淺議某大型循環(huán)水泵房施工方案的設計

中國科技信息2014年第08期. CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2014工程科技淺議某大型循環(huán)水泵房施工方案的設計袁建德袁圓湖南省電力勘測設計院，湖南長(cháng)沙 410007A large circulating water pump room construction plan design researchYuan Jiande Yuan YuanHunan Electric Power Design Institute, Changsha， 410007, China摘要長(cháng)沙電廠(chǎng)大型循環(huán)水泵房設計施工方案的選擇，直接影響到湘江流大堤與周?chē)用竦沫h(huán)境與安全。該文結合工程實(shí)際，對循環(huán)水泵房多種設計及施工方案進(jìn)行分析、比較，從而解決了大型江邊建筑物施工的安全、進(jìn)度等問(wèn)題。鑒于實(shí)際效果，該成果可在同類(lèi)工程中應用。關(guān)鍵詞袁建德(1965-1循環(huán)水泵房;方案;比較;沉井湖南長(cháng)沙人，高級Abstract工程師，主要從事電力設計研究與工Changsha power plant circulating water pump room design and construction schemeselection，directly affect the flow of the xiangjiang river levee and environment and the(1991-) 湖南長(cháng)沙人，本科學(xué)歷:safety of surrounding residents. In this paper，combining with the engineering practice,主要從事工程設計the circulating water pump house a variety of analysis and comparison are made on the design與項目管理。and construction plan，so as to solve the problems such as large river building constructionsafety， schedule. In view of the actual effect，the results can be applied in the similarprojects.Key wordscirculating water pump house; plan; to compare; open caissonDOI: 10 3969/i.issn.1001-89722014.08.0361概況0.05g (相當于地震基本烈度6度)。江邊水泵房所處位置為湘江岸邊居民區住房用地。居華電長(cháng)沙電廠(chǎng)- -期工程循環(huán)水泵房按滿(mǎn)足2 x 600MW民建房時(shí)，對原來(lái)為河邊漫灘地帶進(jìn)行人工堆填，因此原機組容量要求進(jìn)行設計，屬大型江邊循環(huán)水泵房。經(jīng)水工始地貌已完全改觀(guān)。地層分布是:上部3m ~ 11m或為松取水排水物理模型試驗初步論證，采用直流循環(huán)水方案:散的雜填土，或為淤泥及軟土以及松散的砂層，其下一般泵房建于湘江右岸銅官鎮、距電廠(chǎng)約2400m處，泵房位于為汨羅組砂類(lèi)上。汨羅組砂層呈中密~密實(shí)狀態(tài)，飽和富湘江大堤內，由取水頭部伸至江中取水。水，鉆進(jìn)過(guò)程中常出現垮孔和涌水，局部地段砂層為黏性土膠結，呈半成巖狀態(tài)。水泵房底板底標高- 26.5m,置2工程地質(zhì)條件于中密-密實(shí)的砂質(zhì)黏性土(半成巖狀態(tài))，地質(zhì)條件-般。循環(huán)水泵房區域地層主要分布有:取水河段位于長(cháng)沙與湘陰之間的銅官鎮，接近洞庭湖(1)雜填士: Q4ml， 主要由含有大量建筑、生活垃平原，河床寬緩，取水頭需伸入江中- -定距離，泵房則建圾及爐渣等工業(yè)廢料組成，松散堆積。于河堤之內，其所處位置為民房。取水位置處于河流的微(2)素填土: Q4ml, 主要由可塑及硬塑狀黏性土、微凹進(jìn)的一-岸，為接受主流沖刷的-方，由于湘江就此接砂類(lèi)土等堆積而成，稍密~松散狀態(tài)，密實(shí)度不均勻。壤洞庭湖，而洞庭湖盆地呈下降趨勢，河流到此，河面變(3) i中國煤化工態(tài)，主要分布于貯灰得寬緩，水動(dòng)力減小，水流對河床河岸的侵蝕沖刷并不場(chǎng)湖面和沼THCNMH G.顯著(zhù)。河堤穩固，無(wú)崩岸、滑坡等不良地質(zhì)現象，場(chǎng)地4)粉質(zhì)勃工: Q4p+ul, 憫巴取黃褐色，可塑狀態(tài)，穩定條件較好。根據國家地震局2001版《中國地震動(dòng)參數洪坡積，局部為黏土。主要分布于水塘及水田及山坡腳。區劃圖》(GB18306- -2001)，測區地震動(dòng)峰值加速度為(5)礫砂: Q4pl+dl, 黃褐色，稍密狀態(tài)，局部松工程科技中國科技信息2014年第08期. CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2014表1江邊水泵房巖層物理力學(xué)指標一覽表直壓縮系數重力密度.標貫擊數|承載 力特征值巖土編號巖土名稱(chēng)Y (kN/m》天然孔院比e內摩擦角粘聚力a0.1 ~ 0.2(1/MPa) EsO.1 ~ 0.2(MPa)|N(擊/30cm)| fak(kPa)φ q(度)(快剪)|Cq(kPa)快剪)雜填+:(松散)18.5素填土(稍密)7.0 _120淤泥(流塑)16.5粉質(zhì)粘+:(可塑)19.30.84512250.340 ，13.2150礫砂(稍密-中密)20.228260卵石(稍密)3:275粘土(堅硬~硬塑)_20.00.68720550.144_29.2_20.43358| 砂質(zhì)黏性土(半成巖) 20.5_287018.4470圓礫(密實(shí))21.5_344.4850卵石(密實(shí))21.83292011卵石(很密)22.567.61000散，洪坡積，局部含大量黏性土或為粗砂。主要分布于水4方案研究比較塘及水田及山坡腳。(6)卵石: Q4al, 黃褐色等，稍密，局部中密，4.1 方案一(大開(kāi)挖施工方案)飽和。4.1.1江邊水泵房 下部結構為一整體箱形結構，底板底高(7)黏土: Q2al， 局部為粉質(zhì)黏土，黃褐或桔黃色程10.5m (-27.0m) ，為中密~密實(shí)的砂類(lèi)士，采用大開(kāi)等，堅硬~硬塑狀態(tài)，網(wǎng)紋結構，局部含Fn、Mn質(zhì)結核挖法施工方案。及小礫石，向下含水量增加，過(guò)渡為可塑地層。因泵房位于湘江大堤內，故可利用其作為天然圍堰，(8)砂質(zhì)黏性土(半成巖) : Q1al+l, 灰白、青但在臨河側由于大開(kāi)挖放坡將大堤部分挖除，因此仍需修灰、淡綠、黃褐等色，堅硬~硬塑狀態(tài)，稍濕。以黏性土筑一小型圍堰。為主，在一些地段，含少量的粉細砂;在一些地段， 含大參考水電及以往同類(lèi)型工程施工經(jīng)驗，本施工圍堰量粉細砂及中粗砂;或夾粉土粉砂薄層，具水平層理，膠為4級構筑物，設計施工洪水標準P=5~ 10%，圍堰超高結較好，半成巖狀態(tài)。0.5m，水泵房施工期(十月至次年三月)洪水標準及圍堰(9)圓礫: Q2al, 淺黃色、黃色等，中密或密實(shí)狀高度見(jiàn)表2。態(tài)，飽和，主要成份為脈石英、硅質(zhì)巖、石英砂巖，一般表2洪水標準及圍堰高度粒徑2 ~ 10mm，亞圓形。頻率5%10%多年平均(全年)(10)卵石: Q2al, 淺黃色、黃色等，中密或密實(shí)狀洪水位(m) .32.33 31.3526.24態(tài)，飽和。主要成份為脈石英、硅質(zhì)巖、石英砂巖，一般圍堰頂標高(m32.83 31.85粒徑20mm ~ 40mm，亞圓形，中等磨圓度。(11) 卵石: Q1al+l， 灰白、黃色等多種顏色，密實(shí)由上表可知，設計洪水頻率P=5%和P=10%的水位相差或很密狀態(tài)，飽和。0.98m，根據以往工程圍堰選型經(jīng)驗，采用P=5%的洪水頻江邊水泵房巖土物理力學(xué)指標見(jiàn)表1。率設計圍堰標準偏高，采用P=10%的洪水頻率設計圍堰較為合理，對于充分利用枯水期施工、縮短工期較為有利。3江邊水泵房結構型式本工程圍堰長(cháng)約150m，高約5.61m, 根據就地取材的原則，擬采用土石圍堰，迎水面采用麻袋混凝土護面。本期工程江邊水泵房采用半封閉方案，由泵房本體、4.1.2基坑放坡與基坑止水取水頭部及引水管和循環(huán)水管切換井等部分組成。水泵房地段最大開(kāi)挖深度達20m以上，其地下地層分江邊水泵房零米層高程37.5m，平面尺寸(軸布是:上部3m - 11m,或為松散的雜填土，或為淤泥及軟線(xiàn)) 37.5mx 33m，零米以下深27.0m (含底板)，零米以土以及松散的砂層，其下一般為汨羅組砂類(lèi)土。因此在基上高16.5m?？娱_(kāi)挖時(shí)進(jìn)行基坑外減水和基坑內排水，同時(shí)在基坑四周江邊水泵房零米以下為鋼筋混凝土結構。底板厚度采用高壓旋噴灌漿帷幕止水，噴錨支護等工程措施，防止1.5m，水泵層樓板(-5.00m) 厚1.5m，中墩、邊墩寬邊坡崩塌。在基坑開(kāi)挖時(shí)應根據地形、地質(zhì)情況進(jìn)行放坡1.5m.采用大開(kāi)挖時(shí)側壁厚度1.5m ~ 1.8m，C25混凝土; .并設置馬道，一般每7m~ 10m設置一道，馬道寬度2m。采用沉井施工時(shí)側壁厚度1.5m ~ 2.0m, C30混凝土。泵房根據地層地質(zhì)中國煤化工通常情況下江邊取抗滲等級S8。水泵房的邊坡|YCNMHG江邊水泵房零米以上為半封閉布置，其中閘門(mén)、清污上部雜填土1: 1.5~1: 1.75機及旋轉濾網(wǎng)采用露天布置，泵坑上則為15m跨的單層鋼汨羅組砂類(lèi)土(中密~密實(shí))1: 1.75-1: 2.0筋混凝t排架結構，磚墻圍護。4.2 方案二(沉井施工方案)-112-工程科技中國科技痦息2014年第08期. CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr:20144.2.1根據地 質(zhì)資料情況看:上層 為雜填土，中間為粉表3江邊水泵房工程量質(zhì)黏土、細砂、粗砂，下部為卵石層。泵房零米標高為內容大開(kāi)挖沉井+37.5m,場(chǎng)地標高約+34.00m,江邊取水泵房布置在湘江征地拆遷3.6x 104m21.5x 104m?大堤外側地坪上，其泵房零米標高為38.0m (黃海高程)，挖方(含回填)18.8 x 104m’0.3x 104m’自然地面標高為34.3m,水泵房下部尺寸(軸線(xiàn))為長(cháng)x塊石0.29x 104m?0.1x 104m?卵石3.3x 104m’1.7x 104m2寬=37.5x 26.0m,深27.0m,井壁厚度為1.5 ~ 2.0m.因地槳砌塊石0.54x 104m2’下水受湘江水位的影響，水位較高，土質(zhì)較差，泵房零米砂墊層0.3x 104m2標高以下部分采用沉井法施工，沉井下沉可采用不排水方C25本體|1.67* 104m’法進(jìn)行下沉。沉井分次制作，分次下沉，即第- -次在砂墊C30沉井1.2x 104m'層基礎上制作第一節沉井， 然后進(jìn)行第一-節 下沉，再進(jìn)行|C30底板0.67 x 104m?接高、下沉。C20水下封底0.24x 104m?4.2.2從泵 房至湘江的約80m引水管采用頂管法施工。頂2.5x 104m’管段與水下開(kāi)挖段采用HALF接頭連接。鉆孔樁混凝土0.01 x 104m’由于土質(zhì)較差，加之檢修場(chǎng)地立柱的吊車(chē)荷載較大，旋噴樁總長(cháng)2.99 x 104m水泵房伸出部分的檢修場(chǎng)和配電控制室柱基采用直徑為排水(100t/h)3000臺班1.0m的鉆孔灌注樁進(jìn)行處理，樁端伸人卵石層內。合價(jià)(萬(wàn)元)|376236104.3 取水頭部及引水鋼管施I(兩種施工方案的相同部分)比較(%)4.2%取水頭部體積龐大且伸入江心，如采用圍堰施工則造至比大開(kāi)挖工期短。根據進(jìn)度計劃安排，沉井施工方案可價(jià)昂貴且影響通航及行洪，故采取水下施工方案，具體施滿(mǎn)足工期要求。工步驟如下:1)選擇附近合適的誰(shuí)地作為預制場(chǎng)地制作箱體及墊5結論與建議梁; 2)水下爆破石方，水下開(kāi)挖土石方; 3)水下沖吸泥并整平基槽; 4)水下拋填塊石并粗平; 5) 水下拋填.1)該循環(huán)水泵房下部結構工程尺寸大，地下水位碎石并細平; 6) 水下安放墊梁; 7) 水下裝配進(jìn)流箱體高，施工周期長(cháng),環(huán)境和地質(zhì)條件復雜，在采取了不排水和整流箱體; 8) 澆筑水下混凝土封底。9)拋填塊石保下沉等I程措施之后，工程安全與進(jìn)度有保障，拆遷工作護取水頭部。量大大減小，因此沉井方案是可行的。引水管的基坑開(kāi)挖及整平與取水頭部相同，鋼管安裝2) 經(jīng)比較沉井施工費用比大開(kāi)挖的施工費用略小，就位后采用碎石及塊石壓頂護管。約4.2%。為了節約投資，本工程推薦沉井施工方案。當采用大開(kāi)挖法施工時(shí):位于湘江大堤下的鋼管還需3)沉井施工是-一個(gè)技術(shù)含量非常高的工程，必須要外包鋼筋混凝土加強，外包采用預制方法施工。水下采用由有經(jīng)驗的高水平的專(zhuān)業(yè)化的施工隊伍來(lái)施工。施工單位HALF接頭連接。在施I前應認真做好施工組織設計，做好施工的I程措施當采用沉井法施工時(shí):位于湘江大堤下的鋼管(從泵和安全措施預案，確保工程的順利進(jìn)行。房至湘江的約80m)采用頂管法施工。頂管段與水下開(kāi)挖4)施工時(shí)加強管理與監測，建議設置專(zhuān)門(mén)的施工監段也采用HALF接頭連接。測系統。.4.4 主要工程量比較5)通過(guò)對長(cháng)沙電廠(chǎng)循環(huán)水泵房施工方案的分析與設大開(kāi)挖法施I與沉井法施工泵房初步工程量(兩種施計,最終采用了沉井法施工，使得循環(huán)水泵房結構設計與工方法相同部分的工程量未列入本表)比較結果見(jiàn)表3。施工更加科學(xué)合理，成本更低、施工更便捷，極大地滿(mǎn)足從上表中分析比較，可發(fā)現:了工程質(zhì)量與進(jìn)度的要求，施工投產(chǎn)-直運行良好。采用大開(kāi)挖施工方案: 1) 施工技術(shù)成熟，施工質(zhì)量基本了沉井法施工，同時(shí)避免了對湘江干流和周?chē)用竦沫h(huán)境可保證; 2) 受地質(zhì)條件的限制和湘江水位控制較大，且破壞與影響，取得了很好的經(jīng)濟效益與環(huán)保效益。工程止水、排水處理費用高，保持邊坡穩定困難; 3)尤其是該泵房位于居民密集區，征地拆遷工程量大; 4)大參考文獻開(kāi)挖的優(yōu)點(diǎn)是施工工期短，但是該泵房地下水位高，考慮([1]劉少兵大型江邊泵房沉井施工0).中外建筑， 2007, 9.到帷幕灌漿止水、排水等因素，其最后總工期不-定比沉2] 陳玉華，陳晶、電廠(chǎng)循環(huán)水系房設計方案優(yōu)選[]. 西井施工工期短。建筑，2009, 32.沉井施工方案: 1) 施工技術(shù)成熟，施工質(zhì)量可保證，安全可靠。2)不受湘江水位控制，工程止水、排水西建筑中國煤化工處理費用小。3)征地面積和拆遷工程量小。4)采用不排[4]陳東柱YHCN M H G房設計方 案的研究及水法下沉，可減少對周?chē)用窈铜h(huán)境的影響。5)沉井施應用0].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2013, 7工工期和正常大開(kāi)挖施工I期比要長(cháng)約二個(gè)月，但是和需[5] DL/T5339- 2006.火力發(fā)電廠(chǎng) 水工設計規范[S].要進(jìn)行帷幕灌漿止水的大開(kāi)挖方案比，工期則差不多，甚-113-