施工工艺卡:带综合管廊的沟槽回填、平整及土壤压实
材料
- I类非粘性土(细砂/中砂,最佳含水率±20%)
- II类粘性土(壤土、粘土,最佳含水率±10%)
- 纯净砂(用于垫高电缆线路和套管,粒径0.5-2.0 mm)
- 草坪草种(草地早熟禾,紫羊茅)用于复垦
- 燃料和润滑材料(柴油、液压油、润滑脂)
设备
- 带伸缩臂的液压挖掘平整机(挖掘半径最大6.8 m,铲斗0.63 m³)
- 操作重量7-10 t的履带式推土机(推土板宽度2.5-2.6 m)
- 载重量4.5-10 t的自卸卡车(车厢容积3-8 m³)
- 重型可逆式振动平板夯(重量200-400 kg,生产率最高750 m²/h)
- 电动或汽油振动冲击夯(生产率约50 m²/h)
- 用于挖掘机的带夯实板的悬挂式液压冲击夯
- 自行式振动单钢轮压路机(操作重量6-15 t)
- 动力触探仪(贯入仪)或环刀套件(用于控制土壤密度)
1. 总则与适用范围
本工艺卡针对长度为50 m的典型施工段的土方工程编制。施工对象为深度达3 m、内部安装有尺寸为1.8 m(宽)× 1.9 m(高)综合管廊的沟槽。使用粘性土(粘土、壤土)和非粘性土(砂土、砂壤土)进行作业,并需保持其最佳天然含水率。回填前,所有地下结构必须通过技术验收、防水测试和测量控制,并签署相应的隐蔽工程验收单。
地下管线的沟槽回填必须紧随管道和管网设备的敷设之后进行。同时,至关重要的是采取预防措施,防止已铺设的构件发生纵向和横向位移,并防止防水和防腐涂层受到机械损伤。沟槽深度在3 m以内时,从沟槽边坡线到坡顶弃土堆起点的最小距离应不小于0.7 m;深度大于3 m时,不小于1.0 m。
回填过程分为两个关键阶段:人工(或小型机械化)捣实所谓的“腋角”(管廊与沟槽壁之间的区域),随后使用机械回填沟槽的主要部分。在达到所需厚度的缓冲保护层形成之前,严禁在管道或管廊正上方的区域使用重型建筑机械。
- 全面完成管廊安装,检查防水,并清除沟槽内的所有辅助材料和建筑垃圾。
- 办理隐蔽工程验收单,并取得技术监理同意开始回填的书面许可。
- 将植物土层剥离并堆放至施工现场指定的专门区域。
- 准备回填土堆(粘性或非粘性土),并检查其颗粒级配和含水率。
2. 分层回填工艺
沟槽土体的填筑从人工回填和捣实腋角开始。腋角应在管廊两侧均匀回填,每层厚度不超过0.15-0.25 m。必须确保两侧同时回填,以防止结构发生侧向位移。采用人工夯实时,管道或管廊顶部上方的初始保护层厚度应不小于0.2 m。在冬季,对于脆弱的管线(塑料、陶瓷管),该层厚度应增加至0.5 m。
对于金属和钢筋混凝土管道,使用轻型机械化工具压实的保护层最小厚度为0.25 m;对于塑料管道,为0.4 m。如果沟槽穿越现有或规划的公路,应使用砂土进行全深度回填,并压实至压实度K=0.98。敷设电缆线路时,应在沟槽底部铺设厚度为0.1 m的纯净细砂垫层,在回填主体土壤之前,电缆上方同样需覆盖0.1 m厚的细砂层。
保护层上方的沟槽后续回填应使用挖掘平整机和履带式推土机进行。允许填筑以下厚度的土层(适用于重型液压冲击夯和振动压路机):砂土—最大0.7 m;砂壤土和壤土—最大0.6 m;粘土—最大0.5 m。推土机通过端向和斜向穿行推开土堆,将土壤分段推入沟槽,从而尽量缩短重载机械的运行距离。
- 使用挖掘平整机或人工对管廊两侧的腋角进行分层回填(每层不超过0.25 m)。
- 在管廊顶板上方填筑保护土层(根据管道类型和季节,厚度为0.2-0.5 m),且不得使用重型机械。
- 开始使用推土机分层回填沟槽上部区域,以0.5-0.7 m的厚度(根据土壤类型)摊铺土壤。
3. 机械化压实方法与参数
土壤压实应在其最佳含水率下进行:粘性土的允许偏差为普氏标准最佳含水率的±10%,非粘性土为±20%。在狭窄空间和腋角处,使用电动夯(生产率约50 m²/h)或可逆式振动平板夯(生产率可达750 m²/h)。使用夯实设备作业时,应从管廊壁开始向沟槽边坡方向进行压实。压实机械的每次后续行程必须与前次行程的轨迹重叠至少0.1-0.2 m。
对于非粘性土的分层压实,建议采用振动和振动夯实法。低粘性土和粘性土需要静压、冲击夯实或组合方法。当土层厚度为20-25 cm时,使用轻型电动夯;对于40-75 cm的土层,则使用重型振动平板夯和基于挖掘机的悬挂式液压冲击夯。表层(距地表深度1.0-1.2 m)应使用重6-15吨的自行式振动单钢轮压路机进行压实。
在负温条件(冬季)下施工时,禁止压实冻土。融土必须在冻结前压实至压实系数K=0.98。冻结前的时间取决于环境温度:中度霜冻时为90-120分钟,严寒时降至20-30分钟。这就要求高强度的施工作业,并对每一层填土进行立即压实。
- 检查回填土的含水率;必要时进行加湿或晾干至最佳值。
- 使用手持式电动夯压实腋角处的土壤(每层15-25 cm),由管廊向沟槽壁方向进行。
- 使用重型振动平板夯或压路机压实主要土层(每层40-75 cm),轨迹重叠0.1-0.2 m。
- 在冬季条件下,应采用短作业段填土,并在30至120分钟内完成压实,以避免土壤结冰。
4. 质量控制与验收标准
土方工程的质量控制是连续进行的,包括检查土壤的颗粒级配、含水率和达到的密实度。土壤密实度通过取样(环刀法或动力触探法)并对比干土骨架密度与最大标准密度来控制。最低允许干土骨架密度为:细砂—1.7 t/m³,砂壤土—1.65 t/m³,壤土—1.6 t/m³,粘土—1.5 t/m³。
密实度检测在控制试坑中进行,试坑沿沟槽轴线布置,间距不超过50 m。取样在每个受检层的固定深度进行:距表面0.3 m、0.5 m、0.9 m、1.2 m和1.5 m处。对于穿越公路车行道的沟槽路段,整个深度的压实度(K)必须严格达到0.98以上。在无交通荷载的区域,允许压实度为K=0.95。
在沟槽与现有垂直管线(电缆、管道)交叉处,若设计未规定保护套管,应铺设砂垫层。砂的填筑高度应达到被交叉管道直径的一半,并在其轴线两侧各延伸0.5 m,砂棱体的边坡坡度为1:1。交叉节点处的压实质量需进行100%覆盖检查,随后在技术监理的参与下编制隐蔽工程验收单。
- 从土堆中提取土样,通过实验室确认颗粒级配和塑性指数。
- 每层压实后,开挖控制试坑(每50 m长沟槽开挖1个试坑)。
- 在0.3 m、0.5 m、0.9 m、1.2 m和1.5 m深度处测量干土骨架密度。
- 当达到K=0.98(道路下方)或K=0.95(草坪下方)时,办理隐蔽工程验收单。
5. 安全要求与环境保护
仅允许年满18岁、经过劳动安全培训并取得电气安全二级资质的持证人员从事机械化土方作业和电动工具操作。使用的所有设备必须定期进行技术检查。卸载运入的土壤时,自卸卡车驶近沟槽边缘的距离不得小于1.0 m。严禁人员进入挖掘机悬臂或推土机推土板的作业半径内。
工人下到基坑及上来必须使用专用爬梯,且爬梯应安装在机械作业危险区之外。当挡土墙或新砌筑的基础附近单侧回填腋角时,必须在确认结构能够承受侧向土压力的稳定性后方可开始施工。必须持续监测沟槽边坡的状态;一旦发现纵向裂缝,应立即停止作业,直至沟壁加固完毕。
从环保角度来看,在城市环境中不允许使用排放超标或噪音超标的机械。施工前剥离的肥沃植物土层应单独堆放,以便后续复垦。夯实完成后,需对场地进行平整和绿化。建议播种草坪草(草地早熟禾、紫羊茅)或种植树冠茂密的树木,同时需考虑地下管线保护区的位置。
- 在沟槽周围安装标准化防护栏,设置警告标志,并提供夜间照明。
- 在距沟槽边缘1 m处设置信号标杆,限制自卸卡车的驶入区域。
- 在穿越天然气管道或带电电缆的区域施工时,对施工班组进行专项安全交底。
- 施工周期结束后,恢复肥沃土层并进行草坪草的喷播。
6. 劳动组织与资源保障
为确保连续的施工流水作业,应由综合施工班组组织施工。对于非粘性土(I类土)的回填和压实,组建8人班组:1名挖掘机操作员(6级),1名操作员助手(5级),1名推土机操作员(5级)以及5名操作手持工具的土方工(1-3级)。处理密度较高的粘性土(II类土)时,土方工人数增加,班组总人数达到9人。
回填土通过载重量为4.5至10吨的自卸卡车运输。电动冲击夯的生产率约为50 m²/h,而重型可逆式振动平板夯在土层厚度达60 cm时,压实效率可达750 m²/h。在施工进度计划中,必须考虑设备移位和每层标高测量控制所需的技术间歇时间。
燃料润滑油的消耗量按机械工作1小时进行定额计算。对于液压挖掘平整机和履带式推土机,需考虑柴油、机油、液压油和传动油的消耗。确切的机械需求应由施工组织设计(ППР)根据回填量、土壤运输的物流距离及管网投入使用的规定期限来确定。
- 分配土方工小组,在50 m长的施工段内同时对侧面腋角进行对称的人工夯实。
- 使运土自卸卡车的供应与挖掘平整机的作业周期同步,避免机械停工。
- 确保振动平板夯和电动夯的操作员按时轮换,以遵守局部振动暴露的安全规范。