趙 洋

（黑龍江省水利監(jiān)督保障中心，哈爾濱 150040）

黑龍江省地處北緯43°30′— 53°30′位于中國最東北部。氣溫由南向北降低。霜凍期全省平均介于150～200d之間，大部分地區(qū)初霜凍在9月下旬出現(xiàn)，終霜凍在4月下旬至5月上旬結束。冬季較為漫長，常規(guī)有效施工期十分有限。由于地處高寒地區(qū)，冰凍時間長，春季施工期短，而且每年夏季降水量，大約為全年降水量60%，河道水位居高不下，交通不便車輛難以通行，水下工程施工難度較大。增設圍堰等擋水建筑物不僅增加了工程投資同時也減小行洪面積不利于安全度汛。正常夏季施工只能采用船只進行拋石護底施工，無法保證拋投的精密準確性；采用陸地作業(yè)，黑龍江沿岸多為沼澤、林地無交通道路，大大增加施工成本延長工期。采用冬季雷諾石籠冰面沉排施工即保證工程質量和工期，又能有效減少施工時間，為工程總體效益的增添奠定了堅實的技術保障。

1 施工優(yōu)勢

在堤防工程中采用冬季冰封后在冰面進行施工，利用雷諾特有的整體性、柔性待春季冰融后自沉達到工程設計要求。冰體作為一種材料，廣泛的存在于自然界中，其自身具有許多特殊的物理力學性質，在應用中具有很大的實用價值和工程意義。此外由于冰體天然形成的特性，冰體的利用對工程可以起到節(jié)約成本的作用。雷諾石籠冰面沉排施工突破傳統(tǒng)雷諾石籠施工方法，利用冰面為承載體減少施工工期及施工成本，具有工藝新穎，工期短，保證質量，保證安全，造價低等優(yōu)點。

適用于高寒地區(qū)、界江界河、內河的河道治理。適用于常規(guī)施工季節(jié)高水位、流量大等長期處于水下的護岸工程。雷諾石籠冰面沉排施工采用天然冰面人工增冰加厚方法增加冰面承載力在冰面上進行施工，春季冰融后雷諾自沉沉落到指定施工區(qū)域形成一個防護整體剛柔結合，達到河道治理雷諾護岸的設計要求[1]。

2 施工方法要點

2.1 施工流程

施工準備→測量放線→冰面清理→開鑿冰眼檢查→冰厚承載力測算→人工取水增加冰厚→冰面凍結→校核測算冰面承載力→鋪設雷諾石籠→填裝塊石→封閉石籠→完成沉排。

2.2 施工要點

在施工前，組織工程施工人員詳細進行現(xiàn)場考察，對施工區(qū)冰面上的積雪、雜草及垃圾進行清理，施工儀器準備就位，結合工程實際，制定保證安全、質量、環(huán)境保護等措施[2]。

根據測量控制點的坐標和高程，布置現(xiàn)場的測量控制點，并設永久性測量控制點，按照設計圖紙尺寸坐標，對雷諾護坡進行測量放樣，在設計邊線外預留10m操作區(qū)。

開鑿冰眼、冰厚承載力測算：

冰厚承載力測算天然冰層的承載力可以看作彈性地基上薄板理論，其厚度與寬度之比均很小，浮托于水體之上，而冰層的承載力與冰的厚薄呈平方關系推導出冰層最大承載力應用公式：

式中：P為冰層最大承載力，t；B為荷載系數(shù)（B=100）；H為冰層平均厚度，m；K為溫度影響系數(shù)（氣溫負值時K=100+c/100，c為過去3d平均氣溫）；N為強度和考慮冰裂縫系數(shù)，（無裂縫取N=1.75，有裂縫取N=2.0）;S為含鹽影響系數(shù)（黑龍江為淡水冰S取1）。

在施工區(qū)域內進行冰面開鑿冰眼檢測冰層厚度，進行了8處冰眼開鑿，每處冰眼開鑿取3個點，通過計算算出各個冰眼的最大承載力。如承載力達不到要求進行人工增冰，增冰厚度按照機械自重加上材料自重及安全系數(shù)減去原有冰面承載力，即為增冰厚度，挖掘機220自重為22T、裝載機30自重為10T、運輸車自重為15T、塊石花崗巖為1.5T/m3，雷諾石籠裝填完成自重為（2×6×0.23）=2.76m3×1.5T/m3=4.14T，冰面承載力為挖掘機加上塊石自重加上雷諾石籠自重為27.6T，為了保證施工安全承載力安全系數(shù)為最大承載力的1.1,安全通過冰面承載力為27.6×1.1=30.4T，根據冰眼開鑿計算出點1為30.6T符合承載力要求，點2為29.0T不符合承載力要求，需要增加冰厚達到承載力要求根據公式計算p=30.4-29.0=1.4T,P=9.8h2KSB/N,1.4=9.8×h2×99.75×1×100/1.75,h2=16cm,計算后點2需要增加冰層厚度為16cm，滿足承載力要求，以下點數(shù)以此類推，通過計算冰層厚度在74cm時施工最為經濟。

采用人工澆水增加冰厚的方法進行。澆冰時間以具體現(xiàn)場情況為依據，冰厚達到測算承載力為準則。具體操作方法為每間隔25m設置抽水點一處，抽水點處遠離澆筑區(qū)域寬度8m，指向為澆筑區(qū)域外向江心處。設立汽油抽水機3臺垂直壩軸線方向間隔2.5m并列排放。鋪設水龍帶至澆冰區(qū)域最遠點。為保證抽水點安全，設立安全圍擋警示標志，抽水機布置在木板上與冰隔離進行取水，防止冰面融化造成抽水機進水墜冰。澆冰區(qū)域利用清掃表面覆蓋雪進行圈圍，圈圍區(qū)域大小為25m×10m。增冰厚度控制在10cm一層，每層澆筑時設專人進行看守保證澆筑厚度。澆筑厚度以單層≤10cm為基準，澆筑時如遇阻水不均勻情況利用人工推送使之均勻。單層澆筑完成厚度時立刻停止?jié)脖ぷ鞔嫒糠鈨鲞M行下一層澆筑。全部封凍情況以現(xiàn)場打冰眼量測為準。相鄰澆冰區(qū)域間隔25m，待兩側澆冰區(qū)域全部達到施工要求時間隔補空進行澆冰。通過計算算出原冰面承載力，厚度達到要求的，進行冰面清理，未達到厚度要求的進行冰面加厚，達到要求厚度冰面后進行冰面清理，達到冰面凍結要求。[4-5]

鋪設雷諾石籠、填裝塊石、封閉石籠，將組裝好的雷諾石籠擺放到指定位置，擺放時注意方向統(tǒng)一，以保證安裝完以后相對應的隔板、邊板在同一直線上。填充石料施工完成進行石籠封蓋，見圖1。

圖1 鋪設圖示

2.3 完成沉排

在設計雷諾護坡位置的冰面上定好線，通過圖紙計算出雷諾石籠水平距離的坡頂及坡底，進行雷諾石籠擺放，擺放完成后進行塊石填裝，填裝塊石為跳格填裝，填裝完成后進行封蓋，在坡頂處使用8#鐵線與岸邊木樁連接，每個單元的雷諾石籠可用二道或者三道的8#鐵線做拉線固定于岸邊，防止雷諾石籠下沉時脫節(jié)或者扭曲，確保坡頂在設計位置，在坡底部穿一冰槽，目的是使雷諾石籠穩(wěn)定，不易滑落，根據坡比1:3計算水平距離與坡面相交處角度為18°，確保雷諾石籠沉降于指定位置。2。

圖2 沉排圖示

3 施工要求

3.1 材料要求

雷諾石籠，孔規(guī)格為：6(D)×8(L)cm，其中D的誤差范圍：-0～+0.8cm，L的誤差范圍：±0.8cm，D為兩個雙絞合同側之間的距離。

土工布及復合土工膜指標要求，土工布規(guī)格為400g/m2，單位面積質量偏差-7%，厚度≥3.0mm。

塊石料，必須是新鮮或弱微風化巖石，石料粒徑7～15cm。

3.2 施工設備

1m3挖掘機2臺，斗容3 m3裝載機1臺，翻斗車10臺；

S3水準儀1臺，RTK1臺，50m鋼尺2把。

3.3 安全保證措施

施工現(xiàn)場嚴格按照安全操作規(guī)程進行施工，專職安全員在施工中進行現(xiàn)場巡視檢查及時發(fā)現(xiàn)隱患，施工現(xiàn)場設置警戒標志，禁止閑雜人員入場，冰面上施工時，所有施工人員必須穿帶救生設備，保證在意外發(fā)生時立即進行救援。

4 效益分析

根據船只拋石施工及陸路施工和雷諾石籠冰面沉排施工，冰面沉排施工不僅節(jié)約了成本，還使得工期提前，節(jié)省了資金，經濟效益顯著，另外采用雷諾石籠冰面沉排施工保證了施工質量和施工進度，從時間、工期、安全多方面均取得效益。根據概算比較松花江干流堤防工程，采用雷諾石籠冰面沉排施工，節(jié)省了工期為20d，節(jié)約投資16萬元；哈魚島工程，采用雷諾石籠冰面沉排施工，節(jié)省了工期為25d，節(jié)約投資21萬元。

黑龍江省地處中國最北端，施工季節(jié)短，采用雷諾石籠冰面沉排施工，在黑龍江省堤防工程中應用，可以大大縮短工程施工工期和成本，為黑龍江省冬季提防工程提供技術支持。