寒區(qū)水利施工工程管理機(jī)制探析

易欣欣，孫穎娜，白志霖

(1.黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150086；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150090)

1 寒區(qū)水利工程施工的特點(diǎn)

我國(guó)東北、西北等寒冷地區(qū)水利工程建設(shè)具有非常突出的季節(jié)性特點(diǎn)，冬季土壤凍結(jié)、地面覆雪，氣溫在0℃以下的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月以上[1]，春、夏季多降雨，這些都會(huì)導(dǎo)致施工受阻難以順利進(jìn)行。針對(duì)這一特點(diǎn)，通常將寒區(qū)水利施工分為冬季施工和暖季施工，依據(jù)不同季節(jié)氣候條件特點(diǎn)，制定科學(xué)有效的施工組織計(jì)劃。

1.1 冬季施工特點(diǎn)

寒區(qū)冬季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、大風(fēng)天氣多且氣候相對(duì)干燥，冬季氣溫低至-40 ℃左右，河流穩(wěn)定封凍時(shí)長(zhǎng)約為120～150 d，冰厚達(dá)1.0 m左右[2]，近些年，隨著新興施工技術(shù)的不斷引入，雖然一定程度上解決了水利工程冬季不能施工問題，但是惡劣的氣候條件仍然使得水利工程建設(shè)面臨諸多困難和難題。

1.1.1 土方工程

(1)在東北這樣的季節(jié)性凍土地區(qū)，挖土方時(shí)難免會(huì)殘留一定的凍土層，若可容許殘留凍土厚度不達(dá)標(biāo)，待氣溫回暖凍土層融化，凍土層上的地基基礎(chǔ)產(chǎn)生變形甚至不均勻沉降，最終使得主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，危害工程質(zhì)量，帶來安全隱患。

(2)冬季氣溫低，已挖好的地基若沒有及時(shí)進(jìn)行施工，很容易導(dǎo)致填土或基土層受凍；填土不徹底、采用超過規(guī)定凍土含量和粒徑的凍土塊填方等情況都會(huì)造成融沉現(xiàn)象發(fā)生[3]。因此，地基施工時(shí)要挖、填及時(shí)，防止地基受凍，注意采用暖土或人工融化后的凍土進(jìn)行填方[4]。

(3)基坑開挖難度大,工程上大多先用爆破法松動(dòng)凍層，再用人力或機(jī)械開挖,導(dǎo)致施工成本增加[5]。

土方工程一般情況下不選擇在冬季進(jìn)行施工，可以考慮將塊石護(hù)坡、濾水壩、壩后防護(hù)層、次要部位的土石方回填平壑、路基修建等受凍土危害影響不大的次重要項(xiàng)目安排在冬季施工，以保持整個(gè)建設(shè)工程年內(nèi)施工的連續(xù)性，為暖季施工奠定一定的基礎(chǔ)。

1.1.2 混凝土工程

(1)寒區(qū)冬季的低溫環(huán)境導(dǎo)致混凝土內(nèi)部水分結(jié)構(gòu)改變，混凝土發(fā)生凍融循環(huán)，使得混凝土不能發(fā)揮其應(yīng)有的效能[6]，甚至出現(xiàn)開裂和表面剝落，大大降低了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的耐久性[7]。

(2)混凝土的生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑，以及養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)對(duì)溫度的要求比較高。要防止混凝土過早的凍結(jié)，在澆筑時(shí)防止混凝土的溫度下降過快，在混凝土保溫養(yǎng)護(hù)時(shí)同時(shí)采用隔熱養(yǎng)護(hù)和蓄熱養(yǎng)護(hù)來使熱量損失減少。因此，必須確保混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑，以及養(yǎng)護(hù)過程中的溫度控制能夠滿足要求，而寒區(qū)冬季極低的氣溫不僅增加了混凝土工程的施工難度，更使得施工成本大大提高。

1.1.3 施工期冰凌問題

水利水電工程截流后改變局部河段的流態(tài)和排冰通道，導(dǎo)致河流排冰條件惡化。若施工區(qū)段下游緊臨水庫(kù)回水末端，排冰不及時(shí)，可能引起嚴(yán)重的冰塞、冰壩現(xiàn)象，使得水位驟漲，上游工程施工安全受到嚴(yán)重威脅[8]。

1.2 暖季施工的特點(diǎn)

暖季是寒區(qū)水利施工的黃金季節(jié)，大量的施工任務(wù)要在這個(gè)時(shí)期完成，因此，做好暖季施工組織對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)具有十分重要的意義。根據(jù)寒區(qū)氣候的特點(diǎn)，一般將暖季分為早春化凍階段、雨季階段、初冬封凍階段三個(gè)階段，各階段施工特點(diǎn)如表1所示。

表1 暖季各階段施工環(huán)境特點(diǎn)

1.2.1 早春化凍階段

在寒區(qū)，3—4月氣溫回暖，冰雪逐漸消融，迎來春汛。春汛導(dǎo)流以及汛期渡凌成為此時(shí)施工的首要工作，要降低春汛對(duì)施工工作的影響，防止凌汛造成的冰塞、冰壩對(duì)堤防建筑的損壞。

1.2.2 雨季階段

7—8月寒區(qū)多降雨，此時(shí)恰逢工程填筑黏性土料和澆筑混凝土?xí)r期，大量降雨使得黏性土料含水量過大影響施工質(zhì)量；寒區(qū)夏季日間氣溫較高，應(yīng)注意骨料防曬保護(hù)，盡量將混凝土澆筑作業(yè)安排在夜晚進(jìn)行。

1.2.3 初冬封凍階段

11—12月寒區(qū)氣候干燥，地表開始凍結(jié)，道路運(yùn)輸便利暢通，此時(shí)可以進(jìn)行施工機(jī)具、材料等運(yùn)輸，利于降低運(yùn)輸成本。

2 寒區(qū)水利施工工程的管理機(jī)制探析

2.1 科學(xué)組織施工

在施工中充分考慮寒區(qū)冬季、暖季施工特點(diǎn)，結(jié)合氣溫、氣候變化，根據(jù)施工過程中存在的難題有針對(duì)性地采取應(yīng)對(duì)措施。以總工期為目標(biāo)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，科學(xué)合理地組織施工，施工前對(duì)施工條件進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，施工過程中對(duì)施工導(dǎo)流、主體工程施工、施工交通運(yùn)輸、施工總布置、總進(jìn)度，以及主要技術(shù)供應(yīng)計(jì)劃做出合理的設(shè)計(jì)安排，使人盡其才、物盡其用，在確保工程質(zhì)量過關(guān)的前提下，以最小的消耗獲取最大效益。

2.2 提高人員的專業(yè)素質(zhì)

提高施工、技術(shù)、管理人員專業(yè)素質(zhì)，加強(qiáng)其選拔、培訓(xùn)工作，提高施工隊(duì)伍整體的業(yè)務(wù)素質(zhì)和技術(shù)水平。從業(yè)人員水平素質(zhì)密切關(guān)系到施工質(zhì)量的好壞，提升其對(duì)新技術(shù)產(chǎn)品的掌握與運(yùn)用能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)各部門人員的敬業(yè)精神和責(zé)任感，保障工程施工質(zhì)量[9]。

2.3 建立可靠的通信系統(tǒng)

寒區(qū)水利工程的施工受氣溫、氣候影響大，因此，建立完善通信系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握在建區(qū)域的水文氣象、水情、冰情動(dòng)態(tài)，做好水情、冰情的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作，降低施工條件的不確定性，減少事故災(zāi)害的發(fā)生。

2.4 優(yōu)化施工技術(shù)

依據(jù)寒區(qū)工程施工特點(diǎn)，引入適用該類地區(qū)的新型技術(shù)、設(shè)備，充分發(fā)揮新技術(shù)的效能，為水利工程建設(shè)做好輔助工作。目前針對(duì)寒區(qū)的土石壩瀝青混凝土防滲心墻低溫技術(shù)、露頂式弧門冬季運(yùn)行設(shè)計(jì)[10]等技術(shù)在許多寒區(qū)水利水電項(xiàng)目中得以應(yīng)用，大大提高了寒區(qū)施工技術(shù)水平，為寒區(qū)水利事業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

3 結(jié) 語

寒區(qū)施工條件復(fù)雜，寒區(qū)水利工程無論從工程規(guī)模的選擇、地基處理、預(yù)算成本的確定、壽命周期的確定，還是施工方案的設(shè)計(jì)、施工進(jìn)度的安排、施工人員與機(jī)具選配都要受到很大的局限，這也是寒區(qū)水利發(fā)展一直較為落后的原因。研究寒區(qū)水利的特點(diǎn)，解決施工管理過程中遇到的問題，對(duì)于寒區(qū)水利未來的發(fā)展具有十分重要的意義。高寒地區(qū)的水利工程施工要靠科學(xué)合理的施工組織設(shè)計(jì)，以及嚴(yán)格的管理方法，還要有高強(qiáng)的技術(shù)手段,雖然我們?cè)趯?shí)踐中取得一些行之有效的經(jīng)驗(yàn),但尚有不少差距,仍需經(jīng)過不斷探索和總結(jié)，才能取得更大成績(jī)。