水利工程中冻土的处理方法及施工组织

2014-04-02熊夏澜

黑龙江水利科技 2014年9期

熊夏澜

(新疆巴音郭楞蒙古自治州水利水电勘测设计院，新疆库尔勒841000)

1 工程概况

新疆开都河小山口二级水电站是小山口水电站与哈尔莫墩水电站之间河段两级水能梯级开发电站之一，属径流式水电站。本电站距上游小山口水电站约7.5 km，距和静县城约72 km，距自治州首府库尔勒市约114 km。电站采用无坝引水方式，即小山口二级电站引水渠道与上游小山口电站尾水渠直接相连，通过引水闸和节制闸进行控制。新疆开都河小山口地处严寒地区，容易受到季节性气温的变化，导致该地区在寒冷时节出现冻土情况。本工程采用的方法就是对冻土进行夯实的处理办法。

2 冻土的施工处理方法

冻土冻结前后由于温度相差较大，从而引起冻土的体积前后变化较大。而且冻土冻结时的强度较大，对施工带来了很大的麻烦。如果不能及时的解决相关的施工问题，不仅会大大的增加施工的成本，而且容易导致工程事故的发生。考虑到新疆开都河小山口的地理条件，冻土在施工过程中出现是不可避免的，为了能够保证施工的正常进行，必须解决冻土的问题。我国现行的施工企业经常面临着对冻土的处理，行业内部常常采用的方法就是对冻土进行夯实的处理［1］。夯实法是指将一定重量的夯锤提升到规定高度，然后使其自由下落，从而对地基土进行强力夯实，具体的施工方法如下:

2.1 施工准备

施工之前需要对夯实场地进行勘察试验，除了常规的勘察项目之外，还应该对冻土的冻融土分布深度，土的冻胀特性以及其它性能进行试验。夯实施工所采用的起重机应该保证其起重能力在150 kN以上，起重机应采用履带式，也可根据需要采用其它型式的起重机，但必须符合夯锤起吊及提升的要求;自动脱钩器的强度也必须符合要示主，且其材料和焊接质量都应该符合施工要求。夯锤应该采用纯钢或外壳包钢制品，以保证其强度足够大;如果施工时气温较低，还应该配备起重机、推土机的预热设备［2］。

2.2 试验段对各项参数的确定

选取符合条件的试验点对冻土进行试夯。为了能够尽快的得到准确的施工参数，在试夯的阶段可先选取小面积的冻土进行处理。为了保证实验的准确性，施工时要求试夯的面积为30 m2。对试夯的幅度进行明确，要求每次的平均沉量≥5 cm。试夯结束后，对相应的试验点进行测算，得出湿陷系数，根据相关的经验和数据，与所得到的湿陷系数进行对比，如果能够达到要求便可对该地进行大面积的夯实处理。各项施工参数的确定方法如下:

首先需要对夯实法施工参数的基本资料进行确定，比如水工建筑的设计资料、场地的地质勘察资料、预计施工期间的气候资料等;其次是对试夯及冻土的施工夯实参数进行确定。试夯时可做2～3组的破碎冻土试验，以确定破冻土的主要参数。比如夯锤的落距、夯点的布置、单点夯击的次数，以及夯击的遍数等。

2.3 夯实施工

夯实施工时应该布置好夯点，通常可布置成正方形或正三角形，这样比较机械的施工。夯击之前开启起重机，将夯锤调整到要求高度，然后操作机械，使夯锤下落。每夯过一遍，都需要采用推土机将场地进行平整，然后放线定位进行下一遍的夯击。夯实施工时应该遵循先深后浅的原则，也就是先夯击深层土，然后再夯击中层土，最后夯击表层土。最后一遍夯实完成后，应该再采用低能量满夯一遍，如果需要可采用小型夯锤进行满夯［3］。

3 冻土地基的施工组织管理

3.1 施工准备的组织管理

由于夯实会产生较大的振动，因此必须对周围已有建筑或正在施工的建筑物进行保护，可采用设置防震沟的方法，避免夯实施工对其它建筑造成影响。

夯实施工时应该统一对场地进行规划布置，保证大型机械设备的通行方便，同时还要保证夯实的施工作业面符合要求;在夯实施工之前需要将地面、地下障碍物及其它设施及时拆除，对场地进行平整，如果场地存在积水或积雪应该全部清除，并对表层的污泥进行清理。还应该根据施工现场的实际要求，对填方部分进行分层夯实，以保证夯实质量。

3.2 施工交通的组织管理

水利工程中的任何一个环节都应该做好交通组织工作，这是保证施工正常进行，各项工序合理实施的前提条件。本工程对冻土地基进行夯实处理时，由于机械设备大多是大型设备，安全系数要求较高，因此，尤其要做好交通组织工作。开都河小山口二级水电站工程位于新疆巴音郭楞蒙古自治州和静县境内，对外交通较为方便。施工时在利用好现有交通的同时，对临时交通也要做好铺筑和准备工作，以保证良好的交通条件，为施工组织安排带来了极大地便利。

3.3 施工机械及材料的组织管理

施工机械及材料的科学组织和管理是保证施工质量的关键。新疆开都河小山口周边有乌鲁木齐、库尔勒等大中城市，从工程总体的需求情况来考虑，本工程所需要的主要建筑材料均可根据市场行情，从附近城镇进行采购。比如本工程所需水泥由库尔勒市水泥厂采购，粉煤灰由库尔勒火电厂采购;木材、油料由和静县采购;钢材拟由乌鲁木齐市八一钢铁厂供应，生活物质可由和静县或库尔勒市采购解决。施工机械及材料的便利性，极大的提升了本工程施工的有效性，保证了工作效益。

3.4 施工人员的组织分配管理

在施工过程中应参考施工人数，根据相关的施工数据，以及所做的工程量的大小，合理的进行施工组织安排。传统的施工组织形式主要采用流水施工组织，这样能够有效地保证每位工作人员都能够在工作期间进行施工，提高了人员的利用率。现场可以根据施工人员的素质为工程的施工制定流水节拍。在相应的工程环节之间设定相应的技术间隔，使得流水步距取代相应的技术间隔，做到时间的最大合理化。

3.5 施工质量的组织管理

冻土地基施工之前，要组织设计好施工质量保证与管理体系，对项目经理、技术负责人、技术科、质检料、测量小组等人员进行质量保证职责明确。施工现场应该组建一支综合实力强，管理素质高的施工队伍来确保夯实施工质量。建立严格的技术交底制度，项目部负责对各项技术指标进行编制，施工现场管理人员负责向操作工人进行讲解，以保证每道工序的技术质量。另外，施工现场还应该建立起完善的质量监督与控制指标，建立严格的考核制度。