水利工程中凍土的處理方法及施工組織

熊夏瀾

(新疆巴音郭楞蒙古自治州水利水電勘測設(shè)計(jì)院，新疆庫爾勒841000)

1 工程概況

新疆開都河小山口二級(jí)水電站是小山口水電站與哈爾莫墩水電站之間河段兩級(jí)水能梯級(jí)開發(fā)電站之一，屬徑流式水電站。本電站距上游小山口水電站約7.5 km，距和靜縣城約72 km，距自治州首府庫爾勒市約114 km。電站采用無壩引水方式，即小山口二級(jí)電站引水渠道與上游小山口電站尾水渠直接相連，通過引水閘和節(jié)制閘進(jìn)行控制。新疆開都河小山口地處嚴(yán)寒地區(qū)，容易受到季節(jié)性氣溫的變化，導(dǎo)致該地區(qū)在寒冷時(shí)節(jié)出現(xiàn)凍土情況。本工程采用的方法就是對(duì)凍土進(jìn)行夯實(shí)的處理辦法。

2 凍土的施工處理方法

凍土凍結(jié)前后由于溫度相差較大，從而引起凍土的體積前后變化較大。而且凍土凍結(jié)時(shí)的強(qiáng)度較大，對(duì)施工帶來了很大的麻煩。如果不能及時(shí)的解決相關(guān)的施工問題，不僅會(huì)大大的增加施工的成本，而且容易導(dǎo)致工程事故的發(fā)生。考慮到新疆開都河小山口的地理?xiàng)l件，凍土在施工過程中出現(xiàn)是不可避免的，為了能夠保證施工的正常進(jìn)行，必須解決凍土的問題。我國現(xiàn)行的施工企業(yè)經(jīng)常面臨著對(duì)凍土的處理，行業(yè)內(nèi)部常常采用的方法就是對(duì)凍土進(jìn)行夯實(shí)的處理［1］。夯實(shí)法是指將一定重量的夯錘提升到規(guī)定高度，然后使其自由下落，從而對(duì)地基土進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)，具體的施工方法如下:

2.1 施工準(zhǔn)備

施工之前需要對(duì)夯實(shí)場地進(jìn)行勘察試驗(yàn)，除了常規(guī)的勘察項(xiàng)目之外，還應(yīng)該對(duì)凍土的凍融土分布深度，土的凍脹特性以及其它性能進(jìn)行試驗(yàn)。夯實(shí)施工所采用的起重機(jī)應(yīng)該保證其起重能力在150 kN以上，起重機(jī)應(yīng)采用履帶式，也可根據(jù)需要采用其它型式的起重機(jī)，但必須符合夯錘起吊及提升的要求;自動(dòng)脫鉤器的強(qiáng)度也必須符合要示主，且其材料和焊接質(zhì)量都應(yīng)該符合施工要求。夯錘應(yīng)該采用純鋼或外殼包鋼制品，以保證其強(qiáng)度足夠大;如果施工時(shí)氣溫較低，還應(yīng)該配備起重機(jī)、推土機(jī)的預(yù)熱設(shè)備［2］。

2.2 試驗(yàn)段對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的確定

選取符合條件的試驗(yàn)點(diǎn)對(duì)凍土進(jìn)行試夯。為了能夠盡快的得到準(zhǔn)確的施工參數(shù)，在試夯的階段可先選取小面積的凍土進(jìn)行處理。為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，施工時(shí)要求試夯的面積為30 m2。對(duì)試夯的幅度進(jìn)行明確，要求每次的平均沉量≥5 cm。試夯結(jié)束后，對(duì)相應(yīng)的試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行測算，得出濕陷系數(shù)，根據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，與所得到的濕陷系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如果能夠達(dá)到要求便可對(duì)該地進(jìn)行大面積的夯實(shí)處理。各項(xiàng)施工參數(shù)的確定方法如下:

首先需要對(duì)夯實(shí)法施工參數(shù)的基本資料進(jìn)行確定，比如水工建筑的設(shè)計(jì)資料、場地的地質(zhì)勘察資料、預(yù)計(jì)施工期間的氣候資料等;其次是對(duì)試夯及凍土的施工夯實(shí)參數(shù)進(jìn)行確定。試夯時(shí)可做2～3組的破碎凍土試驗(yàn)，以確定破凍土的主要參數(shù)。比如夯錘的落距、夯點(diǎn)的布置、單點(diǎn)夯擊的次數(shù)，以及夯擊的遍數(shù)等。

2.3 夯實(shí)施工

夯實(shí)施工時(shí)應(yīng)該布置好夯點(diǎn)，通常可布置成正方形或正三角形，這樣比較機(jī)械的施工。夯擊之前開啟起重機(jī)，將夯錘調(diào)整到要求高度，然后操作機(jī)械，使夯錘下落。每夯過一遍，都需要采用推土機(jī)將場地進(jìn)行平整，然后放線定位進(jìn)行下一遍的夯擊。夯實(shí)施工時(shí)應(yīng)該遵循先深后淺的原則，也就是先夯擊深層土，然后再夯擊中層土，最后夯擊表層土。最后一遍夯實(shí)完成后，應(yīng)該再采用低能量滿夯一遍，如果需要可采用小型夯錘進(jìn)行滿夯［3］。

3 凍土地基的施工組織管理

3.1 施工準(zhǔn)備的組織管理

由于夯實(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，因此必須對(duì)周圍已有建筑或正在施工的建筑物進(jìn)行保護(hù)，可采用設(shè)置防震溝的方法，避免夯實(shí)施工對(duì)其它建筑造成影響。

夯實(shí)施工時(shí)應(yīng)該統(tǒng)一對(duì)場地進(jìn)行規(guī)劃布置，保證大型機(jī)械設(shè)備的通行方便，同時(shí)還要保證夯實(shí)的施工作業(yè)面符合要求;在夯實(shí)施工之前需要將地面、地下障礙物及其它設(shè)施及時(shí)拆除，對(duì)場地進(jìn)行平整，如果場地存在積水或積雪應(yīng)該全部清除，并對(duì)表層的污泥進(jìn)行清理。還應(yīng)該根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際要求，對(duì)填方部分進(jìn)行分層夯實(shí)，以保證夯實(shí)質(zhì)量。

3.2 施工交通的組織管理

水利工程中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)該做好交通組織工作，這是保證施工正常進(jìn)行，各項(xiàng)工序合理實(shí)施的前提條件。本工程對(duì)凍土地基進(jìn)行夯實(shí)處理時(shí)，由于機(jī)械設(shè)備大多是大型設(shè)備，安全系數(shù)要求較高，因此，尤其要做好交通組織工作。開都河小山口二級(jí)水電站工程位于新疆巴音郭楞蒙古自治州和靜縣境內(nèi)，對(duì)外交通較為方便。施工時(shí)在利用好現(xiàn)有交通的同時(shí)，對(duì)臨時(shí)交通也要做好鋪筑和準(zhǔn)備工作，以保證良好的交通條件，為施工組織安排帶來了極大地便利。

3.3 施工機(jī)械及材料的組織管理

施工機(jī)械及材料的科學(xué)組織和管理是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵。新疆開都河小山口周邊有烏魯木齊、庫爾勒等大中城市，從工程總體的需求情況來考慮，本工程所需要的主要建筑材料均可根據(jù)市場行情，從附近城鎮(zhèn)進(jìn)行采購。比如本工程所需水泥由庫爾勒市水泥廠采購，粉煤灰由庫爾勒火電廠采購;木材、油料由和靜縣采購;鋼材擬由烏魯木齊市八一鋼鐵廠供應(yīng)，生活物質(zhì)可由和靜縣或庫爾勒市采購解決。施工機(jī)械及材料的便利性，極大的提升了本工程施工的有效性，保證了工作效益。

3.4 施工人員的組織分配管理

在施工過程中應(yīng)參考施工人數(shù)，根據(jù)相關(guān)的施工數(shù)據(jù)，以及所做的工程量的大小，合理的進(jìn)行施工組織安排。傳統(tǒng)的施工組織形式主要采用流水施工組織，這樣能夠有效地保證每位工作人員都能夠在工作期間進(jìn)行施工，提高了人員的利用率?，F(xiàn)場可以根據(jù)施工人員的素質(zhì)為工程的施工制定流水節(jié)拍。在相應(yīng)的工程環(huán)節(jié)之間設(shè)定相應(yīng)的技術(shù)間隔，使得流水步距取代相應(yīng)的技術(shù)間隔，做到時(shí)間的最大合理化。

3.5 施工質(zhì)量的組織管理

凍土地基施工之前，要組織設(shè)計(jì)好施工質(zhì)量保證與管理體系，對(duì)項(xiàng)目經(jīng)理、技術(shù)負(fù)責(zé)人、技術(shù)科、質(zhì)檢料、測量小組等人員進(jìn)行質(zhì)量保證職責(zé)明確。施工現(xiàn)場應(yīng)該組建一支綜合實(shí)力強(qiáng)，管理素質(zhì)高的施工隊(duì)伍來確保夯實(shí)施工質(zhì)量。建立嚴(yán)格的技術(shù)交底制度，項(xiàng)目部負(fù)責(zé)對(duì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行編制，施工現(xiàn)場管理人員負(fù)責(zé)向操作工人進(jìn)行講解，以保證每道工序的技術(shù)質(zhì)量。另外，施工現(xiàn)場還應(yīng)該建立起完善的質(zhì)量監(jiān)督與控制指標(biāo)，建立嚴(yán)格的考核制度。

4 結(jié)論

對(duì)凍土地基的施工處理一直是新疆工程建設(shè)行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，對(duì)新疆開都河小山口的水電站建設(shè)時(shí)，要綜合考慮凍土地基對(duì)工程的影響，從而采用合理、經(jīng)濟(jì)、有效的凍土處理方法。另外，還需要在施工之前制定好科學(xué)、全面而系統(tǒng)的組織管理計(jì)劃，以便實(shí)現(xiàn)預(yù)期的工程質(zhì)量、工程效益以及工程進(jìn)度要求。

［1］韓偉學(xué)，高原凍土地區(qū)路基施工技術(shù)淺談［J］.青海交通科技，2013(06):34.

［2］丁靖康，王吉良，連續(xù)多年凍土上人工地基的設(shè)計(jì)與施工［J］. 低溫建筑技術(shù)，2011(05):46-48.

［3］張阿娜，侯曉玲，高波，談黏土夯實(shí)基礎(chǔ)水工防凍技術(shù)［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2007，13(06):446.