循环水泵房沉井施工技术探讨

第29卷第2期长江工程职业技术学院学报2012年6月.Vol. 29 No. 2Journal of Changjiang Engineering Vocational CollegeJune2012循环水泵房沉井施工技术探讨胡志莲(长安大学建筑学院,西安710064)摘襄:沉井施工受地质情况的不确定性,施工环境的多样性施工管理的复杂性等影响,具有非确定性的特征。本文结会江苏陈家港电厂循环水泵房大魏沉井施工的实际情况。着重介绍施工力案的编制及施工过程中的一-些关键技术,以期与业内人士共同探讨。关键词:大型沉井;施工方案;关键技术中图分类号:TU753.64文献标识码:B文章编号: 1673- 0496(2012)02-0018-04Discussion about Open Caisson Construction Techniqueof Circulating Water Pump HouseHU Zhi-lian(College of Architecture Changan University,Xian 710064, China)Abstract; Open cissn construction, which can be afected by uncertainty of geology, variey ofconstruction environment, complexity of management and so on, has uncertain characteristics.Combined with the pactica stuaion of large open cisn cnstrution of crculating waer pumphouse in Cheniagan Power Plant of Jiangsu province, some key techniques in making constructinplan and the construction process are emphatically introduced.Key words;large open caisson; construction plan; key technology2.1井壁浇筑的分段及分节1工程概况该沉井制作总高度为19. 65m,高程范围为V-14.90~口+4.75。其阀门井位于沉井东侧，为悬挑结构，其悬挑长度江苏陈港电厂(2X 600MW机组)位于江苏省盐城市响为5.0m,挑梁及挑梁端部纵梁高度为6.1m,高程范围为7-水县陈家港镇蟒牛村的北面,灌河人海口东岸,西南距响水1.35~7-4. 75,悬挑结构总重量约1500t;由于泵房间、进水县城约35km,北距连云港50km.日照港110km。循环水泵间及滤网间行吊的布置需要,在沉井的南、北侧均设有挑梁，房位于灌河东岸的沿海滩涂上, 20m内地层主要为淤泥质挑梁长度为3.25m,挑梁根部高度为5.73m,高程范围为V-粉质黏土地层。循环水泵房工程地下结构采用沉井法施工，0.98~7+4.75.考虑到沉井上部有悬挑结构，其悬挑的长沉井本体平面尺寸为45mX 30m,高度为19.65m(V7-14. 90度及荷载均较大,为减小悬挑结构的施工难度及降低施工成~V +4.75)。顺水流方向设置3道隔墙,形成4个流道。本,故沉井采用两次制作,一次下沉。沉井底部纵横向底梁相交形成24个格仓,梁底比周边刃脚第一次制作基本为沉井恐挑结构以下井段，该段又为分高出1. 2m.井壁厚度为1.50m,隔墙厚度为1.0m,结构混凝三节浇筑,第一节浇筑高 度为4.9m( V-14.90~ V-10.00),土强度等级为C30。沉井钢筋制作、安装工程量约900t,混第二节浇筑高度为4.6m(V 10.00~75.40),第三节浇筑凝土浇筑工程量约16 00m? .高度为5. 4m(V-5. 40~0土0.00)。待第三节混凝土强度达沉井分两次制作,一次下沉。下沉方式为射流吸浆法排到设计强度的70%后,实施沉井下沉,并且一次下沉至设计水下沉。高程。沉井下沉后进行第四节及运转层混凝土浇筑(第二次制作),第二次制作高度为4. 75m(V +0.00~V +4.75).上述浇筑方案使得沉井上部的所有悬挑结构均安排在2施工方案沉井下沉后,直接在地面上施工,既减少了悬挑结构的施工难度,又降低了施工成本。同时,沉井下沉并完成底板浇筑后,顶管施中国煤化工行，为加快施工进度收稿日期:2013-04-15创造了有:MHCNMH G作者简介:胡志莲(1987-),女，湖北武汉人，在读硕士,研究方向:建2.2施工工艺流程筑设计及其理论。施工工艺流程见图1。一18胡志莲循环水泵房沉井施 工技术探讨高压水、吸泥及配电系统三部分组成，它的优点是设备简单、放样t基坑开挖砂垫层回填用电省使用方便、效果好、成本低，每台套机组的功率为43kW,每台机组每天可正常出砂40 m2左右,出土100m3左设置排水右。加上接力泵其扬程可达30m左右,输送距离在100m以上。为储存沉井内抽排出来的泥沙,且达到砂岛填砂回收利沉井第一次制作用之目的,在沉井西北侧约50m处设一储砂池，容积约5000m',泥浆池设在沉井西南侧约50m处,其下游直接通沉井下沉往电厂二期工程的吹填区。下沉施工包括施工准备和初沉、中沉以及终沉共4个阶封底浇筑顶管施工没。l底板混凝土沉井第二沉井刃脚叫90050200500图1沉井施工流程图沙垫层- 公砖垫座0.5.2.3 基坑开挖与砂垫层回填根据本工程地质条件,其地表为填土层,以粉质黏土为主,承载力特征值虽然达到90kPa,但平均层厚只有1.8m。498其下卧第一层为淤泥质粉质黏土,承载力特征值只有810065kPa,平均层厚约4.0m。经计算,沉井第- .次制作时,基底图2砂垫层、混凝土垫层示意图及下卧第一层承载能力不满足要求。为解决地基承载力不足,并减少沉井下沉时射流吸泥开挖工程量,同时降低沉井2.5.1沉井 下沉前的准备工作下沉高度,在制定施工方案时,考虑先采用机械大开挖方式沉井下沉时,第三节沉井墙体混凝士强度应达到设计强挖除地表回填层及下卧第-层淤泥质粉质黏土,开挖平均深度的75%。下沉前还应做好以下准备工作:度约5.0m,再回填平均2.5 m厚海砂(砂岛)，砂岛施工前,先(1)检查所有降水井,确保降水井正常运行。在基坑底周边和中间纵横向各设1道盲沟(800> 400mm)和(2)下沉之前对现场大功率的非下沉机械停止用电，以6个集水井,每个集水井设置1台潜水泵往外抽水。砂岛采保证下沉施工机械具有足够的电能。由于下沉时电能消耗用分层填筑,并用冲水法予以密实。比较大,所有施工器具用电的功率至少需要500kW.现场变砂岛面上浇筑300mm厚C20素混凝土垫层.其宽度超压器的容量必须与之匹配。另外,配备1台120kW柴油发出沉井墙、梁两侧各300mm。井内墙梁垫层设置吊筋并伸电机组作应急之用。人结构混凝土内,其目的是沉井下沉过程中开挖形成大锅底(3)凿除井壁底部外侧外伸部位垫层混凝土,考虑到本时,垫层混凝土能够附在结构混凝土上，在沉井下沉至设计沉井下沉高度范围内地层主要为淤泥质黏土,为防止沉井超高程时,可以增大基底与地基的接触面积，以提高沉井的稳沉，下沉前仅需打掉井壁外侧外伸部位垫层混凝土,其余部定性。.位垫层混凝土及刃脚部位砖胎模均予以保留。采取该措施后,其基底及下卧各土层承载能力均能够满(4)清除沉井内杂物。足要求，且减少下沉过程中射流吸泥开挖土方量约(5)安装调试各种施工设备。4 000 m2 ,降低沉井下沉高度2.5 m。(6)施工通道布置。井内、井外均设置垂直钢爬梯,沉井2.4 刃脚支设顶部和底部均设置水平通道。钢爬梯用中16圆钢制作,用为了扩大沉井制作过程中刃脚的支承面积，减轻沉井对φ12钢筋作护拦,并利用沉井浇筑时的对拉螺栓固定在井壁砂垫层的压力,刃脚内侧支承采用砖砌衬托,砖模内壁表面上。沉井顶部利用第四节混凝土的预留钢筋作护栏形成水采用1:3水泥砂浆抹平，与混凝土接触面涂脱模剂两遍。平通道,井底在底板预留插筋上铺设木板并设置栏杆形成通刃脚砖砌衬托支设如图2所示。首。2.5(7)设置高程和水平位移观测标记。在沉井四角设置固根据该工程的结构特点和工期要求,沉井第一次制作完定高程观测点,在井外壁面弹好纵横轴线,以便下沉过程中成后即进人下沉施工。下沉采用水力冲挖吸泥下沉的施工的高程和位移观测。工艺。该沉井长45m,宽30m,面积1350m?,下沉15m左2.5.2沉{中国煤化工右,土方量约20000m' ,加上锅底土方量、沉井下沉时井外侧根据本HCN M H G结构的安全,合理涌人井内的土方量,水力冲挖总量达25 000m" 左右。该沉井安排沉井网格内小小仲伦吸死的顺厅定下沉过程中控制的共24个格仓,选用水力冲挖吸泥机组10台套。每台机组由关键环节。2012年6月长江工程职业技术学院学报第29卷第2期本工程开挖分区如图3所示。直径300mm端部带格栅的钢管,在格栅外侧包裹2层尼龙纱布,钢管底部和周围铺填200mm厚碎石,在沉井内四周设65 4|4s400X400mm水沟与集水井相连,水沟内铺设碎石作为反滤层,在钢管内放置潜水泵抽排地下渗水,集水井(排水管)平2|1[1|23面布置及大样见图4。在封底混凝土达到设计强度的70%后,开始进行沉井底板的施I,当底板强度达到70%设计强242度时,进行集水井的封堵。集水井封堵逐个进行,先将集水抽排干净,然后采用干硬快凝高标号混凝土迅速封堵,并振捣密实,然后将管道上口用钢板焊接或螺栓拧紧封死。封底混凝土采用汽车泵输人井格内,用振捣棒振捣密实。封底混凝土浇筑顺序与沉井初沉时土方冲挖顺序基本初沉阶段按照上图中的1→2- +3- →4→5→6顺序进行开相同，即先封中间井格,再封四周井格,然后封四角井格,依挖,使沉井底部形成锅底状。终沉阶段按照6-→5-→4→3→2次均匀对称进行施工。混凝土浇筑时,为防止发生离析现→1的顺序进行开挖,使沉井底部形成反锅底状。即让沉井象，混凝土用软管输送到井格底部。排水管，中间部位的墙梁均嵌人地基中。为保证沉井均衡下沉,在下沉过程中应根据测量资料随偏随纠。由于该沉井距灌河大堤较近,为避免沉井下沉时周00o(300围土体坍塌而危及灌河大堤的安全,并减小封底混凝土的厚o|度,水力冲挖时尽量减小锅底深度(锅底深度不得大于.1.5m)。冲挖时,宜使喷嘴接近90角冲刷立面,将立面底部刷成缺口使之塌落。冲挖顺序为先中央后四周,沉井各仓内|。o挖土面高差不得超过0.5m,并沿刃脚留出土台,不得冲空刃脚踏面下的土层,以保证沉井均匀下沉。井壁周围土体下陷图4排水管平面布置及大样图后应及时补填砂性土,增加井壁外侧摩阻力,减小下沉系数，2.7沉井底板浇筑使沉并在可控状态下平稳下沉。下沉过程中,要进行以下方面的监测工作:沉井本体监当封底混凝土达到强度后进行分格抽水。井外应连续测(下沉速度、下沉高差、整体位移)、沉井四周土体及塔吊基降水，确保沉井的抗浮要求。底板浇筑前必须对预埋件进行础监测(下沉、位移)、深井降水监测(降水水位、深井倾斜及检查,确保位置正确,必须配专人连续不断地抽排集水井内的集水,然后分格进行钢筋混凝土底板施工,施工时应遵循破坏情况)及灌河大堤的安全监测。沉井本体监测:通过对井壁外侧观测点的高程测量及井平衡、对称的原则。顶四周轴线交点坐标测量,及时掌握沉井下沉的不均匀程度混凝土底板浇筑前先对施工缝进行清理和钢筋进行除锈、调直,然后进行水平直螺纹及搭接电弧焊连接。和水平位移，以便及时进行纠偏。深井降水监测:对降水井进行编号,定时记录井内水位、混凝土浇筑前全面检查准备工作，并进行技术、安全交底,明确各班组分工、分区情况,混凝土入仓前应清除仓内各井的倾斜破坏情况。周围环境监测:在下沉时对沉井四周土体、灌河大堤、塔种垃圾,检查合格后方可浇筑混凝土。浇筑过程中严格控制吊基础的稳定进行定期监测。沉井周围土体塌陷时，应及时层差,振捣时振捣器应插人下层混凝土10cm 左右,振捣棒插人的间距- -般为400mm,振捣时间一般为15~ 30s,并且补填砂性土,确保灌河大堤、塔吊基础的稳定。据调查,类似工程在沉井下沉前，均对塔吊进行了拆除在20~30min后进行二次复振。注意不漏振、过振,钢筋密处理,本工程为了发挥塔吊吊运破除桩头混凝土块的作用，集处加强振捣,分区分界交接处要延伸振捣1.5m左右,确保沉井下沉前没有拆除塔吊,但沉井下沉过程中监测发现,由混凝土密实。于沉井周围土体塌陷，导致塔吊塔身向沉井方向倾斜达8cm,并有加剧趋势。为确保塔吊处于安全状态,除迅速将3沉井施工的关键技术塔身降低10m外,对沉井塔吊侧的塌陷坑槽及时进行了补土回填,并进行了压实,而且在以后的下沉过程中经常性地3.1沉井下沉过程的纠偏对该部位进行补土压实,始终保持该部位地面高程高出塔吊沉井下沉过程中的纠偏是沉井施工的第一关键。由于基础顶面1m左右,从而保证了塔的安全。沉井是地下工程,对于大型沉井而言,若出现较大偏差,其纠2.6沉井封底偏难度是相当大的。为避免沉井下沉过程中出现较大偏差，沉井下沉到位后进行8h的连续观测，如下沉量小于合理布置开挖设备、实现对称均衡开挖是其关键所在。沉井10mm,可进行封底。封底采用干封底,分格对称进行封底混开始下沉时中国煤化工四角高差易发生偏凝土浇筑。封底时注意保证沉井在封底时的稳定。如果深差,而在深度CNMH G正的。初沉时应对井降水不理想时,或井底有少量的渗水时,先将沉井内集水刃脚标高和轴线位移进行连续观测，及时纠偏，使沉井形成抽排干净,同时在沉井周边仓内设置集水井,集水井内放置-个良好的下沉轨道。纠偏时应避免大起大落,特别要注意一20-胡志莲循环水泵房沉井 施工技术探讨避免沉井偏离轴线。当沉井偏差大于300mm时应集中力量下沉至距设计标高50cm时,需再停止观察6h,待沉井墙、梁纠偏，使沉井回归到正常下沉的轨道。沉井在终沉阶段应以底部基本接近土层时,重新核准测量数据,以1cm/h左右的纠偏为主,在沉井下沉至距设计标高1m左右时基本纠偏到速度缓慢下沉。待沉井下沉至距设计标高10cm时,则只进位,再谨慎下沉,控制不出现超出容许范围的高程及位置偏行纠偏,使沉井在自重作用下，自行缓慢下沉。沉井进入设差。计标高后需继续观察,待沉井全部稳定(8h下沉小于10mm)沉井产生倾斜偏转的常见原因包括沉井刃脚下土层软以后立即封底,以免出现超沉现象。硬不均匀;没有均匀除土下沉,使井孔内土面高低相差较大;刃脚下掏空过多,沉井突然下沉而产生倾斜等。下沉发生倾斜偏转时,根据沉井产生倾斜偏转的原因来纠偏。沉井在人4结束语土较浅时,容易产生倾斜.但也比较容易纠正,在刃脚高的一近年来,大型沉井在电力工程、水利工程、市政工程中的侧挖土即可纠偏。随着沉井的下沉，在沉井高的- -侧减少刃应用越来越广泛。因此对沉井工程施工的研究有着重要意脚下正面阻力,在沉井低的一侧增加刃脚下的正面阻力,使义。本文基于大型沉井施工的实例，详述了淤泥质地质条件沉井的偏差在下沉过程逐渐纠正。纠偏位移时，预先使沉井下大型沉井的施I方案及沉井下沉过程中的关键技术问题。向偏位方向倾斜,然后沿倾斜方向下沉,直至沉井底面中轴综上所述,我们可以得出以下- -些结论:线与设计中轴线的位置相重合或接近时,再将倾斜纠正或纠(1)切合实际的施工方案不仅可以保证沉井的施工质至稍微向相反方向倾斜一些,最后调正致使倾斜和位移都在量,而且可以加快施工进度和降低施工成本。容许范围以内为止。沉井位置发生扭转时,在沉井偏位的两<2)研究、掌握并合理利用沉井施工的关键技术,采取有角挖土,另外两角填土,借助于刃脚下不相等的土压力所形效措施解决沉井下沉过程中出现的各种问题是沉井施工成成的扭矩,使沉井在下沉过程中逐步纠正其位置。败的关键所在。3.2防止沉井 超沉的方法江苏陈港电厂循环水泵房大型沉井基础施工时,由于施对于淤泥质土层上的大型沉井而言,防止沉井超沉是沉工方案切合实际,施工过程中成功地应用了相应的关键技术井施工的另-关键技术。要保证沉井不超沉，在终沉阶段必及管理措施得力,沉井仅用了短短42d的时间就完成了下沉须采取措施进行控制。沉井下沉至距井底混凝土灌注桩桩施工,为电厂如期投产运行奠定了基础。在初沉阶段也曾出顶设计高程3m左右时,应按反锅方法挖土下沉,并尽量控现过高差大于30cm、轴线偏移超过12cm的偏差,但采取了制沉井下沉速度,必要时可停止6h观察,掌握下沉趋势,此正确的纠偏方法,使其得以及时纠正,沉井最终下沉的高程间测量工作应每2h进行--次，高差控制在10~15cm内。和位置偏差均控制在规范允许范围内。随着沉井继续下沉,沉井应逐渐形成挤土下沉趋势,待沉井八公公公公公公公公公公公公公公/.公公公公公公公公公0公/公公公00000180000101哈(上接第14页)的冻结物进人搅拌机,以保证混凝土质量。(5)冬季施工过程中不可少预见的因素较多,为(4)混凝土拌和温度及人模温度必须严格控制。了保证混凝土施工万无--失,必须建立完善的监测混凝土芯部温度是由人模温度与混凝土养生期间的体系,对所在地区的气象情况、原材料温度、计量、混水化热叠加形成的,若混凝土人模温度过高,将导致凝土拌和、施工环境温度、混凝土浇筑时人模温度、混凝土水化热过程中,芯部温度偏高,与表层发生较养护期问混凝土内外温差、拆模时各种指标等都要大的温差(大于20"C),造成温度裂纹。所以混凝土严格按照已制定冬季施工方案执行,使得各道工序.拌合温度和入模温度必须根据施工方案热工计算，的施工质量均在监控之内,确保工程质量。选择最佳温度。中国煤化工MHCNM HG一21一