松土保温法在排水闸施工中的应用.pdf

2 0 1 2年第 2期 ( 第 4 0卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 2 2 01 2 ( T o d a l N o 4 0 ) 文章编 号 ： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 3 2 5 0 1 松土保 温法 在排水 闸施工 中的应用 郑国龙， 马立俊 ( 黑龙江省水 利水电工程总公 司， 黑龙江 绥化 1 5 2 0 0 0) 摘 要 ： 工程地处加格达奇甘河右岸， 距甘河主河道1 9 k m 处， 地下水位直接受甘河水位影响。为节约降水费用保证工期， 工程必 须 在枯水 期进行基坑开挖 ， 一般为翌年春季 ， 冻土尚未融化 ， 利用 松土保温法使表层冻深 范围内土翻松后直接 开挖 ， 无需 采 用冻土开挖设备 ， 其方法简单适用 ， 效益显著。 关键词 ： 松土； 保温； 基坑开挖； 工艺原理； 适用条件 中图分类号 ： T V 5 1 2 文献标识码 ： B 1 问题的提 出 加格达奇段甘河流域位于大兴安岭南坡， 属寒温带大陆 性季风气候区， 气温年内变化和 日内变化较大。夏季炎热而 短暂， 冬季严寒而漫长， 秋季降温迅速多早霜。年最低气温 一 4 1 5 ， 出现在 1 月份； 年最高气温 3 2 ， 出现在 7月份， 年平均气温 一 0 6 。多年平均降水量5 0 0 mm， 年降水量的 7 O 集中在 6 8月。本区封冻期约5 6 个月， 一般 1 1 月上 旬、 中旬封河， 4月下旬开河。6 8月为丰水期， 9 1 0月为 次丰水期 ， 1 1 月-5月为枯水期。 排水闸场地地层比较简单。地下水主要为第 四系空隙 潜水 ， 地下水赋存于砾石、 砂中， 地下水主要补给来源为大气 降水 ， 上游侧向径流及甘河水的补给， 地下水补给充分， 富水 性强 ， 径流畅通， 以地下径流及蒸发的形式排泄。地下水动 态 随季节而变化 ， 地下水变 幅 1 0 2 0 m。 加格达奇及周边地区为大兴安岭山区， 近两年针对该地 区的水文地质条件及特点， 我们实践总结出了利用松土保温 的方法 ， 可较好地利用地下水位最低的时期进行基坑施工， 翌年春季再尽早进行开挖工法， 节约了成本， 加快了工程施 工进度 ， 解决了在该地区施工困扰多年降水难和开挖冻土的 难题。 2工艺原理 根据土颗粒结冻原理， 充分利用土颗粒之间的缝隙， 尽 最大可能将土的密实度降低， 使土块分离。再利用翻松后的 土层对原基坑进行保温， 避免继续结冻。原因是含水量小的 松土可起保温作用， 开挖区地表土层在封冻前进行翻松或采 取覆盖保温的目的是防止第二年进行基坑开挖时产生大量 冻土 。 3 适用条件 松土保温法适用于东北严寒地区， 跨年度工程， 在土冻 结前翻松， 翌年4 -5月份进行基坑开挖。 4施工工艺方法 4 1 施工程序 水文地质条件调查 一开 挖 区测量 放样 一 开挖 区域表 层 土翻松( 利用松土进行冬季开挖区保温) 或覆盖保温一翌年 基坑开挖 。 4 2 施工测量放样 按照施工 图纸确定开挖 范围。 4 3 基坑 开挖方 法 对开挖区域， 在封冻前用反铲挖掘机对土体进行翻松， 利用松土对开挖区的土进行冬季保温， 防止第二年春季开挖 产生大量冻土。松土保温层的厚度根据多年施工经验， 在加 格达奇地区一般 2 4 0 m。在 4月中旬可浇筑基础混凝 土 时， 用反铲挖掘机将基坑开挖完成。 5 注意事项 1 ) 开挖深度及宽度要满足最大冻深的要求。 2 ) 土层翻松时间宜选择在 1 0月 2 0 3 1日。 6 效益分析 采用松土保温法进行基坑开挖， 将低温严寒的不利施工 条件变为对施工有利的因素， 不但不增加任何费用， 节能减 排 ， 实现绿色施工的环保要求， 在抓住有利时机的情况下还 可加快施工进度。在加格达奇地区如采用冻土开挖设 备开 挖方案 ， 需增加成本4倍以上。所以采用松土保温法不但可 取得可观的经济效益， 还有较好的社会效益。 7 应 用实 例 大庆市东城水库取水泵站工程是成功运用松土保温法 和土层冻结截渗法进行施工的成功范例。 大庆市东城水库取水泵站工程位于大庆市东风新村东 北新建的东城水库 1+7 3 0处， 3 0 1国道东2 0 0 n l 。主要分为 集水池 、 前池、 进水池 、 主副厂房 、 计量井等项 目， 工程总长度 1 5 8 3 m， 最大开挖宽度为8 5 m， 最大开挖深度为7 6 m。地 层结构为0一一3 m为黑色壤土和黏土； 一 3一 4 5 m为细砂 层； 一 4 5一 8 m 为黑色和灰色黏土； 地下水位为 一3 m， 一 3 一一 4 5 m 细砂层为含水层。工程开工 日期为 2 0 0 8年 9月 2 0日， 竣工 日期为 2 0 1 0年 6月 3 0日。 开挖边坡坡度为1 ： 1 ， 在 一 3 m高程上设置5 i n 宽的缓 台， 基坑工作面1 m。基坑上 口周围 一3 m以上 7 m宽部分先行 开挖， 以利冬季将含水层冻结； 截渗墙里面的土体在地下水 位以上部分翻松 1 5 m 深 ， 以对基坑土体下部进行覆盖保温， 确保第二年基坑不开挖冻土。开挖分层进行， 第一层为 1 5 2 0 m， 第二层为 2 6 m， 第三层为6 8 m。 2 0 0 9年3月 1 1日- _ 3月 3 0 13进行基坑开挖， 利用 2 0 d 时间开挖土方 3万 m 。主厂房、 进水池、 前池挡土墙开挖深 度较大， 均按设计开挖到位， 4 _5月份底板混凝土全部结 束， 避免了地下水的侵扰。由于2 0 0 8年秋冬季节所采取措施 得当， 方案制定合理， 开挖非常顺利。 节约开挖及回填土方4 0 0 0 m ， 节约费用为 8万元。综 上所述 ， 不但缩短了工期而且提高了经济效益。 8 结语 采用松土保温法适用于东北寒冷地区年末开工、 第二年 年初进行基坑开挖的工程( 跨年度工程) ， 只是充分利用自然 土方和松土方 的差别 ， 无需投入冻 土开挖设 备 ， 其 方法简 单 、 实用， 经济和社会效益显著 ， 特别是在大兴安岭高寒地区具 有广泛 的推广应用前景 。 参 考 文献 ： 1 中水东北勘测设计研究有限责任公司 S L 3 0 3 -2 0 0 4水利水 电 工程施工 组织 计 划 规 范 S 北 京 ： 中 国水 利 水 电 出版 社 ， 2 0 0 4 【 收稿日期 2 O l 1 0 1 2 4 ； 修订E t 期 2 0 1 1 0 4 2 3 作者简介 郑国龙( 1 9 7 6一) ， 男， 黑龙江绥化人， 助理工程师； 马立俊( 1 9 6 7) ， 男， 黑龙江绥化人， 助理工程师。 3 2 5