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-系列技術揩施。關鍵詞:電廠 循環(huán)水泵房;沉井; 淤泥土層;沉井制作; 下沉封底中團分類號: TU753.64文獻標識碼: B文章編號: 1004 4655 (2009) 06- 0047-031工程概況2工程地質福建大唐寧德電廠一期工程為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(tǒng)，其中的循環(huán)水泵房地。場地地下水位埋深在0.30~ 1.50 m,淤泥滲透系(簡稱循泵房)布置在老海堤內側。循泵房平面分為數(shù)約2.0x 10- em/s,為不透水層。場地第四系土層進水間和泵房間，進水間同時作為取水隧道盾構的始厚度較大(約40 m)，土層分布情況見表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上部為開山土石，下部為約1.0m風的灰黃色吹填砂將沉井分成大小共48個倉格(見圖1、 圖2)。沉井平面。 屬欠問結土。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(xiàn)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%，不均質構規(guī)模在電廠工程中屬國內第一。④淤泥質點土9.0- 23.6軟塑(平均17.1)C2|C3/c6c3工程特點Cc24間2B3 j[B B5[B)[ C91)本工程場地土為軟弱場地土，建筑場地類別為C2316817A1 818] 7c10皿類，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。在沉井的下沉過程中，當沉井刃腳進入③C21[814B13B12B10 B9|c12淤泥混砂層中時,沉井底部易發(fā)生涌砂現(xiàn)象;當刃腳C20)|(19|18|(17|C16|C1s5|C14|C13進入④淤泥質黏土層中時，由于施工擾動等原因引發(fā)59.6的不均勻變形，易引起沉井下沉傾斜或突沉等現(xiàn)象的圉1沉井平面簡圍(m)發(fā)生"。_59.62)沉井西側緊臨海堤，雖其下部夯實土層已與外+3.30部水源基本隔絕聯(lián)系，但海堤東側范圍場區(qū)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甘甘個月的工期。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(wěn)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(jié)波工程王棋，顧仁俊,鄭國華:福建大唐寧德電廠循環(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擴散，不僅降低槽，進行換填砂。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。地基強度，同時也不致使沉井在地面制作時發(fā)生傾斜4.3 混凝土澆筑或不均勻下沉。沉井制作過程中，澆筑的混凝土總量達18500 m'。沉井制作時，都是根據(jù)地基承載力特征值(或容分3次澆筑:第一節(jié)澆筑高度為4.8 m,混凝土量達許承載力)來換算砂墊層下臥土地基極限承載力，由.4300m';第二節(jié)澆筑高度為8m,混凝土量達6800m;極限承載力來確定地基承載力;再由地基土的承載力第三節(jié)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繼式、太沙基地基極限承載力公式、斯肯普頓地基極限續(xù)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求得近似的極限承載由于沉井施[會對周圍土體產(chǎn)生擾動，在土體的力，這種計算方法在上海及周邊地區(qū)的軟土地基上進擠壓作用下，下部樁基會發(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,在沉井基坑開挖的同時,對樁基的(2)當?shù)鼗鶠楹穸容^大的滲透性低的高塑性飽和軟設計樁頂標高部位進行了分層注漿加固。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(wěn)定性。但太沙基公式的安全系數(shù)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的土層地質不十分適用。-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(shù)計算公式計算的軟土地基承載力為140 kN/m2 (安全系數(shù)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，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的下沉系數(shù)計算公式:計算結果較符合實際情況。K=C/(R+ R+ R3+ R)2)通過計算，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(jù)沉井刃腳和底梁的位置，分別開挖不同的溝下沉系數(shù)計算結果(部分)見表2。表2_下沉系數(shù)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)時的下沉1 )排水法下沉施工簡單、工效高、下沉過程易于系數(shù);K;為底梁全部掏空狀態(tài)時的下沉系數(shù)?？刂?，且投入設備較簡單。根據(jù)循泵房沉井施工現(xiàn)場6.2沉井下沉的實中國煤化主T.區(qū)城附近要有大規(guī)經(jīng)過慎重比選，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，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(qū)底梁下方的懸空程度，取土水下沉的方式，會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個月沉井下沉到位。采用排水下沉，當遇到地下不明物體時，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單。在沉井到位時，井內涌土量很少。由于前期經(jīng)過根據(jù)下沉系數(shù)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，可進行連續(xù)封底和底板的土塞,才能確保下沉的安全;當沉井進入③淤泥混施工。砂層后，應對部分底梁下的土體進行掏除，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(沉井下沉時的取土量大約為2)封底時，按先中間后四周、左右對稱同時施工59 000 m)有充足的水源，在沉井附近準備1個5 000 m'的順序依次進行各個倉格的封底和施工。的蓄水池，用泵將大堤外的海水抽入;同時在老海堤3)封底后，再進行底板的施工。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行外運或現(xiàn)場填充處理。板區(qū)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個格倉分為37結語個區(qū)，內圈的4個格倉為A1 ~ A4區(qū);中圈的20個格1)大唐寧德電廠一期工程循泵房沉井在制作中,運倉為B1~ B20區(qū);外圈的24個格倉為C1 ~ C24區(qū)(見用斯肯普頓公式進行地基極限承載力計算，為沉井采圖1)。在沖土吸泥時，中間每倉格配置1套機組,邊用3次制作、1次下沉提供科:學的理論依據(jù)。上每2個倉格配置l套機組(吊 車配合垂直水平吊運),2)當3節(jié)沉井全部澆筑完成時，第一節(jié)沉井已成為共32套機組(同時啟用的有20套)。每套機組包括1剛度很大的基礎梁承托著第二、三節(jié)沉井。這時即使臺高壓泵、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3)初沉階段。沉井開始下沉時，A區(qū)為下沉施[危及沉井結構的安全。從實際施工記錄中看到，砂墊的中心區(qū)，予以先開挖，在沖土吸泥時，注意梁底的層壓縮沉降比較均勻，平均值<10 cm。土體不宜過分的掏空。A區(qū)和B以的泥漿泵可以同時3)在沉井下沉施工中，科學合理的分倉施C,動啟動，各自形成小鍋底，深度不宜超過1.5 m。A. B態(tài)調整水力取土設備， 實現(xiàn)了快速施工;且快中求區(qū)底梁懸空均控制在50~ 100 cm。再啟動C區(qū)的高壓穩(wěn)，經(jīng)測定，沉井刃腳標高為-19.585 m,僅比設計水槍，C區(qū)在沖土吸泥過程中，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，沖土時一-定要均勻對稱進行，且各倉格之間向位移8 cm,均符合質量標準。的土體高差控制在1.0m以內。一般中間的出土速度4)通過注漿預加固，實現(xiàn)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。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措施，才確保福建大唐土塞被破壞而產(chǎn)生涌土。寧德電廠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(xiàn)沉井無法依靠自重緩慢下沉的現(xiàn)象，這可避免土層中形成流砂上涌參考文獻:的通道。此時,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，使基底反力進一步減小。 為避免沉井發(fā)業(yè)出版杜,2004.生突沉現(xiàn)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[M].北京:人民交中國煤化工后，井內沖土要遵循對稱、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