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(dá)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(gè)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(chǎng)地地層比較簡(jiǎn)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(bǔ)給來源為大氣降水，上游側(cè)向徑流及甘河水的補(bǔ)給，地下水補(bǔ)給充分，富水性強(qiáng)，徑流暢通，以地下徑流及蒸發(fā)的形式排泄。地下水動(dòng)態(tài)隨季節(jié)而變化，地下水變幅1.0～2.0 m。

加格達(dá)奇及周邊地區(qū)為大興安嶺山區(qū)，近兩年針對(duì)該地區(qū)的水文地質(zhì)條件及特點(diǎn)，我們實(shí)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(shí)期進(jìn)行基坑施工，翌年春季再盡早進(jìn)行開挖工法，節(jié)約了成本，加快了工程施工進(jìn)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(shí)度降低，使土塊分離。再利用翻松后的土層對(duì)原基坑進(jìn)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(jìn)行翻松或采取覆蓋保溫的目的是防止第二年進(jìn)行基坑開挖時(shí)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(jìn)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(cè)量放樣→開挖區(qū)域表層土翻松(利用松土進(jìn)行冬季開挖區(qū)保溫)或覆蓋保溫→翌年基坑開挖。

2)施工測(cè)量放樣:按照施工圖紙確定開挖范圍。

對(duì)開挖區(qū)域，在封凍前用反鏟挖掘機(jī)對(duì)土體進(jìn)行翻松，利用松土對(duì)開挖區(qū)的土進(jìn)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(yàn)，在加格達(dá)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(jī)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(shí)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(jìn)行基坑開挖，將低溫嚴(yán)寒的不利施工條件變?yōu)閷?duì)施工有利的因素，不但不增加任何費(fèi)用，節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)綠色施工的環(huán)保要求，在抓住有利時(shí)機(jī)的情況下還可加快施工進(jìn)度。在加格達(dá)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(jì)效益，還有較好的社會(huì)效益。

6 應(yīng)用實(shí)例

大慶市東城水庫取水泵站工程是成功運(yùn)用松土保溫法和土層凍結(jié)截滲法進(jìn)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(jìn)水池、主副廠房、計(jì)量井等項(xiàng)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(tái)，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(duì)基坑土體下部進(jìn)行覆蓋保溫，確保第二年基坑不開挖凍土。開挖分層進(jìn)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(jìn)行基坑開挖，利用20 d時(shí)間開挖土方3萬m3。主廠房、進(jìn)水池、前池?fù)跬翂﹂_挖深度較大，均按設(shè)計(jì)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(fèi)用為8萬元。不但縮短了工期而且提高了經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(jiǎn)單、實(shí)用，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司.SL303—2004水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國水利水電出版社，2004.