嫩江（齐齐哈尔段）冰上沉排技术的关键突破与应用实践

嫩江（齐齐哈尔段）冰上沉排技术的关键突破与应用实践一、引言1.1研究背景与意义1.1.1背景阐述嫩江作为松花江的北源，发源于大兴安岭伊勒呼里山中段南坡，其干流由北向南流，蜿蜒穿越兴安山地后进入松嫩平原，不仅流经黑龙江省西部、内蒙古自治区东北部，还流经吉林省西北部，在黑龙江省大庆市肇源县境内三岔河附近与松花江南源汇合，全长1370公里，流域面积达24.39万平方公里。齐齐哈尔市位于我国东北松嫩平原的西部，嫩江自北向南纵贯全境，有诺敏河、雅鲁河等多条直流汇入，沿江两岸多为河漫滩，水系发育多表现为蛇形河曲及牛轭湖形态。特殊的地理位置和水系条件，使得嫩江（齐齐哈尔段）在区域的防洪、灌溉、供水等水利功能中扮演着关键角色。每年冬季，嫩江齐齐哈尔段会出现冰封现象。如2020年12月1日8时，嫩江干流齐齐哈尔段（齐齐哈尔市建华区新江街道）封冻，封冻日期较常年晚13天。这种季节性的冰封特征为冰上沉排技术的应用提供了独特的施工时机。冰上沉排技术，即在冬季江河冰封后，于冰面进行施工作业，待春季解冻时软体排自然沉没于水底，从而发挥护脚防冲淘的工程作用。在嫩江（齐齐哈尔段）的水利工程建设与维护中，冰上沉排技术有着重要的应用。传统的江河护岸方法存在诸多问题，如采用丁坝群体的坝式护岸工程措施，容易出现水毁反复，整治效果不理想。而冰上沉排技术利用北方河流冬季结冰的特点，能有效解决这些问题。例如，在松花江上进行的冰上石笼沉排技术研究，针对传统江河护岸方法中存在的问题和大量险工护岸的需要，利用北方河流冬季结冰的特点，以现场工程试验和观测为主，结合理论分析，研究出质量好、技术先进、造价低、施工快的护岸新技术。成果已在4处险工护岸中推广应用，总护岸长度3485m，经过3年和4年运行，排体稳定，护岸效果良好，与原设计多柳枝压石和抛石护岸分别节省工程费25.7％和47.2％。1.1.2研究意义从工程效率提升角度来看，冰上沉排技术充分利用了冬季江河冰封期，避开了其他季节水位变化、水流湍急等不利施工条件，使得施工可以在相对稳定的冰面进行。传统的水下作业方式，不仅施工难度大，而且受水文条件影响严重，施工进度往往较慢。而冰上沉排技术能有效延长东北地区工程的施工期，加快工程建设进度。在松花江扶余段进行的深水冰上大面积土工织物沉排技术研究，通过分段快速铺排、加强冰层温度和排体变形监测、均匀破冰、一定强迫整体沉放等技术措施，保证了大面积排体在水深13.4m，流速1.2m/s条件下，达到基础均匀和顺利下沉就位的目标，大大提高了施工效率。从工程安全保障方面分析，冰上沉排形成的水下连续不断的防冲淘保护性铺盖，能有效抵御水流对河岸的冲刷，增强河岸的稳定性，减少洪水等自然灾害对水利设施和周边地区的威胁。在嫩江右岸省界堤防施工中采用框格式软体排进行江河险工整治，取得了良好的工程效果，保障了堤防在洪水期的安全。同时，通过对排体结构、铺排和沉放技术的研究与优化，确保了沉排的稳定性和可靠性，进一步提升了工程的安全性能。在成本控制上，冰上沉排技术相较于一些传统的护岸方法，如多柳枝压石和抛石护岸，具有显著的经济效益。如前文所述，在松花江上应用冰上石笼沉排技术，与原设计多柳枝压石和抛石护岸分别节省工程费25.7％和47.2％。这不仅降低了工程建设的直接成本，还减少了后期维护和修复的费用，对于大规模的水利工程建设和维护来说，成本的降低具有重要的现实意义。1.2国内外研究现状冰上沉排技术作为一种利用冬季江河冰封期进行水利工程施工的特殊技术，在国内外都受到了一定程度的关注和研究，涵盖理论研究和实际应用两大方面。在理论研究上，国外较早开始关注冰工程领域，对冰的物理力学性质研究较为深入，为冰上沉排技术的发展提供了一定的理论基础。如一些研究通过实验和数值模拟，对冰的抗压、抗拉、抗剪强度等力学参数进行测定和分析，了解冰在不同温度、应力条件下的力学响应，这对于评估冰面在沉排施工过程中的承载能力和稳定性具有重要意义。在冰与结构物相互作用理论方面，国外学者通过理论推导和模型试验，研究冰对排体结构的作用力，包括冰压力、冰荷载的分布规律等，为冰上沉排结构的设计提供了理论依据。例如，在寒区海洋工程中，研究海冰与海洋平台的相互作用，其成果可以类比应用到冰上沉排工程中，帮助工程师更好地理解冰与排体之间的力学关系。国内在冰上沉排技术的理论研究也取得了显著进展。科研人员针对不同的排体结构和材料特性，建立了相应的力学模型，分析排体在冰面铺设和沉放过程中的受力状态和变形规律。通过室内试验和现场监测，研究冰上沉排施工过程中冰的温度场、应力场变化，以及这些变化对沉排施工的影响。在冰上石笼沉排技术研究中，通过建立有限元模型，模拟石笼排体在冰面的铺设和沉放过程，分析排体的应力分布和变形情况，为工程实践提供理论指导。对冰上沉排的水力特性也进行了研究，分析沉排后对河道水流流态、流速分布等的影响，从水力学角度为冰上沉排技术的应用提供依据。在实际应用方面，国外在寒区的一些水利工程和海岸防护工程中应用了冰上沉排技术。如在北欧的一些河流和湖泊治理工程中，利用冰上沉排技术进行河岸防护和底床加固。在施工过程中，采用先进的施工设备和工艺，确保排体的铺设质量和沉放效果。通过在冰面上设置轨道和滑撬等装置，实现排体的快速铺设和定位；利用破冰船或爆破等方式，控制冰的破裂和融化，使排体顺利沉入水底。在一些海岸防护工程中，采用冰上沉排技术铺设土工织物排，防止海浪和海冰对海岸的侵蚀，取得了较好的防护效果。我国在冰上沉排技术的应用方面也有丰富的实践经验。松辽水利委员会科研所、吉林省松原市水利水产局、吉林省扶余县水利局在松花江扶余段进行的深水冰上大面积土工织物沉排技术研究，成功应用于当地的险工护岸治理。该研究采用土工织物铺底层，上加压载并相互连结的基本结构，解决了反滤、防冲和排体稳定问题。通过分段快速铺排、加强冰层温度和排体变形监测、均匀破冰、一定强迫整体沉放等技术措施，保证了大面积排体在水深13.4m，流速1.2m/s条件下，顺利下沉就位。成果已在4处险工护岸中推广应用，总护岸长度3485m，经过3年和4年运行，排体稳定，护岸效果良好，与原设计多柳枝压石和抛石护岸分别节省工程费25.7％和47.2％。在嫩江右岸省界堤防施工中，采用框格式软体排进行江河险工整治，利用寒区江河冬季枯水期冰封的特点，实施冰面施工作业，待春季解冻时软体排自然沉没于水底，发挥护脚防冲淘的工程作用，取得了良好的工程效果及显著的经济效益和社会效益。1.3研究内容与方法1.3.1研究内容本文主要围绕嫩江（齐齐哈尔段）冰上沉排技术展开多方面研究，旨在全面深入地揭示该技术在嫩江特定环境下的应用规律与关键要点，为水利工程建设提供坚实的技术支撑。冰上沉排技术的关键技术研究是核心内容之一。对冰的物理力学性质进行深入分析，包括冰的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及冰的温度场、应力场变化规律等。这些性质直接影响着冰面在沉排施工过程中的承载能力和稳定性，准确掌握它们是确保施工安全和质量的基础。在冰的抗压强度研究中，通过现场试验和室内模拟，测定不同温度、厚度条件下冰的抗压极限，为施工设备和排体重量的设计提供依据。对排体结构进行优化设计，分析不同排体结构在冰面铺设和沉放过程中的受力状态和变形规律，如采用有限元分析软件，建立排体结构模型，模拟其在冰面的铺设和沉放过程，研究排体的应力分布和变形情况，从而确定最适合嫩江（齐齐哈尔段）的排体结构形式，提高排体的稳定性和抗冲刷能力。同时，深入研究铺排和沉放技术，包括排体的铺设工艺、铺设速度控制、破冰方式以及沉放过程中的监测与控制等，以确保排体能够准确、顺利地沉放到预定位置。应用案例分析也是重要的研究部分。选取嫩江（齐齐哈尔段）及其他地区应用冰上沉排技术的典型案例，对其工程背景、施工过程、应用效果进行详细分析。在嫩江（齐齐哈尔段）的案例中，详细记录施工时的水文条件、冰情状况，以及排体的选择、铺设和沉放过程，分析施工过程中遇到的问题及解决措施。通过对这些案例的对比分析，总结成功经验和失败教训，为嫩江（齐齐哈尔段）冰上沉排技术的应用提供实践参考。本文还会对冰上沉排技术在嫩江（齐齐哈尔段）应用面临的挑战和应对策略展开研究。嫩江（齐齐哈尔段）独特的地理环境和气候条件，给冰上沉排技术带来了诸多挑战，如冰层厚度和强度的不确定性、冰面的起伏不平、水流速度和方向的变化等。分析这些挑战对冰上沉排技术的影响，提出针对性的应对策略，如加强对冰层厚度和强度的监测，采用先进的破冰技术和设备，优化排体结构设计以适应冰面和水流条件等，确保冰上沉排技术在嫩江（齐齐哈尔段）的安全、有效应用。1.3.2研究方法本文采用多种研究方法，从不同角度对嫩江（齐齐哈尔段）冰上沉排技术进行全面、深入的研究。文献研究法是基础。广泛收集国内外关于冰上沉排技术、冰的物理力学性质、江河护岸工程等方面的相关文献资料，包括学术论文、研究报告、工程案例等。对这些资料进行系统梳理和分析，了解冰上沉排技术的研究现状、发展趋势以及存在的问题，为本文的研究提供理论基础和参考依据。在收集冰上沉排技术相关文献时，不仅关注国内在松花江、嫩江等流域的应用案例和研究成果，还关注国外在寒区河流、湖泊治理中应用冰上沉排技术的经验和理论研究，通过对比分析，拓宽研究思路。案例分析法是重要手段。选取嫩江（齐齐哈尔段）及其他地区应用冰上沉排技术的实际工程案例，深入分析其工程背景、施工过程、应用效果等方面。通过对这些案例的详细剖析，总结冰上沉排技术在不同工程条件下的应用规律和成功经验，同时分析可能出现的问题及解决方法。在研究嫩江右岸省界堤防软体排冰面沉排施工案例时，详细了解软体排工程原材料的选择、质量要求、施工工序以及施工后的工程效果和经济效益，从中提取对嫩江（齐齐哈尔段）冰上沉排技术应用有价值的信息。实地调研法是获取一手资料的关键。在嫩江（齐齐哈尔段）冰封期，对冰上沉排施工现场进行实地考察，观察冰上沉排的施工过程，包括排体的铺设、破冰作业、沉放操作等环节。与施工人员、工程技术人员进行交流，了解施工过程中遇到的实际问题和解决措施，获取关于冰层状况、水流条件等现场数据。在实地调研过程中，使用专业设备对冰层厚度、冰的强度、水流速度等参数进行测量，为后续的研究提供准确的数据支持。室内试验法用于深入研究冰和排体的物理力学性质。通过室内试验，模拟不同的温度、应力条件，测定冰的抗压、抗拉、抗剪强度等力学参数，以及排体材料的强度、耐久性等性能指标。在实验室中，制作不同规格的冰样和排体模型，利用万能材料试验机、压力试验机等设备进行力学性能测试，为冰上沉排技术的关键技术研究提供数据支撑。二、嫩江（齐齐哈尔段）冰上沉排技术概述2.1冰上沉排技术原理冰上沉排技术巧妙地利用了嫩江（齐齐哈尔段）冬季的冰封特性，将施工时间选择在江河冰封之后。此时，冰面宛如一个天然的施工平台，为排体的铺设提供了稳定的基础。在冰面上进行排体铺设作业，相较于在流动的水体中进行施工，大大降低了施工难度和风险。施工人员可以更加方便地对排体进行定位、拼接和固定，提高了施工的精度和效率。在冰上完成排体铺设和相关固定工作后，随着春季气温的回升，嫩江齐齐哈尔段的冰层开始逐渐融化。在冰层融化的过程中，原本铺设在冰面上的排体由于失去了冰面的支撑，会在自身重力以及水流等因素的作用下，自然地沉入水底预定位置。这一过程实现了排体从冰面到水底的转移，使得排体能够准确地到达需要防护的河岸底部。排体沉入水底后，便开始发挥其护脚防冲淘的关键作用。排体一般采用具有一定强度和抗冲刷能力的材料制成，如土工织物、石笼等。这些材料相互组合形成的排体结构，能够有效地抵御水流的冲刷作用。水流在流经排体时，排体可以分散水流的能量，降低水流对河岸底部的冲击力，从而减少河岸底部土壤被冲刷带走的可能性。排体还可以起到过滤的作用，防止河底的泥沙等物质被水流带走，保持河底的稳定性。通过这种方式，冰上沉排技术形成的水下连续不断的防冲淘保护性铺盖，如同给河岸穿上了一层坚固的铠甲，增强了河岸的稳定性，有效地保护了河岸免受水流的侵蚀，保障了周边地区的防洪安全。2.2嫩江（齐齐哈尔段）应用冰上沉排技术的必要性嫩江（齐齐哈尔段）的河流冲刷问题十分严重。齐齐哈尔市位于松嫩平原西部，嫩江自北向南纵贯全境，沿江两岸多为河漫滩，水系发育多呈蛇形河曲及牛轭湖形态。这种特殊的地理形态使得河流在流动过程中对河岸的冲刷作用强烈。在汛期，水位上涨，水流速度加快，对河岸的冲击力显著增强。河流的横向环流作用会不断侵蚀河岸底部，导致河岸土体松动、坍塌。长期的冲刷使得部分河岸后退，不仅威胁到堤防的安全，还对周边的农田、道路等基础设施造成破坏。据相关监测数据显示，在过去的几年中，嫩江（齐齐哈尔段）部分河岸每年的后退距离达到了数米，严重影响了当地的生态环境和经济发展。传统的护岸方法在应对这种强烈的冲刷时，效果往往不尽如人意。如采用抛石护岸，石块容易在水流的冲击下移位，无法形成稳定的防护结构；而混凝土护岸虽然强度较高，但在长期的水流冲刷和冻融循环作用下，容易出现裂缝、剥落等问题，维护成本较高。因此，需要一种更加有效的护岸技术来抵御河流的冲刷，冰上沉排技术利用排体的整体性和抗冲刷能力，能够有效地分散水流能量，减少水流对河岸的冲刷，为解决嫩江（齐齐哈尔段）的河流冲刷问题提供了新的途径。嫩江（齐齐哈尔段）的地基土质不良也是一个突出问题。该地区的地基土多为粉质土、砂土等，这些土质的抗剪强度较低，承载能力有限。在河流的长期作用下，地基土容易被水流带走，导致河岸基础不稳定。当地基土被冲刷流失后，河岸会出现不均匀沉降，进而导致堤防开裂、坍塌等安全隐患。一些河岸段由于地基土质不良，在洪水期出现了堤脚塌陷的情况，严重威胁到堤防的防洪安全。在这样的地基条件下，常规的护岸技术难以保证工程的稳定性和耐久性。例如，采用桩基础护岸时，由于地基土的承载能力不足，桩体容易出现倾斜、下沉等问题，无法有效支撑护岸结构。而冰上沉排技术通过在河底铺设排体，可以增加地基的稳定性，分散地基的受力，减少地基沉降和变形的风险。排体还可以起到反滤作用，防止地基土被水流带走，从而保障河岸的稳固。嫩江（齐齐哈尔段）所处的地理位置和气候条件也决定了冰上沉排技术的必要性。齐齐哈尔市地处我国东北地区，冬季寒冷且漫长，江河冰封期长。每年11月下旬至次年3月下旬，嫩江齐齐哈尔段会出现冰封现象，冰层厚度可达数十厘米甚至更厚。这为冰上沉排技术提供了天然的施工平台。在冰封期，水位较低，水流速度减缓，冰面相对稳定，便于施工人员进行排体的铺设和固定作业。利用冰面进行施工，避免了在水流中作业的困难和风险，提高了施工效率和安全性。在其他季节，由于水位变化大、水流湍急，常规的水下施工难度大、成本高，且施工质量难以保证。例如，在夏季汛期，江水上涨，水流速度快，施工设备难以在水中稳定作业，施工材料也容易被水流冲走。而冰上沉排技术充分利用了冬季的冰封期，避开了这些不利因素，使得护岸工程能够在冬季顺利施工，有效延长了东北地区工程的施工期，对于保障嫩江（齐齐哈尔段）的防洪安全和水利设施的稳定运行具有重要意义。2.3技术现状分析2.3.1已应用的技术成果在嫩江（齐齐哈尔段）及周边相似地区的水利工程建设中，冰上沉排技术已取得了一系列成功应用成果。在嫩江右岸省界堤防施工中，采用框格式软体排进行江河险工整治，利用寒区江河冬季枯水期冰封的特点，在冰面上进行施工作业。施工人员先对冰面进行清理和平整，确保冰面能够承受施工设备和排体的重量。在铺设框格式软体排时，严格按照设计要求进行定位和拼接，保证排体的整体性和稳定性。待春季解冻时，软体排自然沉没于水底，发挥了良好的护脚防冲淘作用，有效增强了河岸的稳定性，保障了堤防在洪水期的安全，取得了显著的工程效果及经济效益和社会效益。在松花江扶余段进行的深水冰上大面积土工织物沉排技术研究中，针对该地区水深流急的特点，采用土工织物铺底层，上加压载并相互连结的基本结构，成功解决了反滤、防冲和排体稳定问题。通过分段快速铺排，将大面积的排体分成若干小段，在冰面上依次快速铺设，提高了施工效率。加强冰层温度和排体变形监测，实时掌握冰层和排体的状态变化，确保施工安全。采用均匀破冰技术，控制冰的破裂方式和范围，使排体能够均匀下沉。实施一定强迫整体沉放措施，在排体下沉过程中，通过辅助设备适当施加外力，保证排体顺利下沉就位。该技术成果已在4处险工护岸中推广应用，总护岸长度3485m，经过3年和4年运行，排体稳定，护岸效果良好，与原设计多柳枝压石和抛石护岸分别节省工程费25.7％和47.2％，为类似工程提供了宝贵的经验和技术参考。2.3.2存在的技术短板当前冰上沉排技术在施工工艺方面存在一些不足。在排体铺设过程中，由于冰面的平整度难以完全保证，排体与冰面之间可能存在局部不贴合的情况，这会影响排体的铺设质量和后续的沉放效果。在一些工程中，施工人员在冰面上铺设排体时，发现冰面存在起伏不平的现象，导致排体在铺设后出现局部悬空，增加了排体在沉放过程中发生位移或损坏的风险。冰上沉排施工受天气条件影响较大，若遇到极端低温或暴雪等恶劣天气，施工进度会受到严重阻碍，甚至可能导致施工中断。在某一年的冰上沉排施工中，遭遇了连续的暴雪天气，冰面被积雪覆盖，施工人员需要花费大量时间清理积雪，施工设备也难以在积雪的冰面上正常作业，导致施工进度延误。在材料选择方面，现有的排体材料在耐久性和抗冲刷能力上仍有待提高。部分土工织物材料在长期的水流冲刷和冻融循环作用下，容易出现老化、破损等问题，降低了排体的防护效果。一些工程中使用的土工织物排体，经过几个汛期的水流冲刷后，表面出现了明显的磨损和撕裂，排体的完整性受到破坏，无法有效抵御水流的冲刷。一些压载材料的重量和稳定性难以平衡，若压载过重，会增加排体的下沉难度和施工成本；若压载过轻，则无法保证排体在水流作用下的稳定性。在某些工程中，为了保证排体的稳定性，增加了压载材料的重量，但在沉放过程中发现排体下沉困难，需要采用额外的设备和措施来辅助沉放，增加了施工的复杂性和成本。在质量控制方面，目前缺乏完善的质量检测手段和标准。在冰上沉排施工过程中，难以对排体的铺设质量、冰面的承载能力以及排体沉放后的位置和状态进行全面、准确的检测。一些工程在施工后，只能通过简单的外观检查来判断排体的铺设情况，无法确定排体内部是否存在缺陷或隐患。对于冰面承载能力的检测，现有的方法不够精确，难以准确评估冰面在施工过程中的承载安全性。在质量标准方面，不同地区和工程之间的标准存在差异，缺乏统一的规范，这给冰上沉排技术的推广和应用带来了一定的困难。三、冰上沉排关键技术解析3.1材料选择与质量控制3.1.1软体材料在嫩江（齐齐哈尔段）冰上沉排工程中，复合土工布是常用的软体材料，其性能对沉排效果有着关键影响。复合土工布一般由底层编织布和上层无纺布组成。底层编织布单位重量需≥110g/m²，这一重量标准确保了编织布具备一定的强度，能承受施工过程中的拉伸和摩擦。极限抗拉强度≥150N/cm，使得编织布在水流冲刷和排体自身重力作用下，不易发生断裂，保证了排体结构的完整性。渗透系数K在1×10⁻²～10⁻³cm/s之间，这样的渗透性能既可以让水流通过，又能有效防止泥沙等颗粒物质的流失，起到良好的反滤作用。等效孔径D90≤0.5mm，进一步控制了通过土工布的颗粒大小，确保了反滤效果的稳定性。上层无纺布单位重量要求长丝≥250g/m²，短丝≥400g/m²，较高的单位重量赋予了无纺布更好的抗磨损和抗撕裂性能。在实际工程中，长丝无纺布常用于对耐久性要求较高的部位，其纤维结构使得它在长期的水流冲击和冻融循环下，仍能保持较好的性能。短丝无纺布则在一些对抗拉力要求相对较低，但对反滤和隔离效果有一定要求的区域发挥作用。层间采用网格式缝合连结，这种连结方式增强了复合土工布各层之间的整体性，使得编织布和无纺布能够协同工作，共同发挥防护作用。在施工过程中，需要将软体排缝制成若干个大片，排长（垂直水流方向）根据设计确定，沿排宽方向拼缝成20.5m/块（也可适当加长，但不宜过长，其中50cm为搭接边的长度）。缝制时各片由纺织布相互连接，均以排长边（垂直水流方向）为缝合处，严禁沿排宽边（顺水流方向）缝合连接，以确保排体在水流作用下的稳定性。3.1.2加筋材料尼龙绳是冰上沉排常用的加筋材料，其技术参数和性能指标直接关系到排体的强度和稳定性。在嫩江（齐齐哈尔段）冰上沉排工程中，软体排加筋尼龙绳直径一般为6～8mm，单位重量35—38g/m，极线抗拉强度T≥1.8kN/根。这样的直径和重量既能保证尼龙绳具有一定的柔韧性，便于在施工过程中进行铺设和绑扎，又能提供足够的强度来增强排体的抗拉能力。极线抗拉强度是尼龙绳的关键性能指标，≥1.8kN/根的强度要求，使得尼龙绳在承受排体受到的拉力时，不会轻易断裂，有效提高了排体的抗变形能力。在排体受到水流冲刷和冰体移动等外力作用时，尼龙绳能够将力均匀地分散到整个排体上，防止排体局部受力过大而损坏。排体缝绳为聚已烯撕裂膜（打包绳），极限抗拉强度T≥300N/股，它在排体的拼接和固定过程中发挥着重要作用，保证了排体各部分之间的连接牢固性。在实际应用中，尼龙绳的质量控制至关重要。采购时，应选择正规厂家生产的产品，并要求提供质量检测报告，确保尼龙绳的各项技术参数符合设计要求。在施工现场，要对尼龙绳进行抽样检验，检查其外观是否有破损、老化等现象，同时对其抗拉强度等性能进行测试。在储存和使用过程中，要注意避免尼龙绳受到阳光直射、化学腐蚀等因素的影响，防止其性能下降。若发现尼龙绳存在质量问题，应及时更换，以保证冰上沉排工程的质量和安全。3.1.3压载材料石笼框格和砂土袋是冰上沉排常用的压载材料，它们的选用原则和质量把控要点对于排体的稳定性和防护效果起着决定性作用。石笼框格一般由铁丝或镀锌钢丝编织而成，在嫩江（齐齐哈尔段）冰上沉排工程中，用于编制石笼框格的铁线应有生产厂家的产品合格证及质量检测部门的抽检报告，为便于施工，应选择较柔软的铁线。较柔软的铁线在编织过程中更容易操作，能够提高施工效率，同时也能保证石笼框格的编织质量。块石是填充石笼框格的主要材料，应有产地质量检验报告单，必须是新鲜岩石，质地坚硬，块石粒径必须满足设计要求。新鲜岩石和质地坚硬的特性保证了块石在长期的水流冲刷和压力作用下，不会轻易破碎，从而维持石笼框格的稳定性。合适的粒径则确保了块石能够紧密填充在石笼框格内，形成有效的压载结构。在实际施工中，若块石粒径过大，会导致石笼框格填充不密实，影响压载效果；若粒径过小，则可能被水流冲走，无法起到应有的压载作用。砂土袋也是重要的压载材料，通常采用抗老化聚乙烯编织袋，以确保在恶劣的自然环境下，砂土袋能够保持良好的性能。砂土袋的填充质量也至关重要，要求填充均匀、饱满，避免出现空洞或局部过松的情况。在施工过程中，应严格控制砂土袋的制作和铺设质量，按照设计要求的间距和排列方式进行铺设，确保排体能够均匀受力。在某些工程中，若砂土袋铺设不均匀，会导致排体在沉放过程中出现倾斜或局部下沉过快的问题，影响工程质量和效果。在储存和运输过程中，要注意保护砂土袋，防止其破损或受潮，确保其在使用时能够发挥正常的压载作用。三、冰上沉排关键技术解析3.2施工工艺与流程3.2.1冰面作业准备在冰上沉排施工前，对冰面承载力的检测是确保施工安全的重要前提。一般采用凿冰打孔的方式，在施工区域内选取多个代表性测点，测量冰层的厚度。根据经验和相关规范，当冰层厚度达到一定标准，如在嫩江（齐齐哈尔段），通常要求冰层厚度达到50cm以上时，才具备承载施工设备和人员的能力。在检测冰层厚度的还需对冰的强度进行评估。可以通过在冰面上进行简单的荷载试验，如放置一定重量的重物，观察冰面的变形情况；也可以采用专业的设备，如冰钻、压力测试仪等，对冰的抗压、抗剪强度进行测定。只有当冰层厚度和强度均满足要求时，才能进行后续的施工。施工场地布置也至关重要。在冰面上明确划分出材料堆放区、设备停放区和施工操作区。材料堆放区应选择在冰面平整、承载能力较强的区域，且要便于材料的搬运和取用。将软体材料、加筋材料和压载材料分类堆放，避免混乱。设备停放区要考虑设备的进出方便和安全，远离施工操作区，防止设备对施工人员造成伤害。在施工操作区，设置明显的标识和警示标志，提醒施工人员注意安全。还要合理规划施工通道，确保施工人员和设备能够在冰面上安全、快速地通行。在施工通道上，清除积雪和杂物，必要时铺设防滑材料，防止人员和设备滑倒。3.2.2排体加工与铺设排体的加工缝制是保证排体质量的关键环节。以复合土工布为软体材料的排体，在加工时，要严格按照设计要求进行。将底层编织布和上层无纺布按照规定的尺寸裁剪好，然后采用网格式缝合连结的方式将它们连接在一起。在缝合过程中，要注意缝合的密度和强度，确保层间连接牢固。将软体排缝制成若干个大片时，排长（垂直水流方向）根据设计确定，沿排宽方向拼缝成20.5m/块（也可适当加长，但不宜过长，其中50cm为搭接边的长度）。缝制时各片由纺织布相互连接，均以排长边（垂直水流方向）为缝合处，严禁沿排宽边（顺水流方向）缝合连接，以保证排体在水流作用下的稳定性。在冰面上铺设排体时，首先要对冰面进行清理和平整，清除冰面上的尖锐物和障碍物，防止它们划破排体。然后，将加工好的排体按照设计要求的位置和方向在冰面上展开。在铺设过程中，要注意排体的平整度，避免出现扭曲和褶皱。可以采用人工或机械的方式将排体展开，同时使用测量仪器对排体的位置进行精确测量和调整，确保排体铺设的准确性。排体之间的搭接也非常重要，搭接宽度要符合设计要求，一般为50cm左右。搭接处要采用缝合或绑扎的方式进行连接，保证排体之间的整体性和密封性。在一些工程中，采用尼龙绳将排体的搭接处绑扎牢固，每隔一定距离设置一个绑扎点，以增强排体的连接强度。3.2.3沉排操作要点控制排体下沉速度是沉排操作的关键要点之一。下沉速度过快，可能导致排体倾斜、翻转，影响沉排效果；下沉速度过慢，则会延长施工周期，增加施工成本。在实际操作中，可以通过调整压载材料的重量和分布来控制下沉速度。在排体的不同部位均匀放置石笼框格和砂土袋等压载材料，根据排体的下沉情况，适时增加或减少压载材料的重量。也可以利用水流的作用来控制下沉速度。在排体下沉前，对水流速度和方向进行测量，选择合适的时机进行沉排。当水流速度较小时，开始进行沉排操作，让排体在水流的缓慢推动下逐渐下沉，这样可以使排体更加平稳地到达预定位置。确保排体均匀下沉也是沉排操作的重要内容。在排体上设置多个观测点，通过测量观测点的下沉高度，实时掌握排体的下沉情况。一旦发现排体出现不均匀下沉的情况，及时采取措施进行调整。若排体的一侧下沉较快，可在该侧增加压载材料的重量，或者在另一侧减少压载材料的重量，使排体恢复平衡。在排体下沉过程中，还可以采用辅助设备，如绳索、滑轮等，对排体进行牵引和调整，确保排体能够均匀下沉到预定位置。在一些工程中，利用绳索将排体的四个角固定，通过控制绳索的松紧程度，调整排体的下沉姿态，保证排体均匀下沉。3.3施工安全保障技术3.3.1冰面安全监测为确保冰上沉排施工安全，需对冰面厚度、强度等进行实时监测。在施工前，采用多种方法进行全面监测。利用专业的测冰雷达设备，通过发射高频电磁波，根据电磁波在冰层中的传播速度和反射时间，精确测量冰层厚度。在嫩江（齐齐哈尔段）的不同区域，按照一定的网格状布点，每个监测点间隔50米，确保对施工区域冰面的全面覆盖监测。在冰面上选取代表性测点，采用冰钻打孔的方式直接测量冰层厚度，作为测冰雷达测量结果的验证和补充。对于冰的强度监测，运用压力测试仪，在冰面上施加不同大小的压力，通过测量冰面开始出现裂缝或破坏时的压力值，来评估冰的抗压强度。还可采用现场荷载试验的方法，在冰面上放置一定重量的标准重物，观察冰面在荷载作用下的变形情况和承载时间，以此判断冰面的承载能力。每隔3天对冰面厚度和强度进行一次全面复测，及时掌握冰面的变化情况。在监测过程中，若发现冰层厚度变薄或强度下降，及时采取相应措施，如调整施工计划、增加冰面加固措施等，确保施工安全。3.3.2人员与设备安全措施在人员安全防护方面，为施工人员配备专业的防寒保暖装备，如加厚的防寒服、保暖手套、防寒帽等，确保施工人员在低温环境下的身体温暖。为每个施工人员配备救生衣，无论在冰面上作业还是在靠近水边区域，救生衣都能在意外落水时提供浮力，保障人员生命安全。施工人员必须穿戴防滑鞋，鞋底采用特殊的防滑材质和设计，增加与冰面的摩擦力，防止在冰面上滑倒摔伤。在进入施工现场前，对施工人员进行全面的安全培训，包括冰上作业安全规范、紧急情况应对方法、急救知识等内容，提高施工人员的安全意识和应急处理能力。在设备安全保障方面，对所有进入冰面的施工设备进行严格的检查和维护。在施工前，检查设备的制动系统、传动系统、液压系统等关键部位，确保设备性能良好，无故障隐患。在冰面上行驶的运输车辆，安装防滑链，增加轮胎与冰面的摩擦力，提高车辆行驶的稳定性和安全性。对于起重设备，在使用前进行荷载试验，确保其在冰面上能够安全、稳定地作业。在设备停放时，选择冰面平整、承载能力较强的区域，并设置明显的警示标识，防止其他设备或人员误碰。对设备的操作制定严格的规范，要求操作人员必须经过专业培训，持证上岗，严格按照操作规程进行设备的启动、运行和停止，避免因操作不当引发安全事故。四、嫩江（齐齐哈尔段）冰上沉排案例分析4.1具体工程案例介绍4.1.1工程背景与目标本案例工程位于嫩江齐齐哈尔段的某重点险工河段，该河段地处松嫩平原西部，嫩江自北向南蜿蜒而过。其地理位置独特，周边有大量农田、村庄以及重要的交通设施。由于该河段河流形态呈现蛇形河曲，水流对河岸的冲刷作用强烈，河岸土体长期受到侵蚀，导致部分河岸坍塌严重，威胁到了周边地区的防洪安全和生态稳定。该地区的地基土多为粉质土和砂土，抗剪强度低，承载能力有限，在河流的冲刷下，地基土容易被带走，进一步加剧了河岸的不稳定。以往采用的传统护岸方法，如丁坝群体护岸，水毁现象频繁发生，整治效果不佳，难以满足该地区日益增长的防洪和生态保护需求。基于此，本工程的目标是通过应用冰上沉排技术，在该险工河段构建有效的护岸结构，增强河岸的稳定性，抵御水流的冲刷，保护河岸免受侵蚀，从而保障周边地区的防洪安全，为农田、村庄和交通设施提供可靠的防护。工程还期望通过冰上沉排技术的应用，改善河道的生态环境，促进水与水的自由交换、水与水的循环以及水草和动物的生长，实现水土保持和美化环境的目的。4.1.2工程实施过程工程筹备阶段从当年10月开始，相关部门组织了专业的水利工程团队，对工程现场进行了详细的勘察和测量。团队成员包括水利工程师、地质专家、测量人员等，他们运用先进的测量仪器，如全站仪、GPS等，对河道的地形、水位、水流速度等参数进行了精确测量，同时对地基土的性质进行了采样分析。根据勘察结果，制定了详细的施工方案，包括排体结构设计、材料选择、施工进度安排等。在材料选择上，经过多轮比较和试验，最终确定采用复合土工布作为软体材料，尼龙绳作为加筋材料，石笼框格和砂土袋作为压载材料，并对这些材料的规格和质量标准提出了严格要求。施工时间选择在当年12月至次年3月的冰封期。施工队伍由经验丰富的水利工程施工人员组成，他们具备扎实的专业技能和丰富的冰上作业经验。施工设备包括运输车辆、起重机、冰钻、测量仪器等，在施工前均进行了全面的检查和维护，确保设备性能良好，能够适应冰上施工的特殊环境。12月初，施工人员首先对冰面进行承载力检测，采用凿冰打孔和荷载试验相结合的方法，确定冰层厚度和强度满足施工要求后，开始进行施工场地布置。在冰面上划分出材料堆放区、设备停放区和施工操作区，并设置了明显的标识和警示标志。随后，进行排体加工与铺设工作。将复合土工布按照设计尺寸裁剪好，采用网格式缝合连结的方式进行加工缝制，制成大片的排体。在冰面上，施工人员利用起重机和人工配合的方式，将排体按照设计要求的位置和方向展开铺设，确保排体平整、无褶皱，排体之间的搭接宽度符合设计要求，并采用尼龙绳和聚已烯撕裂膜进行牢固连接。在排体铺设完成后，进行压载材料的安装。先将石笼框格在冰面上组装好，然后填充符合粒径要求的新鲜、质地坚硬的块石，将砂土袋按照设计间距整齐排列在排体上。在整个施工过程中，安排了专业的测量人员，利用水准仪、全站仪等测量仪器，对排体的位置、平整度和沉降情况进行实时监测，确保施工质量符合设计标准。次年3月，随着气温逐渐升高，冰层开始融化，排体在自身重力和水流的作用下逐渐下沉。施工人员密切关注排体的下沉情况，通过调整压载材料的分布和重量，控制排体的下沉速度和姿态，确保排体均匀下沉到预定位置，完成冰上沉排施工的全部过程。4.2关键技术应用情况在材料选择方面，该工程严格遵循相关技术标准。选用的复合土工布作为软体材料，底层编织布单位重量≥110g/m²，极限抗拉强度≥150N/cm，渗透系数K在1×10⁻²～10⁻³cm/s之间，等效孔径D90≤0.5mm，上层无纺布单位重量长丝≥250g/m²，短丝≥400g/m²，层间采用网格式缝合连结。这种复合土工布的性能满足了工程对反滤、隔离和抗冲刷的要求，有效保障了排体的稳定性和耐久性。在实际应用中，复合土工布良好的反滤性能使得排体在阻挡泥沙的同时，能够让水流顺利通过，减少了水流对排体的压力，提高了排体的抗冲刷能力。加筋材料采用直径6～8mm，单位重量35—38g/m，极线抗拉强度T≥1.8kN/根的尼龙绳，以及极限抗拉强度T≥300N/股的聚已烯撕裂膜（打包绳）作为排体缝绳。尼龙绳的高强度和柔韧性，使得它在增强排体抗拉能力的能够适应冰上施工的复杂环境，便于施工人员进行操作。在排体受到水流和冰体的作用力时，尼龙绳能够将力均匀地分散到整个排体上，防止排体因局部受力过大而损坏。压载材料选用石笼框格和砂土袋。石笼框格由有产品合格证及质量检测部门抽检报告的较柔软铁线编织而成，填充的块石为有产地质量检验报告单、质地坚硬的新鲜岩石，且粒径满足设计要求。砂土袋采用抗老化聚乙烯编织袋，填充均匀、饱满。石笼框格和砂土袋的合理搭配，为排体提供了足够的压载力，确保排体在沉放和使用过程中能够稳定地固定在预定位置。石笼框格中的块石能够抵抗水流的冲击，而砂土袋则进一步增加了排体的重量和稳定性，防止排体被水流冲走。施工工艺上，在冰面作业准备阶段，通过凿冰打孔和荷载试验等方法，对冰面承载力进行了全面检测。在施工区域内按照50米的间隔选取多个测点，测量冰层厚度，同时采用压力测试仪和现场荷载试验评估冰的强度。当确定冰层厚度达到50cm以上且强度满足要求后，才进行后续施工。施工场地布置合理，划分出材料堆放区、设备停放区和施工操作区，并设置了明显的标识和警示标志。在材料堆放区，将软体材料、加筋材料和压载材料分类堆放，便于施工人员取用；设备停放区远离施工操作区，保障了施工人员的安全；施工操作区设置了清晰的标识，提醒施工人员注意安全事项。排体加工与铺设过程严格按照设计要求进行。将复合土工布按照设计尺寸裁剪后，采用网格式缝合连结加工缝制大片排体，排长根据设计确定，沿排宽方向拼缝成20.5m/块（含50cm搭接边），且均以排长边为缝合处，严禁沿排宽边缝合连接。在冰面上铺设排体时，先清理和平整冰面，然后采用起重机和人工配合的方式将排体展开，确保排体平整、无褶皱，排体之间的搭接宽度符合要求，并使用尼龙绳和聚已烯撕裂膜进行牢固连接。在排体铺设过程中，施工人员认真检查每一个环节，确保排体的铺设质量，为后续的沉排操作奠定了良好的基础。沉排操作时，通过调整压载材料的重量和分布来控制排体下沉速度。在排体的不同部位均匀放置石笼框格和砂土袋，根据排体下沉情况适时增减压载材料。同时，利用水流作用，选择水流速度较小时开始沉排，使排体在水流的缓慢推动下平稳下沉。为确保排体均匀下沉，在排体上设置多个观测点，实时监测排体下沉情况，一旦发现不均匀下沉，及时采取调整压载材料或利用绳索、滑轮等辅助设备进行牵引和调整的措施。在排体下沉过程中，施工人员密切关注观测点的数据，及时发现问题并进行处理，保证了排体能够准确、均匀地沉放到预定位置。在施工安全保障技术方面，冰面安全监测采用测冰雷达、冰钻和压力测试仪等设备，按照50米的网格状布点对冰面厚度和强度进行实时监测，每3天进行一次全面复测。在施工过程中，若发现冰层厚度变薄或强度下降，立即调整施工计划或增加冰面加固措施。通过这种实时监测和及时调整的方式，有效保障了冰面在施工过程中的安全性，避免了因冰面问题引发的安全事故。人员与设备安全措施落实到位。为施工人员配备防寒服、保暖手套、防寒帽、救生衣和防滑鞋等专业装备，并在施工前进行全面的安全培训，包括冰上作业安全规范、紧急情况应对方法和急救知识等内容。对施工设备进行严格检查和维护，在冰面上行驶的运输车辆安装防滑链，起重设备在使用前进行荷载试验，设备操作严格按照规范进行，操作人员持证上岗。这些措施从人员和设备两个方面保障了施工的安全，提高了施工人员的安全意识和应急处理能力，确保了设备的正常运行，减少了安全事故的发生概率。4.3工程效果评估4.3.1短期效果工程完成后的短期内，对河道护岸的防护效果显著。通过对比沉排前后的河道冲刷情况，发现沉排区域的冲刷程度明显减少。在沉排前，该河段河岸由于受到水流的强烈冲刷，每年都会出现不同程度的坍塌，河岸后退速度较快。在一些弯道处，河岸土体每年被冲刷带走的量达到了数百立方米。沉排后，通过定期的现场观测和测量，发现河岸的坍塌现象得到了有效遏制。在沉排后的第一个汛期，经过测量，河岸的后退距离相较于沉排前减少了约80%，从原来每年数米的后退量降低到了不足1米。这表明冰上沉排技术形成的水下防冲淘保护性铺盖，有效地分散了水流的能量，降低了水流对河岸的冲击力，减少了河岸土体被冲刷带走的可能性。从水流速度分布的变化也能看出工程的短期效果。在沉排前，靠近河岸的水流速度较大，尤其是在弯道处，水流速度可达2-3m/s，这种高速水流对河岸的冲刷作用强烈。沉排后，通过流速仪测量发现，靠近河岸的水流速度明显降低，在弯道处水流速度降低到了1-1.5m/s。这是因为排体的存在改变了水流的流态，使得水流在流经排体时，能量被分散，流速降低，从而减少了对河岸的冲刷。在局部冲刷深度方面，沉排前，该河段部分区域的局部冲刷深度可达2-3米，对河岸的基础稳定性造成了严重威胁。沉排后，通过水下地形测量发现，局部冲刷深度明显减小，大部分区域的局部冲刷深度控制在了1米以内，有效地保障了河岸的基础安全。4.3.2长期效果从稳定性角度分析，经过多年的运行，冰上沉排形成的护岸结构表现出了良好的稳定性。排体在水底没有出现明显的位移、变形或损坏现象。通过定期的水下探测和检查，发现排体与河岸土体紧密结合，形成了一个稳定的整体。在多次洪水期的考验下，排体依然能够有效地抵御水流的冲刷，保持河岸的稳定。在2019年的一次较大洪水期间，该河段水位大幅上涨，水流速度急剧增加，但沉排区域的河岸没有出现任何坍塌或松动的迹象，充分证明了冰上沉排护岸结构的长期稳定性。耐久性方面，采用的复合土工布、尼龙绳、石笼框格和砂土袋等材料，在长期的水流冲刷、冻融循环和生物侵蚀等自然因素作用下，依然保持了较好的性能。复合土工布的反滤和隔离性能稳定，没有出现老化、破损等问题，能够持续有效地防止泥沙流失和保护河岸土体。尼龙绳的抗拉强度没有明显下降，依然能够为排体提供足够的加筋作用，确保排体在受力时不会发生撕裂或损坏。石笼框格中的块石没有出现破碎、移位的情况，砂土袋也保持了良好的完整性，为排体提供了稳定的压载力。经过多年的运行，这些材料的性能指标依然满足工程设计要求，表明冰上沉排技术所采用的材料具有良好的耐久性，能够长期有效地发挥护岸作用。生态效果上，冰上沉排技术不仅起到了护岸的作用，还对河道的生态环境产生了积极的影响。排体的存在为水生生物提供了栖息和繁殖的场所，促进了河道生态系统的恢复和发展。在沉排区域，发现了多种水生植物的生长，如芦苇、菖蒲等，这些水生植物能够吸收水中的营养物质，净化水质，同时为鱼类、虾类等水生动物提供了食物和藏身之处。河道中的生物多样性明显增加，生态环境得到了显著改善。通过对河道水质的监测发现，沉排后河道中的溶解氧含量有所增加，化学需氧量、氨氮等污染物指标有所下降，水质得到了一定程度的提升，表明冰上沉排技术在长期运行过程中，对河道的生态平衡和环境保护起到了积极的促进作用。五、冰上沉排面临的挑战与应对策略5.1面临的挑战5.1.1自然条件影响嫩江（齐齐哈尔段）冬季的低温环境是冰上沉排施工面临的首要自然挑战。该地区冬季气温极低，据气象资料显示，冬季平均气温可达-20℃左右，极端低温甚至能达到-30℃以下。在如此低温的环境下，施工人员的身体机能会受到明显影响。低温会使人体的反应速度变慢，手脚灵活性降低，这对于需要进行精细操作的冰上沉排施工来说，增加了施工难度和出错的风险。施工人员在进行排体拼接和固定时，可能会因为手指僵硬而无法准确地完成操作，影响排体的铺设质量。低温还会对施工材料和设备产生不利影响。一些材料，如橡胶、塑料等，在低温下会变脆，容易发生破裂。在冰上沉排施工中常用的土工织物，其柔韧性和强度可能会因低温而下降，影响排体的整体性能。施工设备的性能也会受到低温的制约，机械设备的润滑油会变稠，导致设备启动困难，运行不稳定，增加了设备故障的概率。在某冰上沉排施工现场，由于低温导致挖掘机的液压油变稠，挖掘机在作业时出现动作迟缓、卡顿的现象，严重影响了施工进度。冰情变化也是影响冰上沉排施工的关键自然因素。嫩江（齐齐哈尔段）的冰层厚度和强度在不同区域和不同时间存在较大差异。在河流的弯道、浅滩等部位，冰层厚度往往较薄，强度也相对较低。而在一些水流平缓、水深较深的区域，冰层厚度和强度则相对较大。这种冰情的不均匀性给施工带来了很大的不确定性。在施工前，若对冰层厚度和强度的测量不准确，施工设备和人员在冰面上作业时，就可能会因冰层无法承受重量而导致冰面坍塌，造成严重的安全事故。冰层的融化时间和速度也难以准确预测。如果春季气温回升过快，冰层可能会提前融化，导致排体还未完全固定就开始下沉，影响沉排效果。相反，如果冰层融化过慢，会延长施工周期，增加施工成本。在2020年的冰上沉排施工中，由于春季气温异常升高，冰层提前融化，部分排体在还未完成压载材料安装时就开始下沉，不得不采取紧急措施进行补救，增加了施工的复杂性和成本。5.1.2技术难题排体定位精度是冰上沉排技术中的一大难题。在冰面上进行排体铺设时，由于冰面的平整度难以保证，且冰面容易受到风力、水流等因素的影响而产生微小的移动，使得排体在铺设过程中很难准确地定位到设计位置。在实际施工中，即使采用了测量仪器进行定位，也会因为冰面的不稳定性而导致排体铺设位置出现偏差。排体之间的拼接也需要高精度的定位，若拼接位置不准确，会影响排体的整体性和密封性，降低排体的防护效果。在一些工程中，由于排体定位精度不够，导致排体在沉放后出现错位、缝隙过大等问题，使得水流能够从缝隙中冲刷河岸，降低了冰上沉排的护岸效果。排体与地基的结合稳定性也至关重要。嫩江（齐齐哈尔段）的地基土质多为粉质土、砂土等，这些土质的抗剪强度较低，承载能力有限。在排体沉放后，如何确保排体能够与地基紧密结合，形成稳定的防护结构是一个关键问题。如果排体与地基之间的摩擦力不足，在水流的作用下，排体可能会发生滑动或位移，无法有效地保护河岸。在某些工程中，由于排体与地基结合不稳定，在洪水期，排体被水流冲走，导致河岸再次受到冲刷，护岸工程失效。地基土的不均匀沉降也会对排体与地基的结合稳定性产生影响。当地基土出现不均匀沉降时，排体可能会受到不均匀的应力作用，导致排体破裂或变形，降低排体的防护能力。5.1.3施工安全风险冰面坍塌是冰上沉排施工中最严重的安全风险之一。如前所述，嫩江（齐齐哈尔段）冰情变化复杂，冰层厚度和强度存在不确定性。在施工过程中，若施工设备和人员集中在冰层较薄或强度较低的区域作业，就可能引发冰面坍塌。当施工车辆在冰面上行驶时，如果冰面承载能力不足，冰面会突然破裂，车辆和人员会坠入水中，造成严重的伤亡事故。在一些冰上沉排施工现场，曾发生过因冰面坍塌导致施工人员落水的事件，给施工人员的生命安全带来了巨大威胁。设备故障也是常见的施工安全风险。冰上沉排施工需要使用多种设备，如运输车辆、起重机、破冰设备等。这些设备在低温、潮湿的环境下运行，容易出现故障。机械设备的零部件可能会因低温而损坏，电气设备可能会因受潮而短路。设备的维护和保养在冰上施工环境中也较为困难，一旦设备出现故障，维修人员难以在短时间内进行维修，这不仅会影响施工进度，还可能导致安全事故的发生。在某冰上沉排工程中，起重机在作业时突然出现故障，吊钩无法正常升降，导致正在吊运的排体悬在空中，给施工人员和周围环境带来了极大的安全隐患。5.2应对策略5.2.1技术创新措施为解决排体定位精度难题，引入高精度的卫星定位技术与先进的测量仪器相结合的方法。利用全球定位系统（GPS）或北斗卫星导航系统，在排体上设置多个定位点，通过卫星信号实时获取排体的位置信息。配备全站仪、水准仪等高精度测量仪器，对排体的位置和姿态进行现场测量和校准。在排体铺设过程中，每隔一定距离，使用全站仪对排体的边界点进行测量，将测量数据与卫星定位数据进行对比分析，及时调整排体的位置，确保排体铺设的精度误差控制在极小范围内。开发专门的定位辅助软件，将卫星定位数据和测量仪器数据进行整合处理，通过软件的可视化界面，直观地展示排体的位置和姿态变化，为施工人员提供准确的定位指导，提高排体定位的准确性和效率。针对排体与地基结合稳定性问题，对排体结构进行优化设计。在排体底部增加锚固装置，如采用钢筋混凝土锚块或钢锚桩，将排体与地基牢固地连接在一起。在排体铺设前，对地基进行预处理，通过压实、加固等措施，提高地基的承载能力和抗剪强度。在粉质土地基上，采用强夯法对地基进行加固，增加地基土的密实度，提高地基的承载能力。还可以在排体与地基之间铺设一层土工格栅，利用土工格栅与地基土之间的摩擦力和咬合力，增强排体与地基的结合稳定性。通过数值模拟和现场试验，对不同的锚固方式和地基预处理方法进行研究分析，确定最适合嫩江（齐齐哈尔段）地质条件的排体与地基结合方案，确保排体在长期的水流作用下能够稳定地与地基结合，发挥良好的护岸作用。5.2.2安全管理策略制定完善的冰上沉排施工安全管理制度，明确各部门和人员的安全职责。建立安全管理领导小组，由项目经理担任组长，负责全面的安全管理工作。小组成员包括安全管理人员、技术人员、施工队长等，各自承担相应的安全管理任务。安全管理人员负责施工现场的日常安全巡查，及时发现和纠正安全隐患；技术人员负责对施工方案中的安全技术措施进行审核和指导；施工队长负责本施工队的安全管理，确保施工人员遵守安全规定。制定详细的安全操作规程，对冰上作业、设备操作、材料运输等各个环节的安全操作流程进行规范，要求施工人员严格按照操作规程进行作业。加强施工人员的安全培训，提高安全意识和应急处理能力。在施工前，组织施工人员参加专门的冰上沉排施工安全培训课程，邀请专业的安全专家进行授课。培训内容包括冰上作业安全知识、设备操作规程、应急救援方法等。通过理论讲解、案例分析、实际操作演练等多种方式，让施工人员深入了解冰上沉排施工的安全风险和应对措施。定期组织安全知识考核，对考核不合格的人员进行补考或重新培训，确保施工人员具备良好的安全意识和操作技能。还可以开展安全文化活动，如安全知识竞赛、安全主题演讲等，营造浓厚的安全文化氛围，提高施工人员参与安全管理的积极性。5.2.3应急预案制定针对冰面坍塌事故，制定详细的应急救援预案。在施工现场配备专业的救援设备，如救生艇、绳索、担架、急救药品等，并定期对救援设备进行检查和维护，确保设备性能良好，随时可用。一旦发生冰面坍塌事故，现场人员应立即发出警报，通知安全管理领导小组和其他施工人员。安全管理领导小组迅速启动应急救援预案，组织救援人员赶赴事故现场。救援人员应穿戴好救生衣和其他防护装备，利用救生艇和绳索等设备，对落水人员进行救援。在救援过程中，要注意自身安全，避免发生二次事故。对受伤人员进行紧急救治，根据伤势情况，及时送往附近医院进行治疗。事故发生后，要对事故现场进行封锁和保护，以便后续的事故调查和分析。对于设备故障应急预案，在施工前，对所有施工设备进行全面的检查和维护，建立设备档案，记录设备的维护保养情况和运行状态。配备专业的设备维修人员，在施工现场设