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 152000;2.东宁县水务局，黑龙江 东宁 157200)

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-41.5℃，出现在1月份;年最高气温32℃，出现在7月份，年平均气温-0.6℃。多年平均降水量500 mm，年降水量的70%集中在6—8月。本区封冻期约5—6个月，一般11月上旬、中旬封河，4月下旬开河。6—8月为丰水期，9—10月为次丰水期，11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→开挖区测量放样→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→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2.40 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10月20日—31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+730处，301国道东200 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158.3 m，最大开挖宽度为85 m，最大开挖深度为7.6 m。地层结构为0～-3 m为黑色壤土和黏土;-3～-4.5 m为细砂层;-4.5～-8 m为黑色和灰色黏土;地下水位为-3 m，-3～-4.5 m细砂层为含水层。工程开工日期为2008年9月20日，竣工日期为2010年6月30日。

开挖边坡坡度为1:1，在-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-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。

2009年3月11 日—3月30日进行基坑开挖，利用20 d时间开挖土方3万m3。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2008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4 000 m3，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。

[1] 中水东北勘测设计研究有限责任公司.SL303—2004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，2004.