福建大唐寧德電廠(chǎng)循環(huán)水泵房沉井施工

第6期(總第143期)中固市波工程No.6 (Serial No.143)2009年12月CHINA MUNICIPAL ENGINEERINGDec.2009福建大唐寧德電廠(chǎng)循環(huán)水泵房沉井施工王祺，顧仁俊，鄭國華(上海隧道工程股份有限公司，上海200082)摘要:福建大唐寧德電廠(chǎng)的循環(huán)水泵房沉井平面尺寸為59.6 mx 46.2 m,下沉深度近23 m,是國內電廠(chǎng)中最大的沉井結構。介紹了T.程的地基特征以及沉井制作.沉井下沉、沉井封底施[中的-系列技術(shù)揩施。關(guān)鍵詞:電廠(chǎng) 循環(huán)水泵房;沉井; 淤泥土層;沉井制作; 下沉封底中團分類(lèi)號: TU753.64文獻標識碼: B文章編號: 1004 4655 (2009) 06- 0047-031工程概況2工程地質(zhì)福建大唐寧德電廠(chǎng)一期工程為4臺600 MW燃煤沉井位置的地面標高約3.50m，屬于海邊的灘涂機組,汽輪機采用海水冷卻系統，其中的循環(huán)水泵房地。場(chǎng)地地下水位埋深在0.30~ 1.50 m,淤泥滲透系(簡(jiǎn)稱(chēng)循泵房)布置在老海堤內側。循泵房平面分為數約2.0x 10- em/s,為不透水層。場(chǎng)地第四系土層進(jìn)水間和泵房間，進(jìn)水間同時(shí)作為取水隧道盾構的始厚度較大(約40 m)，土層分布情況見(jiàn)表1。發(fā)井。表1土層分布情況泵房分為上下兩部分，下部為矩形中空沉井結層號土層名稱(chēng)層厚/m特性構，由井壁、地梁、隔墻組成，縱橫交錯的梁及墻體①填土1.3~ 3.6上部為開(kāi)山土石，下部為約1.0m風(fēng)的灰黃色吹填砂將沉井分成大小共48個(gè)倉格(見(jiàn)圖1、 圖2)。沉井平面。 屬欠問(wèn)結土。含水率高達尺寸為59.6 mx 46.2 m,外井壁厚1.6m,內隔墻厚②|淤泥63.9%,孔腺比18.天然重度僅1.0~ 1.2 m,刃腳底標高-19.7 m,下沉深度約23 m。該沉井屬超大型現澆鋼筋混凝土結構沉井。該沉井結③淤泥混砂1.6- 15.7流塑一軟塑，含砂量20%40%，不均質(zhì)構規模在電廠(chǎng)工程中屬?lài)鴥鹊谝?。④淤泥質(zhì)點(diǎn)土9.0- 23.6軟塑(平均17.1)C2|C3/c6c3工程特點(diǎn)Cc24間2B3 j[B B5[B)[ C91)本工程場(chǎng)地土為軟弱場(chǎng)地土，建筑場(chǎng)地類(lèi)別為C2316817A1 818] 7c10皿類(lèi)，地基承載力極差,不適宜作為沉井前期施工的(22[BI5 B201[44 ]A3BI9 BC可[天然地基。在沉井的下沉過(guò)程中，當沉井刃腳進(jìn)入③C21[814B13B12B10 B9|c12淤泥混砂層中時(shí),沉井底部易發(fā)生涌砂現象;當刃腳C20)|(19|18|(17|C16|C1s5|C14|C13進(jìn)入④淤泥質(zhì)黏土層中時(shí)，由于施工擾動(dòng)等原因引發(fā)59.6的不均勻變形，易引起沉井下沉傾斜或突沉等現象的圉1沉井平面簡(jiǎn)圍(m)發(fā)生"。_59.62)沉井西側緊臨海堤，雖其下部夯實(shí)土層已與外+3.30部水源基本隔絕聯(lián)系，但海堤東側范圍場(chǎng)區內地表淺井壁厚1.6隔墻事1.2水層水量頗豐，且地基承載力差;雨后在淤泥層上形成的滯水，給沉井的制作帶來(lái)困難，淤泥層滯水只能司地年司4后項聲收面-19.70利用集水井及大功率水泵進(jìn)行明排水。3)T期緊。循泵房底部鉆孔灌注樁施工拖延了4412鉆孔魔注舷甘甘可甘甘甘時(shí)甘甘個(gè)月的工期。圍2循環(huán)水泵房下部結構剖面圖(m)中國煤化工4.1JHCNMHG。中的穩定性，使沉收稿日期: 2009-09-08D生法足懷山uu丌江國1r心程47中固節波工程王棋，顧仁俊,鄭國華:福建大唐寧德電廠(chǎng)循環(huán)水泵房沉井施工2009年第6期井結構的重力荷載對地基的壓力顯著(zhù)擴散，不僅降低槽，進(jìn)行換填砂。砂墊層為分層鋪設,每-層均用平對地基的壓應力，減少變形，而且提高了基礎下部的板振搗器輾壓、振實(shí)。地基強度，同時(shí)也不致使沉井在地面制作時(shí)發(fā)生傾斜4.3 混凝土澆筑或不均勻下沉。沉井制作過(guò)程中，澆筑的混凝土總量達18500 m'。沉井制作時(shí)，都是根據地基承載力特征值(或容分3次澆筑:第一節澆筑高度為4.8 m,混凝土量達許承載力)來(lái)?yè)Q算砂墊層下臥土地基極限承載力，由.4300m';第二節澆筑高度為8m,混凝土量達6800m;極限承載力來(lái)確定地基承載力;再由地基土的承載力第三節澆筑高度為8.8 m,混凝土量達7400 m'。和沉井的重量計算砂墊層的厚度(21。5沉井底部土體加固1)地基承載力的計算方法通常采用的有經(jīng)驗公為防止沉井下沉到位和泵房建成投人使用后會(huì )繼式、太沙基地基極限承載力公式、斯肯普頓地基極限續緩慢下沉，故在沉井底部設計了176根φ1200 mm .承載力公式等。鉆孔灌注樁。這些樁深人基巖以支承整個(gè)沉井及上部(1)經(jīng)驗公式即借用承載力設計值公式,將其中的結構泵房31。土體天然重度代替有效重度來(lái)求得近似的極限承載由于沉井施[會(huì )對周?chē)馏w產(chǎn)生擾動(dòng)，在土體的力，這種計算方法在上海及周邊地區的軟土地基上進(jìn)擠壓作用下，下部樁基會(huì )發(fā)生樁頭部位偏斜，甚至斷行的沉井施工中是較適用的，但不適用欠固結土層。樁的情況。因此,在沉井基坑開(kāi)挖的同時(shí),對樁基的(2)當地基為厚度較大的滲透性低的高塑性飽和軟設計樁頂標高部位進(jìn)行了分層注漿加固。土，而建筑物施工速度義較快，預計土層在施工期間注漿時(shí)水淝采用32.5級普通硅酸鹽水泥，摻量的排水固結程度很小，可采用太沙基地基極限承載力150kg/m',磨細粉煤灰摻量100kg/m',加固的平面公式，用快剪試驗的強度指標來(lái)校核建筑物的地基強尺寸為63.6 mx 50.2 m (比沉井輪廓放大2 m),厚度度及穩定性。但太沙基公式的安全系數取值較大，故為7m(樁頂以下5m,樁頂以上2m，樁頂標高為對寧德電廠(chǎng)的土層地質(zhì)不十分適用。-16.7 m)。(3)斯肯普頓地基極限承載力公式適用于飽和軟黏6沉井下沉施工土地基(φ=0)上的淺基礎。本工程采用斯肯普頓6.1 下沉系數計算公式計算的軟土地基承載力為140 kN/m2 (安全系數本沉井下沉采取排水下沉、一次到位的施工工取1.1 ~ 1.3)。但需要注意的是，運用斯肯普頓公式藝。采用沉井的刃腳踏面、刃腳斜面、底隔梁和橫隔時(shí)，必須選用三軸試驗(不固結不排水)的e值，則墻下有地基土的正面阻力時(shí)的下沉系數計算公式:計算結果較符合實(shí)際情況。K=C/(R+ R+ R3+ R)2)通過(guò)計算，沉井刃腳下砂墊層厚度設定為3m,式中: G為沉井的重量(地下水位以下部分為浮重)，為擴大沉井的刃腳和底梁的支承面積,減輕沉井對砂下沉前總重約462500kN;R為沉井刃腳踏面阻力,墊層的壓力，方便沉井制作，在砂墊層基面上再鋪筑kN; R為沉井刃腳斜面阻力(以正面阻力一半考1層20cm厚的素混凝土墊層。慮)，kN;R;為沉井底隔梁和橫隔墻底面阻力，kN;4.2砂墊層 施工R為沉井的外井壁摩阻力，kN。根據沉井刃腳和底梁的位置，分別開(kāi)挖不同的溝下沉系數計算結果(部分)見(jiàn)表2。表2_下沉系數計算表刃腳躋面標高/m沉井埋深/mR/kNRr/kNR+ Ra+ R+ R/kNK-2.5.3334416 42012264013 542185 9462.28-7.7_33 34416 420 _122 64034 702207 1061.85-13.716.760 094232 4981.44-14.71.7758 35228 728214 62064 326366 0262.15-19.722.785 486387 1860.741.66表2中的K,為刃腳、底梁全部留土狀態(tài)時(shí)的下沉1 )排水法下沉施工簡(jiǎn)單、工效高、下沉過(guò)程易于系數;K;為底梁全部掏空狀態(tài)時(shí)的下沉系數?？刂?，且投入設備較簡(jiǎn)單。根據循泵房沉井施工現場(chǎng)6.2沉井下沉的實(shí)中國煤化主T.區城附近要有大規經(jīng)過(guò)慎重比選，采取排水下沉、一次到位的施工模用工藝。排水下沉工藝具有以下有利條件。FYHCN M H G沉過(guò)程的控制。在沉48中固市&z程王祺，顧仁俊，鄭國華:福建大唐寧德電廠(chǎng)循環(huán)水泵房沉井施T.2009年第6期井制作中，井壁及底梁均按設計預留了大量插筋，且5)終沉階段。當沉井下沉到最后2 m時(shí)，要嚴格沉井下部還有眾多的鋼筋混凝土灌注樁,若采用不排控制下沉速率;控制各區底梁下方的懸空程度，取土水下沉的方式，會(huì )威脅到潛水員在水中的人身安全;應以水槍削土為主。歷經(jīng)2個(gè)月沉井下沉到位。采用排水下沉，當遇到地下不明物體時(shí)，因倉格內不6.3沉井封底存在大量的地下水，處理井內異物也較簡(jiǎn)單。在沉井到位時(shí)，井內涌土量很少。由于前期經(jīng)過(guò)根據下沉系數分析可以推斷,在②淤泥層,刃腳分層注漿，注漿后預定標高處的土層性狀有所改善,與底梁下的土體需全部保留，并在各倉保持-定高度所以具有干作業(yè)封底的條件，可進(jìn)行連續封底和底板的土塞,才能確保下沉的安全;當沉井進(jìn)入③淤泥混施工。砂層后，應對部分底梁下的土體進(jìn)行掏除，才能保證1)封底前，將灌注桃樁身清理并鑿毛，然后鋪填沉井的順利下沉4。.碎石,再澆筑素混凝土墊層。(1)為了保證沖土時(shí)(沉井下沉時(shí)的取土量大約為2)封底時(shí)，按先中間后四周、左右對稱(chēng)同時(shí)施工59 000 m)有充足的水源，在沉井附近準備1個(gè)5 000 m'的順序依次進(jìn)行各個(gè)倉格的封底和施工。的蓄水池，用泵將大堤外的海水抽入;同時(shí)在老海堤3)封底后，再進(jìn)行底板的施工。先將井壁和底梁外側設置泥漿沉淀池，沉淀池容量為8000m3,用于與底板相接觸的混凝土表面鑿毛,并將底板預留鋼筋臨時(shí)堆放吸出的泥土;沉淀后的水可以重復利用，泥扳直;再將鉆孔灌注樁身鋼筋外扳成倒圓臺形伸人底土進(jìn)行外運或現場(chǎng)填充處理。板區域內，與底板鈉筋-一起綁扎，后澆搗底板混凝土。(2)為了便于控制沖泥，將沉井48個(gè)格倉分為37結語(yǔ)個(gè)區，內圈的4個(gè)格倉為A1 ~ A4區;中圈的20個(gè)格1)大唐寧德電廠(chǎng)一期工程循泵房沉井在制作中,運倉為B1~ B20區;外圈的24個(gè)格倉為C1 ~ C24區(見(jiàn)用斯肯普頓公式進(jìn)行地基極限承載力計算，為沉井采圖1)。在沖土吸泥時(shí)，中間每倉格配置1套機組,邊用3次制作、1次下沉提供科:學(xué)的理論依據。上每2個(gè)倉格配置l套機組(吊 車(chē)配合垂直水平吊運),2)當3節沉井全部澆筑完成時(shí)，第一節沉井已成為共32套機組(同時(shí)啟用的有20套)。每套機組包括1剛度很大的基礎梁承托著(zhù)第二、三節沉井。這時(shí)即使臺高壓泵、1把水槍、2臺串聯(lián)(加力)的泥漿泵。砂墊層和下臥土層產(chǎn)生一定程度的沉降變形，也不會(huì )3)初沉階段。沉井開(kāi)始下沉時(shí)，A區為下沉施[危及沉井結構的安全。從實(shí)際施工記錄中看到，砂墊的中心區，予以先開(kāi)挖，在沖土吸泥時(shí)，注意梁底的層壓縮沉降比較均勻，平均值<10 cm。土體不宜過(guò)分的掏空。A區和B以的泥漿泵可以同時(shí)3)在沉井下沉施工中，科學(xué)合理的分倉施C,動(dòng)啟動(dòng)，各自形成小鍋底，深度不宜超過(guò)1.5 m。A. B態(tài)調整水力取土設備， 實(shí)現了快速施工;且快中求區底梁懸空均控制在50~ 100 cm。再啟動(dòng)C區的高壓穩，經(jīng)測定，沉井刃腳標高為-19.585 m,僅比設計水槍?zhuān)珻區在沖土吸泥過(guò)程中，為防止產(chǎn)生較大的四標高高11.5 cm,平面位移東西方向為12 cm,南北方角高差，沖土時(shí)一-定要均勻對稱(chēng)進(jìn)行，且各倉格之間向位移8 cm,均符合質(zhì)量標準。的土體高差控制在1.0m以?xún)?。一般中間的出土速度4)通過(guò)注漿預加固，實(shí)現了對沉井下部鉆孔灌注可比周邊的出土速度略微超前一點(diǎn)。要注意保護刃腳樁樁基的有效保護。周邊1 m寬度范圍內的土堤,控制土塞的高度，避免由于采取了一系列的技術(shù)措施，才確保福建大唐土塞被破壞而產(chǎn)生涌土。寧德電廠(chǎng)一期工程循泵房沉井能安全、順利地完成地4)沉井下沉中期。為使沉井能快速越過(guò)淤泥混砂上制作、樁基保護、排水下沉、- -次到位、十作業(yè)封層，需調整水泵位置來(lái)增加沉井中部鍋底的深度，使底的沉井施T。沉井刃腳四周倉的土塞逐漸增高,出現沉井無(wú)法依靠自重緩慢下沉的現象，這可避免土層中形成流砂上涌參考文獻:的通道。此時(shí),逐步將沉井底梁下部土體掏空，擴大[1」葛春輝.鋼筋混凝土沉井結構設計施T.手冊[M].北京:中國建筑工鍋底的范圍，使基底反力進(jìn)一步減小。 為避免沉井發(fā)業(yè)出版杜,2004.生突沉現象，不斷微糾井體下沉的姿態(tài)，使四角高差[2]段良策.股奇.沉井設計與施工[M].上海:同濟大學(xué)出版社,2006.始終保持較小的狀態(tài)。待沉井有了良好的人土導向[3]周申一.張立榮，楊仁杰,等沉井沉箱施T.技術(shù)[M].北京:人民交中國煤化工后，井內沖土要遵循對稱(chēng)、均勻的原則，控制鍋底的(4)1[M]. 2版.北京:中國建筑工YHCNMHG深度。l9