渠段长213.075km，挖深＜15m的中膨胀土渠段长100.513km，挖深≥15m的中膨胀土渠段长28.896km，强膨胀土渠段长25.588km。分布在30个设计单元、89个土建施工标段内。共有土石方开挖量约22435万m3，水泥改性土填筑量约3217.24万m3；其他料填筑量1758.78万m3，目前完成抗滑桩总延米198708.74m。
（一）陶岔渠首至叶县段
陶岔渠首至叶县段渠道总长为251.5km，总设计单元为7个，总土建施工标段34个，其中涉及膨胀土处理施工的标段有31个(包括湍河渡槽)，膨胀土渠段处理施工长度为165.4km。
（二）鲁山至黄河南段
鲁山至黄河南段渠道总长为312.15km，总设计单元为14个，总土建施工标段41个，其中涉及膨胀土处理施工的标段有22个，膨胀土渠段处理施工长度为79.29km。
（三）黄河北至古运河南段
黄河北至古运河南段渠道总长为503.45km，总设计单元为25个，土建施工标段共计71个，其中涉及膨胀土处理施工的标段有16个设计单元、36个施工标段，膨胀土渠段处理施工长度为125.03km。
其中水泥改性土填筑量≥100万m3 的标段共计10个：
淅川1标、2标、5标、6标、7标；镇平1标、2标、3标；方城1标；鲁山南1段。
膨胀土施工进展情况
7月份施工进度情况见表2-1、2-2、2-3。膨胀土（岩）渠段各设计单元具体进度计划完成情况详见附表。
表2-1 膨胀土（岩）渠段水泥改性土填筑施工进度统计表
注：累计完成量与各建管单位所报有所差异，以上月累积量+本月完成量为总累计完成量。
表2-2 膨胀土（岩）渠段非改性土填筑及抗滑桩施工进度统计表
表2-3 膨胀土（岩）渠段水泥改性土填筑量≥100万m3标段完成情况统计表
截至7月底，全线施工进展情况
改性土：计划完成150.46万m3；实际完成106.03万m3；累计完成水泥改性土填筑744.40万m3，占总量3217.4万m3的23.1%；
2）非改性土：计划完成132.41万m3；实际完成56.82万m3；累计完成非改性土填筑828.14万m3，占总量1758.78万m3的47.1%；
3）抗滑桩：完成抗滑桩17168根，合计198708.74m；
4）设备安装：实际安装破碎设备169台、拌合设备约114台套（含正在安装的设备），生产能力达到20083m3/h。
现阶段施工过程中存在的问题
现阶段膨胀土（岩）处理施工过程中存在共性问题主要有：
1.膨胀土处理施工总体进度滞后，截止7月份各标段均未完成进度计划，给今后施工造成更大压力。
2.个别标段改性土填筑施工工序和施工管理不科学，没有实现水泥改性土换填的流水作业，进而影响了标段的总体施工进度。
3.至今绝大部分标段都没有开展夜间施工，改性土的生产时间在每天15~16小时，施工进度滞后的现象没有改变。
4.绝大部分标段改性土或非改性土换填工作进度滞后的原因，是缺少工作面。
5.进入7月份以来降雨量增多，对整个土方填筑造成了很大的影响，使7月份水泥改性土施工强度下降很多，是当前的主要问题。
6.各标段没有根据实际的生产需要，增加晒土场；没有结合当地的天气情况，及时调整料场的保护措施，并储备合适含水率的土料。
7.部分标段水泥改性土料拌和不均匀，且水泥掺量明显偏大，没有严格执行水泥改性土施工技术规定的相关要求。大部分标段的水泥改性土生产在出机口位置有“飘灰”现象仍未有改观。
8.个别标段出现改性土碾压不密实的情况，施工单位没有及时调整土体的含水率。
9.个别标段的渠堤填筑存在较大问题，“金包银”没有同步上升。再次填筑时，对表层覆土没有清除到位，层间填筑时没有及时撒水。极个别标段在堤顶改性土与弱膨胀土的结合部位出现纵向裂缝（鲁山南2）。
10.部分施工标段渠坡换填面上超粒径土料含量较多的现象仍未有改观。
11.部分标段的土料来源问题尚未解决，土料缺口较大。譬如禹长段、新卫段等。
12.对于开挖的膨胀土（岩）渠段，大部分标段都没有采取必要的覆盖措施。对于已打抗滑桩的渠段，抗滑桩以下的渠段没有采取覆盖措施（南阳试验段）。
13.个别标段基坑内有积水现象，沒有按规定执行干场作业。且部分标段的排水沟设置不合理，不符合技术规定相关要求。
14.施工单位对于削坡余料的利用不充分。
15. 鲁山南2段，在233+011的渠段，排水垫板设计过密，影响施工进度。
针对问题需采取的处理措施和方法
根据目前膨胀土（岩）施工进展情况，现场需要采取的措施主要有：
1.对于一块取土场，要先进性网格划分，依据图常规弄100m*100m 或50m*50m为一块检测其相关的物理指标，包括抗剪强度指标、天然含水量、粘粒含量、塑性指数、自由膨胀率、最优含水量、最大干密度等。当天然土料中含有姜石或砾石时应测定其含量。最大干密度相近几块相邻的土区，可作为一个开采区，其最大干密度取这几块土区最大干密度平均值中的较大值，最为击实实验的最大干密度值，以防止出现碾压变数不够的现象出现。取土样位置为土层厚度的下三分之一处。
2.鉴于目前全线改性土施工进度缓慢的状况，建议结合本标段的实际情况增加设备和人力资源的投入（尤其是河南省管段），保证设备正常运转的效率，确保改性土高效稳定的生产。
3.部分标段缺少工作面；施工工序不合理，影响了改性土换填的进展，建议尽可能多增加施工换填作业面；加强施工队伍的培训和学习；细化施工工序；合理有效的组织施工，确保改性土换填工作的流水作业。
4.已经开挖至设计界面的渠道，建议应加强防护和覆盖措施，针对不同的天气状况应有不同的保护措施，减少天气变化对开挖边坡的影响。对于已打抗滑桩的渠段，抗滑桩只能阻止渠坡深层滑动，抗滑桩以下的渠坡仍需要采取覆盖措施。
5.鉴于个别标段出现改性土碾压不密实的情况，建议施工单位及时调整土料的含水率。在土料破碎时，含水率应适当降低；在拌合和运输过程中，含水率应高于最有含水率的2%~3%，为的是弥补水分蒸发。
6.鉴于部分标段基坑内有集水的现象，建议严格按照技术规定要求基坑内的干场作业，完善排水方案，加强基坑排水；严格执行改性土施工技术规定的相关要求设置渠底纵向排水沟（底部纵向排水沟距离渠底边坡1m）。
7.部分标段的施工形象工程难以达到要求，建议在完成换改性土填施工后及时将表层浮土清除运走；配备专人及时剔除换填坡面的超粒径土料；削坡后，再铺衬砌版前，应将表层浮土及时清除干净；渠堤填筑，界面填筑停顿长时间后，再铺筑之前，应将表层松散覆土清除，并洒水湿润。
8.绝大部分标段的改性土拌合都存在土料含水率高的问题，建议在料场增加排水设施，将排水沟开挖至开采面一下0.5m，随着土料的向下开采，排水沟的深度不断增加；增加翻晒场地和翻晒设备；配备专人，依据不同的天气状况，及时检测含水率是否达标，及时收集土料；在天气好时，各标段多应储备些合适的土料，以备急用。
9.鲁山2段，桩号为233+011的渠段附近排水垫板设置过密的现象，不仅影响施工进度，而且在建成后还可能将渠堤外部的水源引入内部引起膨胀土物理性质的改变，建议施工单位尽快拿出切实可行的施工方法，并针对该段的排水设施进行优化设计。
10.鲁山2段，金包银施工的部分渠段的顶部，在金银结合部位和渠堤顶部有长大裂缝存在，建议施工单位尽快查明原因，并采取相关的处理措施。
11.在填筑上层时，超填范围外的土料应及时翻进上层碾压，以减少改性土料的浪费。削坡后（消除超填范围内的土料）土料应重新检测最大干密度，在加水闷盖后，方可用在过水断面以外的部位，以减少改性土的拌合量。削坡余料应及时清除至渠道以外的堆土场。
12.现已处于主汛期阶段，各标段应按相关度汛要求24小时配备专人值班巡视，及时上报情况。对于料场和施工作业面，在不能继续施工的情况下，要及时覆盖，以应对天气的变化。
五、结束语
膨胀土（岩）所具有的特殊物理特性，决定了其施工必然存在很多技术上的困难，对其处理也必然耗费大量的财力物力。自南水北调中线膨胀土自11年11月份开始大规模施工以来，各施工单位不断探索施工方法、总结出现的问题，及时采取相应的处理办法；改性土的施工技术问题已基本解决，但是影响施工进度的因素依然存在。为确保南水北调中线中线工程按时通水，膨胀土的快速处理施工需要继续摸索和总结经验。
参考书籍：
[1] 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工功法
（NSBD—ZXJ—4—01）
[2] 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求
（NSBD—ZXJ—2—01）
[3] 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则
（NSBD—ZXJ—4—02）
[4] 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求
（NSBD—ZXJ—2—02）
关键词：膨胀土；定义；划分；施工工序；拌合；开挖保护；处理
Abstract: As we all know the working on swelling clay is the huge obstacle on earth, especially in the middle route of south to north water transferred project because of long working distance. The characters of swelling clay are expansion after absorbed water and shrink after lost water. The deformation in natural circumstance over and over will cause the destabilization and seriously threat to the safety of the whole project. So the construction quality will be one of the important items to decide the project work well nor not. Now I will briefly list some problems which appeared in the recent construction period and give some treatment on that. If it is not correct, please give some advice.
Key words: Swelling clay；definition；classification；working procedure；mixture；excavation and protection；treatment
中图分类号：TQ639.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
全线膨胀土的分布及总量情况
南水北调中线干线工程在建项目总长1125km，共53个土建设计单元工程、166个施工标段，有膨胀土（岩）的渠段累计长约368km，占在建项目总长1125km的33%，其中：弱膨胀土渠段长213.075km，挖深＜15m的中膨胀土渠段长100.513km，挖深≥15m的中膨胀土渠段长28.896km，强膨胀土渠段长25.588km。分布在30个设计单元、89个土建施工标段内。共有土石方开挖量约22435万m3，水泥改性土填筑量约3217.24万m3；其他料填筑量1758.78万m3，目前完成抗滑桩总延米198708.74m。
（一）陶岔渠首至叶县段
陶岔渠首至叶县段渠道总长为251.5km，总设计单元为7个，总土建施工标段34个，其中涉及膨胀土处理施工的标段有31个(包括湍河渡槽)，膨胀土渠段处理施工长度为165.4km。
（二）鲁山至黄河南段
鲁山至黄河南段渠道总长为312.15km，总设计单元为14个，总土建施工标段41个，其中涉及膨胀土处理施工的标段有22个，膨胀土渠段处理施工长度为79.29km。
（三）黄河北至古运河南段
黄河北至古运河南段渠道总长为503.45km，总设计单元为25个，土建施工标段共计71个，其中涉及膨胀土处理施工的标段有16个设计单元、36个施工标段，膨胀土渠段处理施工长度为125.03km。
其中水泥改性土填筑量≥100万m3 的标段共计10个：
淅川1标、2标、5标、6标、7标；镇平1标、2标、3标；方城1标；鲁山南1段。
膨胀土施工进展情况
7月份施工进度情况见表2-1、2-2、2-3。膨胀土（岩）渠段各设计单元具体进度计划完成情况详见附表。
表2-1 膨胀土（岩）渠段水泥改性土填筑施工进度统计表
注：累计完成量与各建管单位所报有所差异，以上月累积量+本月完成量为总累计完成量。
表2-2 膨胀土（岩）渠段非改性土填筑及抗滑桩施工进度统计表
表2-3 膨胀土（岩）渠段水泥改性土填筑量≥100万m3标段完成情况统计表
截至7月底，全线施工进展情况
改性土：计划完成150.46万m3；实际完成106.03万m3；累计完成水泥改性土填筑744.40万m3，占总量3217.4万m3的23.1%；
2）非改性土：计划完成132.41万m3；实际完成56.82万m3；累计完成非改性土填筑828.14万m3，占总量1758.78万m3的47.1%；
3）抗滑桩：完成抗滑桩17168根，合计198708.74m；
4）设备安装：实际安装破碎设备169台、拌合设备约114台套（含正在安装的设备），生产能力达到20083m3/h。
现阶段施工过程中存在的问题
现阶段膨胀土（岩）处理施工过程中存在共性问题主要有：
1.膨胀土处理施工总体进度滞后，截止7月份各标段均未完成进度计划，给今后施工造成更大压力。
2.个别标段改性土填筑施工工序和施工管理不科学，没有实现水泥改性土换填的流水作业，进而影响了标段的总体施工进度。
3.至今绝大部分标段都没有开展夜间施工，改性土的生产时间在每天15~16小时，施工进度滞后的现象没有改变。
4.绝大部分标段改性土或非改性土换填工作进度滞后的原因，是缺少工作面。
5.进入7月份以来降雨量增多，对整个土方填筑造成了很大的影响，使7月份水泥改性土施工强度下降很多，是当前的主要问题。
6.各标段没有根据实际的生产需要，增加晒土场；没有结合当地的天气情况，及时调整料场的保护措施，并储备合适含水率的土料。
7.部分标段水泥改性土料拌和不均匀，且水泥掺量明显偏大，没有严格执行水泥改性土施工技术规定的相关要求。大部分标段的水泥改性土生产在出机口位置有“飘灰”现象仍未有改观。
8.个别标段出现改性土碾压不密实的情况，施工单位没有及时调整土体的含水率。
9.个别标段的渠堤填筑存在较大问题，“金包银”没有同步上升。再次填筑时，对表层覆土没有清除到位，层间填筑时没有及时撒水。极个别标段在堤顶改性土与弱膨胀土的结合部位出现纵向裂缝（鲁山南2）。
10.部分施工标段渠坡换填面上超粒径土料含量较多的现象仍未有改观。
11.部分标段的土料来源问题尚未解决，土料缺口较大。譬如禹长段、新卫段等。
12.对于开挖的膨胀土（岩）渠段，大部分标段都没有采取必要的覆盖措施。对于已打抗滑桩的渠段，抗滑桩以下的渠段没有采取覆盖措施（南阳试验段）。
13.个别标段基坑内有积水现象，沒有按规定执行干场作业。且部分标段的排水沟设置不合理，不符合技术规定相关要求。
14.施工单位对于削坡余料的利用不充分。
15. 鲁山南2段，在233+011的渠段，排水垫板设计过密，影响施工进度。
针对问题需采取的处理措施和方法
根据目前膨胀土（岩）施工进展情况，现场需要采取的措施主要有：
1.对于一块取土场，要先进性网格划分，依据图常规弄100m*100m 或50m*50m为一块检测其相关的物理指标，包括抗剪强度指标、天然含水量、粘粒含量、塑性指数、自由膨胀率、最优含水量、最大干密度等。当天然土料中含有姜石或砾石时应测定其含量。最大干密度相近几块相邻的土区，可作为一个开采区，其最大干密度取这几块土区最大干密度平均值中的较大值，最为击实实验的最大干密度值，以防止出现碾压变数不够的现象出现。取土样位置为土层厚度的下三分之一处。
2.鉴于目前全线改性土施工进度缓慢的状况，建议结合本标段的实际情况增加设备和人力资源的投入（尤其是河南省管段），保证设备正常运转的效率，确保改性土高效稳定的生产。
3.部分标段缺少工作面；施工工序不合理，影响了改性土换填的进展，建议尽可能多增加施工换填作业面；加强施工队伍的培训和学习；细化施工工序；合理有效的组织施工，确保改性土换填工作的流水作业。
4.已经开挖至设计界面的渠道，建议应加强防护和覆盖措施，针对不同的天气状况应有不同的保护措施，减少天气变化对开挖边坡的影响。对于已打抗滑桩的渠段，抗滑桩只能阻止渠坡深层滑动，抗滑桩以下的渠坡仍需要采取覆盖措施。
5.鉴于个别标段出现改性土碾压不密实的情况，建议施工单位及时调整土料的含水率。在土料破碎时，含水率应适当降低；在拌合和运输过程中，含水率应高于最有含水率的2%~3%，为的是弥补水分蒸发。
6.鉴于部分标段基坑内有集水的现象，建议严格按照技术规定要求基坑内的干场作业，完善排水方案，加强基坑排水；严格执行改性土施工技术规定的相关要求设置渠底纵向排水沟（底部纵向排水沟距离渠底边坡1m）。
7.部分标段的施工形象工程难以达到要求，建议在完成换改性土填施工后及时将表层浮土清除运走；配备专人及时剔除换填坡面的超粒径土料；削坡后，再铺衬砌版前，应将表层浮土及时清除干净；渠堤填筑，界面填筑停顿长时间后，再铺筑之前，应将表层松散覆土清除，并洒水湿润。
8.绝大部分标段的改性土拌合都存在土料含水率高的问题，建议在料场增加排水设施，将排水沟开挖至开采面一下0.5m，随着土料的向下开采，排水沟的深度不断增加；增加翻晒场地和翻晒设备；配备专人，依据不同的天气状况，及时检测含水率是否达标，及时收集土料；在天气好时，各标段多应储备些合适的土料，以备急用。
9.鲁山2段，桩号为233+011的渠段附近排水垫板设置过密的现象，不仅影响施工进度，而且在建成后还可能将渠堤外部的水源引入内部引起膨胀土物理性质的改变，建议施工单位尽快拿出切实可行的施工方法，并针对该段的排水设施进行优化设计。
10.鲁山2段，金包银施工的部分渠段的顶部，在金银结合部位和渠堤顶部有长大裂缝存在，建议施工单位尽快查明原因，并采取相关的处理措施。
11.在填筑上层时，超填范围外的土料应及时翻进上层碾压，以减少改性土料的浪费。削坡后（消除超填范围内的土料）土料应重新检测最大干密度，在加水闷盖后，方可用在过水断面以外的部位，以减少改性土的拌合量。削坡余料应及时清除至渠道以外的堆土场。
12.现已处于主汛期阶段，各标段应按相关度汛要求24小时配备专人值班巡视，及时上报情况。对于料场和施工作业面，在不能继续施工的情况下，要及时覆盖，以应对天气的变化。
五、结束语
膨胀土（岩）所具有的特殊物理特性，决定了其施工必然存在很多技术上的困难，对其处理也必然耗费大量的财力物力。自南水北调中线膨胀土自11年11月份开始大规模施工以来，各施工单位不断探索施工方法、总结出现的问题，及时采取相应的处理办法；改性土的施工技术问题已基本解决，但是影响施工进度的因素依然存在。为确保南水北调中线中线工程按时通水，膨胀土的快速处理施工需要继续摸索和总结经验。
参考书籍：
[1] 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工功法
（NSBD—ZXJ—4—01）
[2] 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求
（NSBD—ZXJ—2—01）
[3] 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实施细则
（NSBD—ZXJ—4—02）
[4] 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求
（NSBD—ZXJ—2—02）