松土保溫法在加格達奇甘河堤防排水閘施工中的應(yīng)用

鄭國龍，馬立俊，王傳榮

(1.黑龍江省水利水電工程總公司，黑龍江 綏化 152000;2.東寧縣水務(wù)局，黑龍江 東寧 157200)

1 問題的提出

加格達奇段甘河流域位于大興安嶺南坡，屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，氣溫年內(nèi)變化和日內(nèi)變化較大。夏季炎熱而短暫，冬季嚴(yán)寒而漫長，秋季降溫迅速多早霜。年最低氣溫-41.5℃，出現(xiàn)在1月份;年最高氣溫32℃，出現(xiàn)在7月份，年平均氣溫-0.6℃。多年平均降水量500 mm，年降水量的70%集中在6—8月。本區(qū)封凍期約5—6個月，一般11月上旬、中旬封河，4月下旬開河。6—8月為豐水期，9—10月為次豐水期，11月—5月為枯水期。

排水閘場地地層比較簡單。地下水主要為第四系空隙潛水，地下水賦存于礫石、砂中，地下水主要補給來源為大氣降水，上游側(cè)向徑流及甘河水的補給，地下水補給充分，富水性強，徑流暢通，以地下徑流及蒸發(fā)的形式排泄。地下水動態(tài)隨季節(jié)而變化，地下水變幅1.0～2.0 m。

加格達奇及周邊地區(qū)為大興安嶺山區(qū)，近兩年針對該地區(qū)的水文地質(zhì)條件及特點，我們實踐總結(jié)出了利用松土保溫的方法，可較好地利用地下水位最低的時期進行基坑施工，翌年春季再盡早進行開挖工法，節(jié)約了成本，加快了工程施工進度，解決了在該地區(qū)施工困擾多年降水難和開挖凍土的難題。

2 工藝原理

根據(jù)土顆粒結(jié)凍原理，充分利用土顆粒之間的縫隙，盡最大可能將土的密實度降低，使土塊分離。再利用翻松后的土層對原基坑進行保溫，避免繼續(xù)結(jié)凍。原因是含水量小的松土可起保溫作用，開挖區(qū)地表土層在封凍前進行翻松或采取覆蓋保溫的目的是防止第二年進行基坑開挖時產(chǎn)生大量凍土。

3 適用條件

松土保溫法適用于東北嚴(yán)寒地區(qū)，跨年度工程，在土凍結(jié)前翻松，翌年4—5月份進行基坑開挖。

4 施工工藝方法

1)施工程序:水文地質(zhì)條件調(diào)查→開挖區(qū)測量放樣→開挖區(qū)域表層土翻松(利用松土進行冬季開挖區(qū)保溫)或覆蓋保溫→翌年基坑開挖。

2)施工測量放樣:按照施工圖紙確定開挖范圍。

對開挖區(qū)域，在封凍前用反鏟挖掘機對土體進行翻松，利用松土對開挖區(qū)的土進行冬季保溫，防止第二年春季開挖產(chǎn)生大量凍土。松土保溫層的厚度根據(jù)多年施工經(jīng)驗，在加格達奇地區(qū)一般不低于2.40 m。在4月中旬可澆筑基礎(chǔ)混凝土?xí)r，用反鏟挖掘機將基坑開挖完成。

施工中應(yīng)注名:①開挖深度及寬度要滿足最大凍深的要求;②土層翻松時間宜選擇在10月20日—31日為宜。

5 效益分析

采用松土保溫法進行基坑開挖，將低溫嚴(yán)寒的不利施工條件變?yōu)閷κ┕び欣囊蛩?，不但不增加任何費用，節(jié)能減排，實現(xiàn)綠色施工的環(huán)保要求，在抓住有利時機的情況下還可加快施工進度。在加格達奇地區(qū)如采用凍土開挖設(shè)備開挖方案，需增加成本4倍以上。所以采用松土保溫法不但可取得可觀的經(jīng)濟效益，還有較好的社會效益。

6 應(yīng)用實例

大慶市東城水庫取水泵站工程是成功運用松土保溫法和土層凍結(jié)截滲法進行施工的成功范例。

大慶市東城水庫取水泵站工程位于大慶市東風(fēng)新村東北新建的東城水庫1+730處，301國道東200 m。主要分為集水池、前池、進水池、主副廠房、計量井等項目，工程總長度158.3 m，最大開挖寬度為85 m，最大開挖深度為7.6 m。地層結(jié)構(gòu)為0～-3 m為黑色壤土和黏土;-3～-4.5 m為細(xì)砂層;-4.5～-8 m為黑色和灰色黏土;地下水位為-3 m，-3～-4.5 m細(xì)砂層為含水層。工程開工日期為2008年9月20日，竣工日期為2010年6月30日。

開挖邊坡坡度為1:1，在-3 m高程上設(shè)置5 m寬的緩臺，基坑工作面1 m?；由峡谥車?3 m以上7 m寬部分先行開挖，以利冬季將含水層凍結(jié);截滲墻里面的土體在地下水位以上部分翻松1.5 m深，以對基坑土體下部進行覆蓋保溫，確保第二年基坑不開挖凍土。開挖分層進行，第一層為1.5～2.0 m，第二層為2～6 m，第三層為6～8 m。

2009年3月11 日—3月30日進行基坑開挖，利用20 d時間開挖土方3萬m3。主廠房、進水池、前池?fù)跬翂﹂_挖深度較大，均按設(shè)計開挖到位，4—5月份底板混凝土全部結(jié)束，避免了地下水的侵?jǐn)_。由于2008年秋冬季節(jié)所采取措施得當(dāng)，方案制定合理，開挖非常順利。

節(jié)約開挖及回填土方4 000 m3，節(jié)約費用為8萬元。不但縮短了工期而且提高了經(jīng)濟效益。

綜上，采用松土保溫法適用于東北寒冷地區(qū)年末開工、第二年年初進行基坑開挖的工程(跨年度工程)，只是充分利用自然土方和松土方的差別，無需投入凍土開挖設(shè)備，其方法簡單、實用，經(jīng)濟和社會效益顯著，特別是在大興安嶺高寒地區(qū)具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

[1] 中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司.SL303—2004水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國水利水電出版社，2004.