摘要：以西北地区的水利枢纽坝基开挖为例进行冬季高寒气候条件下的坝基开挖施工的分析，这一工程的开挖总量是142万m3，这一工程已经完工，整个施工的过程完全的跨越了冬季，而且是在零下15~30℃的温度下进行工程的施工的，由于气候恶劣，坝基开挖施工有着较多的注意事项。对冬季高寒气候环境下的坝基开挖施工进行分析，为相关的研究提供借鉴。
关键词：冬季；高寒气候；坝基开挖施工
坝基开挖施工在水利枢纽工程中扮演着重要的角色，在冬季高寒气候条件下，进行坝基的开挖施工面临着巨大的困难，在坝基开挖施工的过程中，受到环境因素的影响较大，需要在零下30℃左右进行工程的施工，保证整个工程的顺利进行。以西北某高寒地区的水利枢纽工程为例来进行坝基开挖施工的分析，对其进行详细的阐述。
1气象条件
坝址区属大陆性北温带及寒温带气候,其气候特征是春秋季短,冬季较长。夏季较凉爽,冬季多严寒。冬季最大积雪,最大冻土深。具体如表1所示。
2开挖施工
在工程施工的过程中，西北某高寒地区的坝基施工的开挖量为142万m3，而且开工之前的一个月就需要进场筹备，本次工程在开挖的过程中，跨越了整个冬季，需要克服冬季严寒的气候，在施工的过程中，温度一般为零下15℃~30℃，有时温度甚至达到了零下35℃，整个施工过程面临着极大的挑战，对于施工设备和施工人员有着非常严峻的考验，在施工的过程中，会出现很多难以预见的问题。工程施工人员在施工的过程中必须要不断的总结经验，完善坝基开挖技术，这样整个坝基开挖工程才能够顺利的开展，而且在这一工程施工的过程中，并没有发生任何的安全事故，相应的施工设备也能够顺利的运行，可以说这一工程的施工是极其圆满的，按时的提交了坝基开挖工程，使得这一工程得到了顺利的开展，为后期工程的施工做出了巨大的贡献，在质量评定的过程中也被评定为优良的单元工程。
3防寒保护措施
3.1提高对严寒的认识，做好保温措施。在负温环境下进行坝基开挖施工作业，作为施工人员必须要有着坚定的信念，这样才能够在恶劣的环境下进行工程的施工，环境对于坝基开挖工程的施工是极为不利的，但是能够通过科学的手段来进行强化管理来抵御严寒，这样由于高寒气候所导致的一些困难就能够得到解决。作为施工人员也要做好防寒保暖工作，工作人员的饮食必须是温性食物，这样能够提高员工御寒的体质，而且每一个员工都要配备相应的御寒衣物，还要配备常用的药品，这样才能够保证冬季高寒气候环境下坝基开挖施工的顺利进行，不会威胁到施工人员的身体健康。3.2机械设备的维护。3.2.1在施工现场设置保暖棚。在机械设备停止运行的过程中，一定要使机械设备停留在设置的保暖棚内，这样对就能够对机械设备进行升温处理，尤其是在维修和保养的时候，对机械设备进行维修和保养，能够保证机械设备内各个电器元件、液压系统和动力系统的正常运行，使得设备处于正常的状态。还要对机械设备进行定期都要保养和检修，这样机械设备的寿命才能够延长。3.2.2使用适合负温作业的油类和防冻液。机动车必须要使用-40℃以下的防冻，润滑机油使用的是10W-30的机油，其凝点≤-25℃，柴油使用的是-35℃的柴油，齿轮油使用的是85W—90的重负荷齿轮油，这一齿轮油的凝点是≤20℃的，润滑脂使用的二硫化铝锂基脂的凝点是≤-20℃的。3.3极端负温要停止施工。负温对于设备的运行有着一定的影响，设备在运行的过程中，各个系统的内部会受到负温的影响，在负温的环境下，设备的液压系统和动力系统的有效输出率会在一定程度上下降，这一范围在5%~10%之间，如果输出的功率下降的程度超过了15%的时候，这时设备系统在运行的过程中，各个系统就会有着严重的损伤，维修的概率增加。相应的检测试验显示如果温度下降到了-23℃的时候，那么设备的动力系统的输出功率就会下降，这时坝基的施工必须要停止，将机械设备放置在保暖棚中。
4基坑排水
主坝基坑的上游和下游的岩体会出现比较严重的渗水情况，在这样的情况下，最大的时段甚至达到了560m3/h，要根据上游和下游掺水量的大小来对坝基的开挖线进行设置，还要在集水坑进行集中的排水，保证基坑排水的顺利进行。集水坑的深度不低于3m,其中底部0.6m为泥沙淤，中部为1.7m的汇水容积层,上部为0.7m的封冻结冰层。排水系统的水泵操作值班室为保温暖棚,内置电暖器,室内温度在10℃以上。防止排水管道内结冰阻塞管道内水的流动,甚至损坏管道。对圆管内流动的水是否发生结冰进行了相关试验。试验表明,圆管内流动的水是否结冰与圆管内表面的最负温度、管内流量、流速有关。水在管内流动的过程中与管壁进行热传导,管壁与大气环境温度进行着热传导,在稳定工况下,管内的水与管壁要向负温大气环境散失热量。
5挖运施工
坝址区地处严寒地区,冰冻期为11月到次年3月,占有效开挖工期的83%，坝基开挖施工道路为双车道碎石路面,最大坡度9%,最小转弯半径40m,出渣运输车辆为20t的自卸汽车。冰冻期内路面结冰是最大的交通安全隐患,路面结冰的水源一为积雪、二为出渣车辆从基坑内带到路面上的水。防冰、除冰根据不同负温情况采取防、除结合,以防为主的措施。降雪时由人工及时清扫路面积雪,并强化基坑抽排水,最大限度减少出渣车辆从基坑内带到路面上的水,从源头防患。负温环境下的挖掘机运行除应做好保温、维修保养、控制极限作业温度外,还应注意运行方式。严寒中钢材的弹性模量指标有所下降,表现为钢材的弹性降低,脆性增加。挖掘机操作运行时要注意挖掘负载须控制在设计负载的左右,以防止挖掘机的大臂、小臂等受力钢结构发生脆性破坏。
6结论
深刻认知负温对开挖施工的影响程度和范围、施工机械设备和材料包括火工品性能的变化,采取切实有效的防范措施是保证安全、顺利施工的根本条件。
参考文献
[1]崔明杰.浅析水利工程中坝基开挖施工技术[J].科技创新与应用，2014(10).
[2]赵成先.严寒气候环境下的坝基开挖[J].水利水电技术，2010(4).
[3]管仕军,袁绪昌.锦屏大坝坝基开挖施工与监理[J].贵州职称人民长江，2009(18).
[4]祝文化,李建雄.临近城镇的水电站坝基开挖爆破震动效应控制[J].西部探矿工程，2007(12).
作者：李士双 单位：黑龙江省农垦建三江管理局七星农场水务局
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