松土保温法在加格达奇甘河堤防排水闸施工中的应用.pdf

2 0 1 2年第 3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 ． 3． 2 0l 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 3—0 3 9 8— 0 1 松 土保温法在 加格 达奇 甘河堤 防排水 闸施工 中的应用 郑国龙 ， 马立俊 ， 王传荣 ( 1 ．黑龙江省水 利水 电工程总公司， 黑龙江 绥化 1 5 2 0 0 0 ； 2 ．东 宁县水务局， 黑龙 江 东宁 1 5 7 2 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， 本工程必 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 ， 不必采 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； 应用 中图分类号 ： T V 5 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 o C。多年平均降水量5 0 0 m m， 年降水量的 7 0 ％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 一l O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 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。 2 ) 施工测量放样 ： 按照施工图纸确定开挖范围。 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 格达奇地区一般不低于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。 施工中应注名： 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日_3 1日为宜。 5 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。 6 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 m。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 I n ， 最大 开挖深 度为7 ． 6 m。地 层结构为0～一 3 m为黑色壤土和黏土； 一3一一 4 ． 5 m为细砂 层； 一 4 ． 5一一8 m为黑色和灰色黏土 ； 地下水位为 一 3 m， 一3 ～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 13 期为2 0 1 0年6月 3 0日。 开挖边坡坡度为 1 ： I ， 在 一 3 m高程上设置5 m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 13 _3月 3 0日进行基坑开挖， 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。不 但缩短了工期而且提高了经济效益。 综上， 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 程施工组织设计规范[ S ] ．北京 ： 中国水利水 电出版社， 2 0 0 4 ． [ 收稿 日期] 2 0 1 1 —1 0— 0 8 [ 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 7一) ， 男， 黑龙江绥化人， 助理工程师； 王传荣 ( 1 9 6 9一) ， 女 ， 黑龙江 东宁人 ， 高级工程师。 - ． - - —— 3 9 8 ．---— —