时间：2013-11-29 分类：建筑设计
摘要：本文针对填筑施工采用的\"三阶段、四区间、八流程\"工法适用范围、工艺流程、施工特点及现场经常存在的一些细节性问题等进行了探讨，希望能够为以后的渠道填筑施工提供参考。
关键词：渠道，土方填筑，工法
1前言
\"三阶段、四区间、八流程\"工法是高速公路路基填筑施工中经常采用的施工方法。该工法把传统的填土、摊铺、平整、碾压、检测施工工艺进行了科学分段，形成平行流水作业，具有效率高、成本低、质量可靠，并便于现场组织管理的特点。
渠道填筑与路基填筑在施工工艺上有一定不同，所以本文除了对\"三阶段、四区间、八流程\"工法进行基本阐述外，更着重讲述其在渠道填筑施工过程中实际应用的细节。
2适用范围及特点
\"三阶段、四区间、八流程\"工法充分发挥了大规模机械化施工的优势，特别适用于集中填方站场，大填方区间施工，其特点通过实践总结概括如下：
A、区段分明，管理高效
实行平行流水作业，分区段施工。刨毛、填土、摊铺、平整、碾压、检测各个工序分明，场面集中，现场组织明确有序，循环流水作业，管理便捷，人员高效。
B、平行流水作业，有效控制施工时间
各工序根据填筑的方量和作业时间合理安排，使各工序有充足作业时间，尤其是保证了摊铺、碾压、检测关键工艺作业时间，确保填筑施工质量稳定。
C、集中施工，合理调配
合格填料集中进行调配，保证工程施工质量，达到合理利用填料，降低成本的目的。
D、流水作业，发挥优势，提高效率
由于按作业区段划分作业面，形成平行作业，提高机械利用率，施工机械合理配置，充分发挥摊铺、碾压机械效率，体现机械化施工优势，施工速度快。
E、减少影响因素，加快施工速度，保障工期
减少降雨天气对施工工序的影响，每层填筑面形成路拱，雨水过后经过短时间吹晒即可进行下层施工，避免了雨季对基底处理的影响，减少了施工停顿。
F、施工规范，文明施工
由于各道工序平行流水作业，质量标准明确，施工达标程度高，施工场面壮观，井然有序，体现文明施工。
3关键技术及工艺流程
\"三阶段、四区间、八流程\"工法将填筑施工分为施工准备阶段、施工阶段、整修验收三个阶段；填筑区、平整区、碾压区、检测区四个区间；施工准备、基底处理、分层填筑、摊铺整平、洒水晾晒、碾压夯实、检验签证、坡面休整八个工艺流程。每个作业区间划分长度以70～120m为宜，实际长度根据施工现场情况决定，遇桥涵处自然分段。
实际运用过程中可根据现场的实际情况对工序和区间进行调整和变更，例如土料天然含水率接近于最优含水，可将填土、摊铺、平整合并为同一个工序；而土料的天然含水率大于最优含水率时，可将翻晒单独列为一个工序进行施工。
填筑施工的关键是处理好工序之间的空间和时间关系，确保工序能够顺利进行，减少窝工状况。
4工艺流程及操作要点
工法的工艺流程如图：
填筑区
平整区
碾压区
检测区
工艺流程图
渠道填筑施工的主要材料是土方，与路基填筑的土石方有一定的区别，其重要工序如下：
A、基础处理（包括基础开挖、清表及基础改良施工）是填筑施工的紧前工序，也是填筑施工顺利展开的关键。
B、土料的天然含水率与最优含水率之间的关系、合理的碾压试验参数是决定施工工序的重要决策项目，所以完善的天然土料含水率测定和合理的碾压实验数据是非常重要的。
C、雨雪天气是影响工序安排的一个因素，所以坡面填筑后形成的路拱及完善的截排水措施非常重要。
实际施工过程中，由于渠道两侧的土方会在振动碾的作用下向外滑移，且形成的横坡度较大，不利于自卸车辆的站位卸料，填土时还需将外侧填高，以保证卸料可以顺利进行，碾压后横坡度控制在0.2%～0.5%左右即可。
D、施工道路是机械化施工的重中之重，良好的路况可以提高机械的使用效率。
因为渠道填筑的材料大部分为土方，其施工临时道路的填筑材料也大多采用土方。因此，提前规划好施工道路的位置，避免施工道路因为一次填方厚度过大、密实度不足而造成的路况不良，影响施工。一般是每层两边交替留置车辆通道。但由于经常碾压，施工道路入口部分的渠道土方，需及时进行换填。
E、合理布置自卸车卸料位置，降低推土机等摊铺机械的强度，降低施工成本。自卸车的配置和使用围绕推土机来进行，自卸车的卸土间距可按照推土机的前铲宽度进行确定，以降低推土机的使用强度。#p#分页标题#e#
F、特殊地形地貌的处理，由于施工过程中经常会遇到一些特殊的地形地貌，本着有利于工程进度和工程形象的原则进行处理，及时与设计和监理单位进行沟通，保证工程顺利进行。
5工程实例
这里的工程实例是南水北调某标段K12+800～K13+500段的施工组织，该段为半填半挖渠道，长度700m，单侧填筑宽度44.2m，设计坡比1:2.25，以下是该段经过碾压实验确定的施工参数：
碾压施工技术参数表表1
设计压实度(%)土料含水率范围值(%)机械铺土厚度(cm)碾压遍数20t凸块碾使用技术参数
9813.5~17.535静压2遍后，振压8遍振动频率30Hz行进速度2.0km/h
经过机械压实后土料厚度基本为30cm，即施工升层为30cm。则：20t凸块振动碾的生产率为：（振动碾宽度－搭接宽度）×填筑厚度×（速度÷碾压遍数）=（2.1－0.2）×0.30×[2000÷（2+8）]＝114m3/h，填筑单层最大面积为（44.2+0.3×2）×700＝31360m2，单层最大工程量为31640×0.3＝9408m3，故单层纯碾压时间为9408÷114＝82.5h。考虑施工期间还需进行相应的检测验收，则700m长的渠堤一次性全长填筑耗时较长，使用的设备较多，故须将本段分区段进行施工。
故将本区段内的渠堤（单侧渠堤）填筑按照100m为一个单元划分，共计为7个单元段，即为表2中所列。
单侧渠堤单元段划分表表2
单元段编号起止桩号备注
第①段12+800～12+900
第②段12+900～13+000
第③段13+000～13+100
第④段13+100～13+200
第⑤段13+200～13+300
第⑥段13+300～13+400
第⑦段13+400～13+500
由于工作面相对狭小，同时亦临近冬季，故本次拟投入设备相对较少，计划配备两台20t振动碾进行碾压施工，则其碾压设备的生产率为114×2＝228m3/h。通过碾压试验过程中对表层土料含水量的检测，其含水率在8～10h内仅损失2个百分点，基本可保证其含水率符合填筑要求，即须在8～10h内完成堆土、平整，并开始进行碾压，故可同时安排两个工作面进行施工，即在一个工作面进行碾压的同时进行另一个工作面的检测、验收、填土和整平，则按照8h的间歇时间计算，振动设备可完成228×8＝1824m3，其最短长度为1824÷44.8÷0.3＝135m，故可安排两个单元段（暂定为第③段和第④段）按碾压与填土平行作业的方式进行施工。
为了减少放坡的次数，安排此两个单元段为桩号连续的单元段，同时为了拉运土料上堤，两侧放坡的坡度为1：10，则在该两个单元段填筑0+2.7～0+3.0m高时，其该层的填筑方量为（200－10×3×2）×（44.8－2.25×3×2）×0.3＝1314.6m3＜1824m3，按照以上的计算即推论，在保证此前的两个单元段施工的前提下还可再安排一个单元段（第⑤段）进行施工，同时，由于此前两个单元段碾压长度及宽度减少，单层填筑方量减少，可合并为一个工作面（以下简称③④段）进行施工，即同时铺土、同时碾压、同时检测。为了减少放坡次数，新开的单元段可布置在与已填筑单元段的前端或后端。
随着③④段和第⑤段填筑升层的升高，在③④段填筑至0+5.7～0+6.0m层、第⑤段填筑至0+2.7～0+3.0m层时，其该层对应的方量分别为（200－10×6×2）×（44.8－2.25×6×2）×0.3＝427.2m3和100×（44.8－2.25×3×2）×0.3＝939m3，两者之和为1366.2＜1824m3，且由于③④段在填筑至0+6.0m后长度仅为80m，宽度仅为17.8m，填筑方量仅为427.2m3，碾压时间（双碾）仅为427.2÷228＝1.87h，为了防止碾压填筑升层上升过快，同时考虑机械设备运行的经济效益，可不再向上填筑，暂停此段的施工；故此时可再安排一个单元段（第②段）进行施工。为了减少施工干扰，此次新开的单元段与此前新开的单元段不连续，分别位于已暂停填筑段的两端。
随着第⑤段和第②段填筑升层的升高，在第⑤段填筑至0+5.7～0+6.0m层、第②段填筑至0+2.7～0+3.0m层时，其该层对应的方量分别为100×（44.8－2.25×6×2）×0.3＝534m3和100×（44.8－2.25×3×2）×0.3＝939m3，两者之和为1473＜1824m3，且由于第⑤段在填筑至0+6.0m后长度为100m，宽度仅为17.8m，填筑方量仅为534m3，碾压时间（双碾）仅为534÷228＝2.34h，为了防止碾压填筑升层上升过快，同时考虑机械设备运行的经济效益，可不再向上填筑，暂停此段的施工；故此时可再安排一个单元段（第⑥段）进行施工。为了减少施工干扰，此次新开的单元段与此前新开的单元段不连续，分别位于已暂停填筑段的两端。
……
依此类推，在第①段填筑至0+5.7～0+6.0m层、第⑦段填筑至0+2.7～0+3.0m层时，再无新的单元段可开，而此时两个单元段对应层的方量分别为100×（44.8－2.25×6×2）×0.3＝534m3和100×（44.8－2.25×3×2）×0.3＝939m3，两者之和为1473＜1824m3，此时须将此前暂停填筑的第②段、第③段和第④段顶面刨毛、处理，申请监理工程师验收和复工，并在第①段完成0+6.0m高度的碾压、检测验收后将第①段、第②段、第③段和第④段合并成为一个大单元段（A段）铺土、碾压，继续向上填筑，同时仍继续进行第⑦段的填筑。在A段填筑至0+8.7～0+9.0m层时，将此前暂停填筑的第⑤段和第⑥段顶面刨毛、处理，申请监理工程师验收和复工，并在第⑦段完成0+6.0m高度的碾压、检测验收后将第⑤段、第⑥段和第⑦段合并成为一个大单元段（B段）铺土、碾压，继续向上填筑，……直至A、B两段填筑至0+9.0m后即完成了12+800～13+500段的渠堤填筑。#p#分页标题#e#
为了保证运土及碾压设备的上下，新开填筑段的始端须与已填筑段的斜坡衔接接茬，末端须仍按1：10放坡，且接茬的坡面须按规范要求进行刨毛处理，并经监理工程师的验收后方可进行铺土。
由于此次施工正值冬季干旱多风季节，为了防止因风吹日晒造成的过多的水分损失影响填筑质量，还需在填筑期间布置一辆洒水车机动补水。
采用传统的环刀法作为填筑施工检测手段虽可保证精度，但耗时太长，且不能在现场及时反映出所有检测项目的数据，故为了确保施工进度，及时了解和掌握填筑质量，本次施工采用核子密度仪作为主要的检测手段，预计每个单元段检测时间为1.5h左右；采用环刀法作为复核检测的手段，其中环刀法取样频次为核子密度仪取样数量的10％。
根据以上计算，减去填筑工作面检测验收的时间：2h，土料整平占用时间：0.5h，则土方挖运的时间为8－2－0.5＝5.5h，则其最大生产率（按最大铺土方量计算）为：
100×44.8×0.35÷5.5＝285m3/h（0.35对应自然方）
按照每辆自卸车装土20m3计算，则每小时所需车次为285÷20＝14.25，取整为15车次。
本次土料场距离填筑地点的平均距离为4km，自卸车行车速度平均按30km/h取值，则往返行车时间为16min，装车及卸车时间按14min取值，则单车每小时可运土2.0车次，则需自卸车辆数为15÷2.0＝7.5，取整后即需8辆20m3自卸车，另设2辆备用。
填筑现场最大铺土宽度为44.8m，最长铺土距离为120m，采用随倒随平的方式，需2台SD16推土机方可满足进度要求。
料场装土用挖掘机需满足不低于285m3/h×24＝6840m3/d的生产率，一台反铲的生产率按2000m3/d计算，则需6840÷2000＝3.42，取整后即需在料场布置4台反铲即可满足要求，为确保进度起见，预备1台ZL50装载机待命，在挖装设备出现故障或不能满足装土速度时及时到达料场进行替代、辅助装料。
6结论
经施工比较，在相同条件下，\"三阶段、四区间、八流程\"工法较传统施工方法具有可靠、高效、先进。实践证明，该工法是值得大力推广应用的。
\"三阶段、四区间、八流程\"工法跟传统的填筑施工方法相比具有现场组织便利，管理高效，生产均衡，容易形成稳产、高产。实现机械化平行流水作业，人员、机械效率高，施工质量、工期有保障的特点，明显的社会效益和经济效益。
\"三阶段、四区间、八流程\"工法施工实现了机械化平行流水作业，工艺标准高，检测到位，施工质量有保证，施工规范有序，文明施工，施工企业管理上台阶，受到业主、监理和设计方的广泛好评，创造了良好的社会效益。
采用\"三阶段、四区间、八流程\"工法施工，容易实现机械合理配置，机械利用效率高，机械效率高，与传统填筑施工方法相比可提高工效约1.3倍。
参考资料
[1]NSBD7-2007，南水北调中线一期工程渠道工程施工质量验收评定标准（试行）；
[2]SL239-1999，堤防工程施工质量评定与验收规范（试行）；
[3]DL/T5129-2001，碾压式土石坝施工规范；
