福建大唐宁德电厂循环水泵房沉井施工

第6期(总第143期)中固市波工程No.6 (Serial No.143)2009年12月CHINA MUNICIPAL ENGINEERINGDec.2009福建大唐宁德电厂循环水泵房沉井施工王祺，顾仁俊，郑国华(上海隧道工程股份有限公司，上海200082)摘要:福建大唐宁德电厂的循环水泵房沉井平面尺寸为59.6 mx 46.2 m,下沉深度近23 m,是国内电厂中最大的沉井结构。介绍了T.程的地基特征以及沉井制作.沉井下沉、沉井封底施[中的-系列技术揩施。关键词:电厂 循环水泵房;沉井; 淤泥土层;沉井制作; 下沉封底中團分类号: TU753.64文献标识码: B文章编号: 1004 4655 (2009) 06- 0047-031工程概况2工程地质福建大唐宁德电厂一期工程为4台600 MW燃煤沉井位置的地面标高约3.50m，属于海边的滩涂机组,汽轮机采用海水冷却系统，其中的循环水泵房地。场地地下水位埋深在0.30~ 1.50 m,淤泥渗透系(简称循泵房)布置在老海堤内侧。循泵房平面分为数约2.0x 10- em/s,为不透水层。场地第四系土层进水间和泵房间，进水间同时作为取水隧道盾构的始厚度较大(约40 m)，土层分布情况见表1。发井。表1土层分布情况泵房分为上下两部分，下部为矩形中空沉井结层号土层名称层厚/m特性构，由井壁、地梁、隔墙组成，纵横交错的梁及墙体①填土1.3~ 3.6上部为开山土石，下部为约1.0m风的灰黄色吹填砂将沉井分成大小共48个仓格(见图1、 图2)。沉井平面。 属欠問结土。含水率高达尺寸为59.6 mx 46.2 m,外井壁厚1.6m,内隔墙厚②|淤泥63.9%,孔腺比18.天然重度仅1.0~ 1.2 m,刃脚底标高-19.7 m,下沉深度约23 m。该沉井属超大型现浇钢筋混凝土结构沉井。该沉井结③淤泥混砂1.6- 15.7流塑一软塑，含砂量20%40%，不均质构规模在电厂工程中属国内第一。④淤泥质點土9.0- 23.6软塑(平均17.1)C2|C3/c6c3工程特点Cc24间2B3 j[B B5[B)[ C91)本工程场地土为软弱场地土，建筑场地类别为C2316817A1 818] 7c10皿类，地基承载力极差,不适宜作为沉井前期施工的(22[BI5 B201[44 ]A3BI9 BC可[天然地基。在沉井的下沉过程中，当沉井刃脚进入③C21[814B13B12B10 B9|c12淤泥混砂层中时,沉井底部易发生涌砂现象;当刃脚C20)|(19|18|(17|C16|C1s5|C14|C13进入④淤泥质黏土层中时，由于施工扰动等原因引发59.6的不均匀变形，易引起沉井下沉倾斜或突沉等现象的圉1沉井平面简围(m)发生"。_59.62)沉井西侧紧临海堤，虽其下部夯实土层已与外+3.30部水源基本隔绝联系，但海堤东侧范围场区内地表浅井壁厚1.6隔墙事1.2水层水量颇丰，且地基承载力差;雨后在淤泥层上形成的滞水，给沉井的制作带来困难，淤泥层滞水只能司地年司4后项声收面-19.70利用集水井及大功率水泵进行明排水。3)T期紧。循泵房底部钻孔灌注桩施工拖延了4412钻孔魔注舷甘甘可甘甘甘时甘甘个月的工期。围2循环水泵房下部结构剖面图(m)中国煤化工4.1JHCNMHG。中的稳定性，使沉收稿日期: 2009-09-08D生法足怀山uu丌江国1r心程47中固节波工程王棋，顾仁俊,郑国华:福建大唐宁德电厂循环水泵房沉井施工2009年第6期井结构的重力荷载对地基的压力显著扩散，不仅降低槽，进行换填砂。砂垫层为分层铺设,每-层均用平对地基的压应力，减少变形，而且提高了基础下部的板振捣器辗压、振实。地基强度，同时也不致使沉井在地面制作时发生倾斜4.3 混凝土浇筑或不均匀下沉。沉井制作过程中，浇筑的混凝土总量达18500 m'。沉井制作时，都是根据地基承载力特征值(或容分3次浇筑:第一节浇筑高度为4.8 m,混凝土量达许承载力)来换算砂垫层下卧土地基极限承载力，由.4300m';第二节浇筑高度为8m,混凝土量达6800m;极限承载力来确定地基承载力;再由地基土的承载力第三节浇筑高度为8.8 m,混凝土量达7400 m'。和沉井的重量计算砂垫层的厚度(21。5沉井底部土体加固1)地基承载力的计算方法通常采用的有经验公为防止沉井下沉到位和泵房建成投人使用后会继式、太沙基地基极限承载力公式、斯肯普顿地基极限续缓慢下沉，故在沉井底部设计了176根φ1200 mm .承载力公式等。钻孔灌注桩。这些桩深人基岩以支承整个沉井及上部(1)经验公式即借用承载力设计值公式,将其中的结构泵房31。土体天然重度代替有效重度来求得近似的极限承载由于沉井施[会对周围土体产生扰动，在土体的力，这种计算方法在上海及周边地区的软土地基上进挤压作用下，下部桩基会发生桩头部位偏斜，甚至断行的沉井施工中是较适用的，但不适用欠固结土层。桩的情况。因此,在沉井基坑开挖的同时,对桩基的(2)当地基为厚度较大的渗透性低的高塑性饱和软设计桩顶标高部位进行了分层注浆加固。土，而建筑物施工速度义较快，预计土层在施工期间注浆时水淝采用32.5级普通硅酸盐水泥，掺量的排水固结程度很小，可采用太沙基地基极限承载力150kg/m',磨细粉煤灰掺量100kg/m',加固的平面公式，用快剪试验的强度指标来校核建筑物的地基强尺寸为63.6 mx 50.2 m (比沉井轮廓放大2 m),厚度度及稳定性。但太沙基公式的安全系数取值较大，故为7m(桩顶以下5m,桩顶以上2m，桩顶标高为对宁德电厂的土层地质不十分适用。-16.7 m)。(3)斯肯普顿地基极限承载力公式适用于饱和软黏6沉井下沉施工土地基(φ=0)上的浅基础。本工程采用斯肯普顿6.1 下沉系数计算公式计算的软土地基承载力为140 kN/m2 (安全系数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，运用斯肯普顿公式艺。采用沉井的刃脚踏面、刃脚斜面、底隔梁和横隔时，必须选用三轴试验(不固结不排水)的e值，则墙下有地基土的正面阻力时的下沉系数计算公式:计算结果较符合实际情况。K=C/(R+ R+ R3+ R)2)通过计算，沉井刃脚下砂垫层厚度设定为3m,式中: G为沉井的重量(地下水位以下部分为浮重)，为扩大沉井的刃脚和底梁的支承面积,减轻沉井对砂下沉前总重约462500kN;R为沉井刃脚踏面阻力,垫层的压力，方便沉井制作，在砂垫层基面上再铺筑kN; R为沉井刃脚斜面阻力(以正面阻力一半考1层20cm厚的素混凝土垫层。虑)，kN;R;为沉井底隔梁和横隔墙底面阻力，kN;4.2砂垫层 施工R为沉井的外井壁摩阻力，kN。根据沉井刃脚和底梁的位置，分别开挖不同的沟下沉系数计算结果(部分)见表2。表2_下沉系数计算表刃脚跻面标高/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,为刃脚、底梁全部留土状态时的下沉1 )排水法下沉施工简单、工效高、下沉过程易于系数;K;为底梁全部掏空状态时的下沉系数。控制，且投入设备较简单。根据循泵房沉井施工现场6.2沉井下沉的实中国煤化主T.区城附近要有大规经过慎重比选，采取排水下沉、一次到位的施工模用工艺。排水下沉工艺具有以下有利条件。FYHCN M H G沉过程的控制。在沉48中固市&z程王祺，顾仁俊，郑国华:福建大唐宁德电厂循环水泵房沉井施T.2009年第6期井制作中，井壁及底梁均按设计预留了大量插筋，且5)终沉阶段。当沉井下沉到最后2 m时，要严格沉井下部还有众多的钢筋混凝土灌注桩,若采用不排控制下沉速率;控制各区底梁下方的悬空程度，取土水下沉的方式，会威胁到潜水员在水中的人身安全;应以水枪削土为主。历经2个月沉井下沉到位。采用排水下沉，当遇到地下不明物体时，因仓格内不6.3沉井封底存在大量的地下水，处理井内异物也较简单。在沉井到位时，井内涌土量很少。由于前期经过根据下沉系数分析可以推断,在②淤泥层,刃脚分层注浆，注浆后预定标高处的土层性状有所改善,与底梁下的土体需全部保留，并在各仓保持-定高度所以具有干作业封底的条件，可进行连续封底和底板的土塞,才能确保下沉的安全;当沉井进入③淤泥混施工。砂层后，应对部分底梁下的土体进行掏除，才能保证1)封底前，将灌注桃桩身清理并凿毛，然后铺填沉井的顺利下沉4。.碎石,再浇筑素混凝土垫层。(1)为了保证冲土时(沉井下沉时的取土量大约为2)封底时，按先中间后四周、左右对称同时施工59 000 m)有充足的水源，在沉井附近准备1个5 000 m'的顺序依次进行各个仓格的封底和施工。的蓄水池，用泵将大堤外的海水抽入;同时在老海堤3)封底后，再进行底板的施工。先将井壁和底梁外侧设置泥浆沉淀池，沉淀池容量为8000m3,用于与底板相接触的混凝土表面凿毛,并将底板预留钢筋临时堆放吸出的泥土;沉淀后的水可以重复利用，泥扳直;再将钻孔灌注桩身钢筋外扳成倒圆台形伸人底土进行外运或现场填充处理。板区域内，与底板钠筋-一起绑扎，后浇捣底板混凝土。(2)为了便于控制冲泥，将沉井48个格仓分为37结语个区，内圈的4个格仓为A1 ~ A4区;中圈的20个格1)大唐宁德电厂一期工程循泵房沉井在制作中,运仓为B1~ B20区;外圈的24个格仓为C1 ~ C24区(见用斯肯普顿公式进行地基极限承载力计算，为沉井采图1)。在冲土吸泥时，中间每仓格配置1套机组,边用3次制作、1次下沉提供科:学的理论依据。上每2个仓格配置l套机组(吊 车配合垂直水平吊运),2)当3节沉井全部浇筑完成时，第一节沉井已成为共32套机组(同时启用的有20套)。每套机组包括1刚度很大的基础梁承托着第二、三节沉井。这时即使台高压泵、1把水枪、2台串联(加力)的泥浆泵。砂垫层和下卧土层产生一定程度的沉降变形，也不会3)初沉阶段。沉井开始下沉时，A区为下沉施[危及沉井结构的安全。从实际施工记录中看到，砂垫的中心区，予以先开挖，在冲土吸泥时，注意梁底的层压缩沉降比较均匀，平均值<10 cm。土体不宜过分的掏空。A区和B以的泥浆泵可以同时3)在沉井下沉施工中，科学合理的分仓施C,动启动，各自形成小锅底，深度不宜超过1.5 m。A. B态调整水力取土设备， 实现了快速施工;且快中求区底梁悬空均控制在50~ 100 cm。再启动C区的高压稳，经测定，沉井刃脚标高为-19.585 m,仅比设计水枪，C区在冲土吸泥过程中，为防止产生较大的四标高高11.5 cm,平面位移东西方向为12 cm,南北方角高差，冲土时一-定要均匀对称进行，且各仓格之间向位移8 cm,均符合质量标准。的土体高差控制在1.0m以内。一般中间的出土速度4)通过注浆预加固，实现了对沉井下部钻孔灌注可比周边的出土速度略微超前一点。要注意保护刃脚桩桩基的有效保护。周边1 m宽度范围内的土堤,控制土塞的高度，避免由于采取了一系列的技术措施，才确保福建大唐土塞被破坏而产生涌土。宁德电厂一期工程循泵房沉井能安全、顺利地完成地4)沉井下沉中期。为使沉井能快速越过淤泥混砂上制作、桩基保护、排水下沉、- -次到位、十作业封层，需调整水泵位置来增加沉井中部锅底的深度，使底的沉井施T。沉井刃脚四周仓的土塞逐渐增高,出现沉井无法依靠自重缓慢下沉的现象，这可避免土层中形成流砂上涌参考文献:的通道。此时,逐步将沉井底梁下部土体掏空，扩大[1」葛春辉.钢筋混凝土沉井结构设计施T.手册[M].北京:中国建筑工锅底的范围，使基底反力进一步减小。 为避免沉井发业出版杜,2004.生突沉现象，不断微纠井体下沉的姿态，使四角高差[2]段良策.股奇.沉井设计与施工[M].上海:同济大学出版社,2006.始终保持较小的状态。待沉井有了良好的人土导向[3]周申一.张立荣，杨仁杰,等沉井沉箱施T.技术[M].北京:人民交中国煤化工后，井内冲土要遵循对称、均匀的原则，控制锅底的(4)1[M]. 2版.北京:中国建筑工YHCNMHG深度。l9