任务2.4 土方及堤防工程施工质量控制
【学习目标】掌握土石工程基本知识，掌握堤防工程施工质量控制和穿堤建筑物施工质量控制的基本技能。
2.4.1 土方工程基本知识
2.4.1.1 土的工程分类
在建筑工程上，根据土的颗粒级配或塑性指数，将土分为碎石类土、砂土和黏性土三大类。
1.碎石类土
粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的50%以上。根据颗粒级配及形状分为漂石土、块石土、卵石土、碎石土、圆砾土和角砾土，见表2.36。碎石类土的密度又分为密实、中密和稍密，现场鉴别方法见表2.37。
2.砂土
粒径大于2mm颗粒含量不超过全重的50%，塑性指数Ip不大于3的土。根据颗粒级配分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂，见表2.38。鉴别方法见表2.37。
3.黏性土
具有黏性与可塑性，塑性指数Ip大于3的土。黏性土的分类及状态分别见表2.39和表2.40。
表2.36 碎石土分类
表2.37 碎石土、砂土现场鉴别方法
表2.38 砂土按颗粒级配分类
表2.39 黏性土按塑性指数Ip分类
表2.40 黏性土的状态
4.土的工程分类（表2.41）
表2.41 土的工程分类表
2.4.1.2 土的工程性质
1.土的可松性
土体经过开挖后，组织破坏，体积增加的性能。土壤的可松性系数见表2.42。
表2.42 土壤的可松性系数
注 最初体积增加百分比=（V2-V1）/V1×100%
最后体积增加百分比=（V3-V1）/V1×100%
最初可松性系数K1=V2/V1
最后可松性系数K2=V3/V1
式中 V1—开挖前土壤自然状态的体积；
V2—开挖后土壤松散体积；
V3—运至填方处压实后的体积。
2.土的压缩性
土经填压以后，土体积被压缩的性能。有关土的压缩率见表2.43。
3.土的休止角（安息角）
土体在一定范围内保持稳定的坡角。有关土的休止角见表2.44。
表2.43 土的压缩率数值表
注 土壤的压缩率=（γ2-γ1）/γ1×100%
式中 γ1—原状土的干密度；
γ2—压实后土的干密度。
表2.44 土的休止角
2.4.2 堤防工程质量控制基本技能
2.4.2.1 堤基清理
堤基清理是保证堤基与堤身结合面有抗渗、抗滑要求的关键施工措施，必须认真对待。清理边线的余量，在人工施工时，宜采用较小尺寸；机械施工时，宜采用较大尺寸。基面清理时，必须根据设计要求将树木、草皮、树根、乱石、坟墓以及动物巢穴、白蚁穴、窑洞、井窖、地道、房基等全部清理与处理，堤基表层的不合格土，例如，淤泥、腐殖土、泥炭以及浮土、松土、杂质土、风化剥离石块、坡积物滑坡体等与勘探施工时遗留的坑、槽、孔、穴等，往往会被忽视或处理不彻底，以致酿成后患，故均必须认真处理。堤基清理质量检查项目与标准见表2.45。堤基清理质量检测内容和标准见表2.46。
表2.45 堤基清理质量检查项目与标准
表2.46 堤基清理质量检测内容和标准表
2.4.2.2 堤基清理质量评定标准
1.合格标准
检查项目达到标准，清理范围检测合格率不小于70%，压实质量检测合格率不小于80%。
2.优良标准
检查项目达到标准，清理范围与压实质量检测合格率不小于90%。
2.4.2.3 黏土防渗体填筑质量控制基本要求
（1）黏土料的土质及其含水率应符合设计和碾压试验确定的要求。
（2）填筑作业应按水平层次铺填，不得顺坡填筑。分段作业面的最小长度，机械作业不应小于100m，人工作业不应小于50m。应分层统一铺土，统一碾压，严禁出现界沟。当相邻作业面之间不可避免出现高差时，应按照《堤防工程施工规范》（SL 260）的规定施工。
（3）必须分层填筑，铺料厚度和土块直径的限制尺寸应符合表2.47的规定。
表2.47 铺料厚度和土块直径限制尺寸表 单位：mm
（4）碾压机械行走方向应平行于堤轴线，相邻作业面的碾迹必须搭接。搭接碾压宽度，平行堤轴线方向不应小于0.5m，垂直堤轴线方向不应小于1.5m，机械碾压不到的部位应采用人工或机械夯实，夯击应连环套打，双向套压，夯迹搭压宽度不应小于1／3夯径。
（5）土料的压实指标应根据试验成果和《堤防工程设计规范》（GB 50286—2013）的设计压实度要求确定设计干密度值进行控制。
2.4.2.4 黏土防渗体填筑工程质量评定标准
（1）合格标准。检查项目达到标准（表2.48），铺料厚度和铺填宽度偏差合格率不小于70%，检测土体压实干密度合格率达到表2.49的要求。
表2.48 黏土防渗体填筑单元工程质量检查项目与标准表
表2.49 黏土防渗体填筑压实质量合格标准
（2）优良标准。检查项目达到标准（表2.48），铺料厚度和铺填宽度偏差合格率不小于90%，检测土体压实干密度合格率超过表2.49数值5%以上。
2.4.2.5 堤身土料碾压筑堤质量控制基本要求
1.土料碾压筑堤应符合的要求
（1）上堤土料的土质及其含水率应符合设计和碾压试验确定的要求。
（2）填筑作业应按水平层次铺填，不得顺坡填筑，分段作业面的最小长度，机械作业不应小于100m，人工作业不应小于50m，应分层统一铺土、统一碾压，严禁出现界沟。
（3）堤身土体必须分层填筑。铺料厚度和土块直径的限制尺寸应符合表2.47的规定。
（4）碾压机械行走方向应平行于堤轴线，相邻作业面的碾迹必须搭接，搭接碾压宽度，平行堤轴线方向不应小于0.5m，垂直堤轴线方向不应小于1.5m。机械碾压不到的部位应采用人工或机械夯实，夯击应连环套打，双向套压，夯迹搭压宽度不应小于1／3夯径。
（5）已铺土料表面在压实前被晒干时，应洒水湿润。
（6）用光面碾磙压实黏性土填筑层，在新层铺料前，应对压光层面作刨毛处理，填筑层检验合格后因故未继续施工，因搁置较久或经过雨淋干湿交替使表面产生疏松层时，复工前应进行复压处理。
（7）若发现局部“弹簧土”、层间光面、层间中空、松土层或剪切破坏等质量问题时应及时进行处理，并经检验合格后方准铺填新土。
（8）在软土地基上筑堤，或用较高含水量土料填筑堤身时，应严格控制施工速度，必要时应在地基、坡面设置沉降和位移观测点，根据观测资料分析结果指导安全施工。
（9）对占压堤身断面的上堤临时坡道作补缺口处理，应将已板结老土刨松，与新铺土料统一按填筑要求分层压实。
（10）堤身全断面填筑完毕后，应作整坡压实及削坡处理，并对堤防两侧护堤地面的坑洼铺填平整。
2.铺料作业应符合的要求
（1）应按设计要求将土料铺至规定部位，严禁将砂、砾、料或其他透水料与黏性土料混杂，上堤土料中的杂质应予以清除。
（2）土料或砾质土可采用进占法或后退法卸料，砂砾料宜用后退法卸料，砂砾料或砾质土卸料时如发生颗粒分离现象，应将其拌和均匀。
（3）铺料厚度和土块直径的限制尺寸，宜通过碾压试验确定，在缺乏试验资料时，可参照表2.47的规定取值。
（4）铺料至堤边时，应在设计边线外侧各超填一定余量，人工铺料宜为10cm，机械铺料宜为30cm。
3.压实作业应符合的要求
（1）施工前应先作碾压试验，验证碾压质量能否达到设计干密度值。若已有相似条件的碾压经验也可参考使用。
（2）分段填筑，各段应设立标志以防漏压、欠压和过压，上下层的分段接缝位置应错开。
（3）碾压施工应符合下列规定：
1）碾压机械行走方向应平行于堤轴线。
2）分段、分片碾压，相邻作业面的搭接碾压宽度，平行堤轴线方向不应小于0.5m，垂直堤轴线方向不应小于3m。
3）拖拉机带碾磙或振动碾压实作业，宜采用进退错距法，碾迹搭压宽度应大于10cm。铲运机兼作压实机械时，宜采用轮迹排压法，轮迹应搭压轮宽的1／3。
4）机械碾压时应控制行车速度，以不超过下列规定为宜。平碾为2km／h，振动碾为2km／h，铲运机为2挡。
5）机械碾压不到的部位，应辅以夯具夯实。夯实时应采用连环套打法，夯迹双向套压，夯压夯1／3，行压行1／3；分段、分片夯实时，夯迹搭压宽度应不小于1／3夯径。
6）砂砾料压实时，洒水量宜为填筑方量的20%～40%，中细砂压实的洒水量宜按最优含水量控制。压实施工宜用履带式拖拉机带平碾、振动碾或气胎碾。
2.4.2.6 堤身土料碾压质量控制基本技能
1.压实质量检测的环刀容积
对细粒土不宜小于100cm3（内径50mm），对砾质土和砂砾料不宜小于200cm3（内径70mm）。含砾量多环刀不能取样时，应采用灌砂法或灌水法测试。
2.压实质量检测的取样部位
（1）取样部位应有代表性，且应在面上均匀分布，不得随意挑选，特殊情况下取样须加注明。
（2）应在压实层厚的下部1／3处取样，若下部1／3的厚度不足环刀高度时，以环刀底面达下层顶面时环刀取满土样为准，并记录压实层厚度。
3.压实质量检测的取样数量
（1）每次检测的施工作业面不宜过小，机械筑堤时不宜小于600m2，人工筑堤或老堤加高培厚时不宜小于300m2。
（2）每层取样数量，自检时可控制在填筑量每100～150m3取样1个，抽检量可为自检量的1／3，但至少应有3个。
（3）特别狭长的堤防加固作业面，取样时可按每20～30m一段取样1个。
（4）若作业面或局部返工部位按填筑量计算的取样数量不足3个时也应取样3个。
（5）在压实质量可疑和堤身特定部位抽样检测时，取样数视具体情况而定，但检测成果仅作为质量检查参考，不作为碾压质量评定的统计资料。
4.每一填筑层的自检
抽检后凡取样不合格的部位应补压或作局部处理，经复验至合格后方可继续下道工序。
2.4.2.7 土堤质量评定
（1）单元工程划分，筑新堤宜按工段内每堤长200～500m划分一个单元；老堤加高培厚可按填筑量每5000m3划分一个单元。
（2）单元工程的质量评定，是对单元堤段内全部填土质量的总体评价，由单元内分层检测的干密度成果累加统计得出其合格率，样本总数不应少于20个。
（3）检测干密度值不小于设计干密度值为合格样。
（4）碾压土堤单元工程的压实质量总体评价合格标准，应按表2.50的规定执行。
表2.50 碾压土堤单元工程压实质量合格标准%
2.4.3 穿堤建筑物与堤防连接施工质量控制基本技能
2.4.3.1 接缝施工的质量控制
（1）土堤碾压施工，分段间有高差的连接或新老堤相接时，垂直堤轴线方向的各种接缝，应以斜面相接，坡度可采用1∶3～1∶5，高差大时宜用缓坡。土堤与岩石岸坡相接时岩坡削坡后不宜陡于1∶0.75，严禁出现反坡。
（2）在土堤的斜坡结合面上填筑时，应符合下列要求：
1）应随填筑面上升进行削坡，并削至质量合格层。
2）削坡合格后应控制好结合面土料的含水量，边刨毛、边铺土、边压实。
3）垂直堤轴线的堤身接缝碾压时，应跨缝搭接碾压，其搭接宽度不小于3.0m。
2.4.3.2 堤身与建筑物相接的质量控制
土堤与刚性建筑物、涵闸、堤内埋管、混凝土防渗墙等相接时施工应符合下列要求：
（1）建筑物周边回填土方宜在建筑物强度达到设计强度50%～70%的情况下施工。
（2）填土前应清除建筑物表面的乳皮，粉尘及油污等，对表面的外露铁件，如模板对销螺栓等宜割除，必要时对铁件残余露头需用水泥浆覆盖保护。
（3）填筑时，须先将建筑物表面湿润，边涂泥浆、边铺土、边夯实，涂浆高度应与铺土厚度一致。涂层厚宜为3～5mm，并应与下部涂层衔接，严禁泥浆干固后再铺土、夯实。
（4）制备泥浆应采用塑性指数J，大于17的黏土，泥浆的浓度可用1∶2.0～1∶3.0（土水质量比）。
（5）建筑物两侧填土应保持均衡上升，贴边填筑宜用夯具夯实，铺土层厚度宜为15～20cm。
（6）浆砌石墙（堤）分段施工时，相邻施工段的砌筑面高差应不大于1.0m。