浅议某大型循环水泵房施工方案的设计

中国科技信息2014年第08期. CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2014工程科技浅议某大型循环水泵房施工方案的设计袁建德袁圆湖南省电力勘测设计院，湖南长沙 410007A large circulating water pump room construction plan design researchYuan Jiande Yuan YuanHunan Electric Power Design Institute, Changsha， 410007, China摘要长沙电厂大型循环水泵房设计施工方案的选择，直接影响到湘江流大堤与周围居民的环境与安全。该文结合工程实际，对循环水泵房多种设计及施工方案进行分析、比较，从而解决了大型江边建筑物施工的安全、进度等问题。鉴于实际效果，该成果可在同类工程中应用。关键词袁建德(1965-1循环水泵房;方案;比较;沉井湖南长沙人，高级Abstract工程师，主要从事电力设计研究与工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-) 湖南长沙人，本科学历:safety of surrounding residents. In this paper，combining with the engineering practice,主要从事工程设计the circulating water pump house a variety of analysis and comparison are made on the design与项目管理。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概况0.05g (相当于地震基本烈度6度)。江边水泵房所处位置为湘江岸边居民区住房用地。居华电长沙电厂- -期工程循环水泵房按满足2 x 600MW民建房时，对原来为河边漫滩地带进行人工堆填，因此原机组容量要求进行设计，属大型江边循环水泵房。经水工始地貌已完全改观。地层分布是:上部3m ~ 11m或为松取水排水物理模型试验初步论证，采用直流循环水方案:散的杂填土，或为淤泥及软土以及松散的砂层，其下一般泵房建于湘江右岸铜官镇、距电厂约2400m处，泵房位于为汨罗组砂类上。汨罗组砂层呈中密~密实状态，饱和富湘江大堤内，由取水头部伸至江中取水。水，钻进过程中常出现垮孔和涌水，局部地段砂层为黏性土胶结，呈半成岩状态。水泵房底板底标高- 26.5m,置2工程地质条件于中密-密实的砂质黏性土(半成岩状态)，地质条件-般。循环水泵房区域地层主要分布有:取水河段位于长沙与湘阴之间的铜官镇，接近洞庭湖(1)杂填士: Q4ml， 主要由含有大量建筑、生活垃平原，河床宽缓，取水头需伸入江中- -定距离，泵房则建圾及炉渣等工业废料组成，松散堆积。于河堤之内，其所处位置为民房。取水位置处于河流的微(2)素填土: Q4ml, 主要由可塑及硬塑状黏性土、微凹进的一-岸，为接受主流冲刷的-方，由于湘江就此接砂类土等堆积而成，稍密~松散状态，密实度不均匀。壤洞庭湖，而洞庭湖盆地呈下降趋势，河流到此，河面变(3) i中国煤化工态，主要分布于贮灰得宽缓，水动力减小，水流对河床河岸的侵蚀冲刷并不场湖面和沼THCNMH G.显著。河堤稳固，无崩岸、滑坡等不良地质现象，场地4)粉质勃工: Q4p+ul, 悯巴取黄褐色，可塑状态，稳定条件较好。根据国家地震局2001版《中国地震动参数洪坡积，局部为黏土。主要分布于水塘及水田及山坡脚。区划图》(GB18306- -2001)，测区地震动峰值加速度为(5)砾砂: Q4pl+dl, 黄褐色，稍密状态，局部松工程科技中国科技信息2014年第08期. CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2014表1江边水泵房岩层物理力学指标一览表直压缩系数重力密度.标贯击数|承载 力特征值岩土编号岩土名称Y (kN/m》天然孔院比e内摩擦角粘聚力a0.1 ~ 0.2(1/MPa) EsO.1 ~ 0.2(MPa)|N(击/30cm)| fak(kPa)φ q(度)(快剪)|Cq(kPa)快剪)杂填+:(松散)18.5素填土(稍密)7.0 _120淤泥(流塑)16.5粉质粘+:(可塑)19.30.84512250.340 ，13.2150砾砂(稍密-中密)20.228260卵石(稍密)3:275粘土(坚硬~硬塑)_20.00.68720550.144_29.2_20.43358| 砂质黏性土(半成岩) 20.5_287018.4470圆砾(密实)21.5_344.4850卵石(密实)21.83292011卵石(很密)22.567.61000散，洪坡积，局部含大量黏性土或为粗砂。主要分布于水4方案研究比较塘及水田及山坡脚。(6)卵石: Q4al, 黄褐色等，稍密，局部中密，4.1 方案一(大开挖施工方案)饱和。4.1.1江边水泵房 下部结构为一整体箱形结构，底板底高(7)黏土: Q2al， 局部为粉质黏土，黄褐或桔黃色程10.5m (-27.0m) ，为中密~密实的砂类士，采用大开等，坚硬~硬塑状态，网纹结构，局部含Fn、Mn质结核挖法施工方案。及小砾石，向下含水量增加，过渡为可塑地层。因泵房位于湘江大堤内，故可利用其作为天然围堰，(8)砂质黏性土(半成岩) : Q1al+l, 灰白、青但在临河侧由于大开挖放坡将大堤部分挖除，因此仍需修灰、淡绿、黄褐等色，坚硬~硬塑状态，稍湿。以黏性土筑一小型围堰。为主，在一些地段，含少量的粉细砂;在一些地段， 含大参考水电及以往同类型工程施工经验，本施工围堰量粉细砂及中粗砂;或夹粉土粉砂薄层，具水平层理，胶为4级构筑物，设计施工洪水标准P=5~ 10%，围堰超高结较好，半成岩状态。0.5m，水泵房施工期(十月至次年三月)洪水标准及围堰(9)圆砾: Q2al, 浅黄色、黄色等，中密或密实状高度见表2。态，饱和，主要成份为脉石英、硅质岩、石英砂岩，一般表2洪水标准及围堰高度粒径2 ~ 10mm，亚圆形。频率5%10%多年平均(全年)(10)卵石: Q2al, 浅黄色、黄色等，中密或密实状洪水位(m) .32.33 31.3526.24态，饱和。主要成份为脉石英、硅质岩、石英砂岩，一般围堰顶标高(m32.83 31.85粒径20mm ~ 40mm，亚圆形，中等磨圆度。(11) 卵石: Q1al+l， 灰白、黄色等多种颜色，密实由上表可知，设计洪水频率P=5%和P=10%的水位相差或很密状态，饱和。0.98m，根据以往工程围堰选型经验，采用P=5%的洪水频江边水泵房岩土物理力学指标见表1。率设计围堰标准偏高，采用P=10%的洪水频率设计围堰较为合理，对于充分利用枯水期施工、缩短工期较为有利。3江边水泵房结构型式本工程围堰长约150m，高约5.61m, 根据就地取材的原则，拟采用土石围堰，迎水面采用麻袋混凝土护面。本期工程江边水泵房采用半封闭方案，由泵房本体、4.1.2基坑放坡与基坑止水取水头部及引水管和循环水管切换井等部分组成。水泵房地段最大开挖深度达20m以上，其地下地层分江边水泵房零米层高程37.5m，平面尺寸(轴布是:上部3m - 11m,或为松散的杂填土，或为淤泥及软线) 37.5mx 33m，零米以下深27.0m (含底板)，零米以土以及松散的砂层，其下一般为汨罗组砂类土。因此在基上高16.5m。坑开挖时进行基坑外减水和基坑内排水，同时在基坑四周江边水泵房零米以下为钢筋混凝土结构。底板厚度采用高压旋喷灌浆帷幕止水，喷锚支护等工程措施，防止1.5m，水泵层楼板(-5.00m) 厚1.5m，中墩、边墩宽边坡崩塌。在基坑开挖时应根据地形、地质情况进行放坡1.5m.采用大开挖时侧壁厚度1.5m ~ 1.8m，C25混凝土; .并设置马道，一般每7m~ 10m设置一道，马道宽度2m。采用沉井施工时侧壁厚度1.5m ~ 2.0m, C30混凝土。泵房根据地层地质中国煤化工通常情况下江边取抗渗等级S8。水泵房的边坡|YCNMHG江边水泵房零米以上为半封闭布置，其中闸门、清污上部杂填土1: 1.5~1: 1.75机及旋转滤网采用露天布置，泵坑上则为15m跨的单层钢汨罗组砂类土(中密~密实)1: 1.75-1: 2.0筋混凝t排架结构，砖墙围护。4.2 方案二(沉井施工方案)-112-工程科技中国科技痦息2014年第08期. CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr:20144.2.1根据地 质资料情况看:上层 为杂填土，中间为粉表3江边水泵房工程量质黏土、细砂、粗砂，下部为卵石层。泵房零米标高为内容大开挖沉井+37.5m,场地标高约+34.00m,江边取水泵房布置在湘江征地拆迁3.6x 104m21.5x 104m?大堤外侧地坪上，其泵房零米标高为38.0m (黄海高程)，挖方(含回填)18.8 x 104m’0.3x 104m’自然地面标高为34.3m,水泵房下部尺寸(轴线)为长x块石0.29x 104m?0.1x 104m?卵石3.3x 104m’1.7x 104m2宽=37.5x 26.0m,深27.0m,井壁厚度为1.5 ~ 2.0m.因地桨砌块石0.54x 104m2’下水受湘江水位的影响，水位较高，土质较差，泵房零米砂垫层0.3x 104m2标高以下部分采用沉井法施工，沉井下沉可采用不排水方C25本体|1.67* 104m’法进行下沉。沉井分次制作，分次下沉，即第- -次在砂垫C30沉井1.2x 104m'层基础上制作第一节沉井， 然后进行第一-节 下沉，再进行|C30底板0.67 x 104m?接高、下沉。C20水下封底0.24x 104m?4.2.2从泵 房至湘江的约80m引水管采用顶管法施工。顶2.5x 104m’管段与水下开挖段采用HALF接头连接。钻孔桩混凝土0.01 x 104m’由于土质较差，加之检修场地立柱的吊车荷载较大，旋喷桩总长2.99 x 104m水泵房伸出部分的检修场和配电控制室柱基采用直径为排水(100t/h)3000台班1.0m的钻孔灌注桩进行处理，桩端伸人卵石层内。合价(万元)|376236104.3 取水头部及引水钢管施I(两种施工方案的相同部分)比较(%)4.2%取水头部体积庞大且伸入江心，如采用围堰施工则造至比大开挖工期短。根据进度计划安排，沉井施工方案可价昂贵且影响通航及行洪，故采取水下施工方案，具体施满足工期要求。工步骤如下:1)选择附近合适的谁地作为预制场地制作箱体及垫5结论与建议梁; 2)水下爆破石方，水下开挖土石方; 3)水下冲吸泥并整平基槽; 4)水下抛填块石并粗平; 5) 水下抛填.1)该循环水泵房下部结构工程尺寸大，地下水位碎石并细平; 6) 水下安放垫梁; 7) 水下装配进流箱体高，施工周期长,环境和地质条件复杂，在采取了不排水和整流箱体; 8) 浇筑水下混凝土封底。9)抛填块石保下沉等I程措施之后，工程安全与进度有保障，拆迁工作护取水头部。量大大减小，因此沉井方案是可行的。引水管的基坑开挖及整平与取水头部相同，钢管安装2) 经比较沉井施工费用比大开挖的施工费用略小，就位后采用碎石及块石压顶护管。约4.2%。为了节约投资，本工程推荐沉井施工方案。当采用大开挖法施工时:位于湘江大堤下的钢管还需3)沉井施工是-一个技术含量非常高的工程，必须要外包钢筋混凝土加强，外包采用预制方法施工。水下采用由有经验的高水平的专业化的施工队伍来施工。施工单位HALF接头连接。在施I前应认真做好施工组织设计，做好施工的I程措施当采用沉井法施工时:位于湘江大堤下的钢管(从泵和安全措施预案，确保工程的顺利进行。房至湘江的约80m)采用顶管法施工。顶管段与水下开挖4)施工时加强管理与监测，建议设置专门的施工监段也采用HALF接头连接。测系统。.4.4 主要工程量比较5)通过对长沙电厂循环水泵房施工方案的分析与设大开挖法施I与沉井法施工泵房初步工程量(两种施计,最终采用了沉井法施工，使得循环水泵房结构设计与工方法相同部分的工程量未列入本表)比较结果见表3。施工更加科学合理，成本更低、施工更便捷，极大地满足从上表中分析比较，可发现:了工程质量与进度的要求，施工投产-直运行良好。采用大开挖施工方案: 1) 施工技术成熟，施工质量基本了沉井法施工，同时避免了对湘江干流和周围居民的环境可保证; 2) 受地质条件的限制和湘江水位控制较大，且破坏与影响，取得了很好的经济效益与环保效益。工程止水、排水处理费用高，保持边坡稳定困难; 3)尤其是该泵房位于居民密集区，征地拆迁工程量大; 4)大参考文献开挖的优点是施工工期短，但是该泵房地下水位高，考虑([1]刘少兵大型江边泵房沉井施工0).中外建筑， 2007, 9.到帷幕灌浆止水、排水等因素，其最后总工期不-定比沉2] 陈玉华，陈晶、电厂循环水系房设计方案优选[]. 西井施工工期短。建筑，2009, 32.沉井施工方案: 1) 施工技术成熟，施工质量可保证，安全可靠。2)不受湘江水位控制，工程止水、排水西建筑中国煤化工处理费用小。3)征地面积和拆迁工程量小。4)采用不排[4]陈东柱YHCN M H G房设计方 案的研究及水法下沉，可减少对周围居民和环境的影响。5)沉井施应用0].建筑技术开发，2013, 7工工期和正常大开挖施工I期比要长约二个月，但是和需[5] DL/T5339- 2006.火力发电厂 水工设计规范[S].要进行帷幕灌浆止水的大开挖方案比，工期则差不多，甚-113-