电厂取排水口海域临时围堰施工技术

GXF360 2020-07-28

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1 引言

随着我国经济的持续快速发展，国家对节能和环保日益重视，各行业对环保控制也越来越趋于规范，并提出更高要求。海水冷却成为火力发电厂采用的主流技术，这对电厂临海工程建设中的临时围堰提出了更高要求。在大唐东营2×1 000 MW新建工程海水取排水工程取排水口临时围堰施工中，通过资料查询、理论计算、物模试验等方式确定了一种充填砂袋与钢板桩组合的围堰结构，并优化了工艺，采取了适当的控制措施保证了施工安全，取得了良好的经济效益及质量效果，为类似工程的施工提供参考。

2 项目概况

大唐东营2×1 000 MW新建工程海水取排水工程在海陆交接处，需要破除原抛石混凝土护面的防潮大堤，建造10孔3 m×3 m钢筋混凝土取水结构、5孔3 m×3 m钢筋混凝土排水结构。为创造钢筋混凝土结构干施工条件，需要建造一条长约600 m的临时止水围堰。平面布置如图1所示。围堰内基坑开挖底标高为-7.1 m，围堰外侧海平面标高为＋1.0 m。该围堰要求不仅泥面以上具有止水功能，还要求泥面以下也具有止水功能，同时还要求具备在钢筋混凝土结构深基坑开挖时的支护功能。

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图1 临时围堰平面布置

3 围堰结构确定与分析

3.1 围堰结构形式比选

该地区砂源丰富，优先考虑袋装砂结构形式。该结构机械化程度高、施工速度快、整体性能良好、结构安全、可以就地取材、能有效节约工期、填筑拆除简易[1]。目前常用袋装砂临时止水围堰的结构形式主要有充填砂袋＋黏土芯墙结构、充填砂袋＋高压旋喷桩墙结构、充填砂袋＋混凝土防渗墙结构及充填砂袋＋钢板桩结构。由于本地区黏土资源缺乏，高压旋喷桩及混凝土防渗墙结构施工易对充填砂袋造成破坏且后期拆除难度大，经研究本围堰最终采用充填砂袋＋钢板桩结构。

2.2每周一设为消毒供应中心开放日,由护士长和带教老师负责接待和讲解,参观人员必须在指导下做好自我防护。

3.2 围堰断面形式确定

考虑到本地区东北风盛行导致的增水，围堰顶标高设置为＋5.0 m，原泥面以上就地取材，采用充填砂袋阻止原泥面以上的海水流入，原泥面以下采用钢板桩阻止海水渗入。围堰外侧采用扭王字块与栅栏板进行消浪护面，围堰顶采用倒“T”型混凝土块增加围堰稳定性。围堰结构见图2。

本刊主要栏目有：【1】专家论坛，专家就自身研究方向的热点问题发表相应的看法、观点和态度；【2】专家述评，组织报道介绍分析本学科领域科学技术研究现况及发展水平的专家述评；【3】专题报道，集中报道本学科领域的热点问题的专题研究论文；【4】论著，报道本学科领域前沿性基础和临床研究的最新研究成果；【5】临床研究，主要报道本学科领域临床诊疗的新经验、新技术；【6】病例报告，报道本学科领域的典型性临床病例，包括罕见病例；【7】文献综述，报道反映本学科领域研究进展和动态的国内外文献综述。

图2 临时围堰断面(单位：mm)

3.3 稳定性分析

采用易工水运工程结构CAD集成软件(土坡稳定模块)对极限工况(围堰外侧极端水位2.88 m＋围堰内侧基坑开挖至最低处-7.1 m)进行验算，在不考虑钢板桩作用条件下，围堰稳定性满足要求。同时对围堰进行物模试验(见图3)，结果表明围堰模型在模拟的百年一遇水位最不利工况下是稳定的[2]。

图3 围堰物模试验

4 施工工艺

本项目采用的电厂取排水口海域临时围堰施工工艺流程如图4所示。

图4 围堰施工工艺流程

4.1 放线定位

现场测量放线使用GPS对围堰堤身进行精准定位，每40～50 m设置一处放样点，采用钢钎标记充填袋体内外边线，然后根据放样点加密袋体边线，间距约4～6 m，确保充填袋铺设边线位置准确。

4.2 拆除坡脚护面

采用挖掘机拆除原防潮大堤的护面块体及块石，将拆除的块体及块石堆在附近护面块体上面，以备后期恢复时充分利用。

4.3 充填袋施工

(1)充填袋制作

充填袋采用250 g/m2的土工织物，加工成长方形，其尺寸宽度以护堤坡长断面为准，同时考虑增加3%富裕量以备充灌时收缩量的储备[3]。袋体长度宜在30～50 m之间，为了利于错缝以及合理利用施工时间，相同宽度的袋体可加工成2或3种长度，以利施工布置的灵活性。根据经验，该工程袖口布设初定为20 m2左右一个。袖口原材料材质相同，袖口直径0.3 m，伸出袋体0.5 m或0.6 m，袖口和袋体采用丁缝连接。

(2)充填袋体铺设

水下部分充填袋体铺设用150 m3/h自航驳船，潜水员配合；出水后用人工铺设，铺设第一层土工袋前，应先将基底找平，局部高差不大于20 cm。

曼飞龙塔位于景洪市大勐龙乡曼飞龙村后山上，是由一个居中的大主塔和八个呈八瓣莲花形拱卫主塔的小塔构成的一组极具气势的大群塔。据西双版纳傣文贝叶经记载，此塔始建于傣历五六六年(公元1204年)，后经历代重修。据传，此塔是由印度的僧人设计，由缅甸高僧叭阿索、勐笼高僧祜巴南批和头人先叫布勐等人主持建造的。1988年被列为国家级重点文物保护单位。

水下施工的充填袋铺设应在满足小驳吃水条件下进行。充填袋两端先定位于小驳上，铺设时将袋体一端固定在定位桩上，用砂袋压稳固定。充填袋平缓展开并不断拉紧，潜水员根据放出的边线和中线随时调整充填袋的位置以保证能够满足设计要求。铺设位置满足要求后应及时进行充填。

充填袋出水后，上面袋体可采用人工铺设。充填袋铺设时应垂直于围堰轴线，上下层袋体应错缝铺设。在同一层上的相邻两个袋体之间需要预留富裕空间，以便充填后两个袋体间靠紧，且无通缝，如有应及时填塞好。

(3)袋体充填

地基沉降的原因主要可以分成2方面：一方面是内部原因，即地基本身就存在不稳定性，例如，陕西地区的土壤类型是黄土，就会更加容易发生沉降；另一方面就是外部原因，在外部存在着过于强大的附加压力，超过了地基所能负荷的最大限度，从而使得地基发生变形，导致地基基础下沉。

袋体充填时采用陆上高压水枪进行水力造浆、泥浆泵抽砂充填。施工方式为分段分层、整体推进，呈台阶状进行充填施工，在不同层袋体上形成不同的工作面，并且要乘潮施工，在不同潮位情况下，均可充填水位线以上部分，保证施工效率。

袋体充填饱满度宜为85%，厚度按照实际情况可取400～600 mm范围(见图5)。充填顺序为“先四角，后主体”，逆潮流方向充填，并注意观察出泥管口情况。在充填袋体过程中，需要人工在顶面往复行走，踩踏密实，尽可能加快排水，使袋体充填平整，并注意防止爆袋[4]。

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图5 充填袋施工

4.4 土工布铺设及石料抛填

人工铺设400 g/m2的土工布，并采用袋装砂压载，袋装砂横向间距2～3 m、纵向间距4～6 m。碎石垫层采用水上运输，皮带机打入、挖掘机摊铺。

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其它块石采用方驳运至施工现场，挖掘机进行抛填。首先抛填挤淤块石，然后抛填堆石棱体，再抛填堤心石、垫层块石。

在安装过程中，吊索在第一批就位时拉力最大，达到了2831kN，远大于全部安装就位后的2371kN。因此，如果安装过程中出现了断索现象，会在第一批吊索就位时，在受力最大吊索附近出现的断索最为危险。将受力最大的钢索标志为吊索1，其上侧吊索为吊索2，下侧吊索为吊索3考察断索的影响。

4.5 钢板桩施工

根据抗渗流计算，围堰止水采用拉森Ⅳ型钢板桩，长15 m。钢板桩打设主要采用两种方式，一是防潮大堤结合处，每侧长度约20 m的钢板桩采取陆上打设；二是其它钢板桩采取水上打设。内侧第二排-4.0 m处钢板桩打设，待基坑开挖至-4.0 m标高后，与取水结构物基础水泥搅拌桩同时施工。

(1)钢板桩吊装

钢板桩经由驳载码头，用船运至设计位置。钢板桩采用两点吊，在吊装过程中注意对钢板桩的保护。

(2)导架、导梁安装

为保证桩位精确及垂直度，防止钢板桩屈曲变形，并提高桩的贯入能力，需要设置一定刚度的、坚固的导架[5]，即“施工围檩”。导桩选用φ60 cm、壁厚8 mm的钢管桩，长度为12 m。钢管采用液压振动锤打设。

选用边线顺直的钢板桩作为导梁，安装在导桩的水平撑上，采用临时焊接连接。

(3)钢板桩打设

工程地质勘查质量管理标准化的目的是统一地质勘查单位质量管理标准，充分发挥质量管理体系在地质勘查单位管理中的主导作用，提高地勘单位管理水平，保证地质工作质量。质量管理规范明确了对地勘单位质量管理的基本要求、组织职责、人力资源管理、基础设施管理、工作环境管理、项目建设、招标承包管理、物资采购明确了项目实施过程中的管理、质量管理、项目的质量验收、质量管理活动的评价和改进等。

施工时从两侧岸边向中间打设，控制第一根钢板桩边桩的定位、垂直度，是保证围堰位置及后期钢板桩施工的关键技术[6]。

第一根钢板桩插桩时，确保桩体呈垂直状态，插桩稳定后，精确复测桩位及垂直度。满足要求后，严格控制沉桩位移量，间断性打设，小位移量打桩，密切复测钢板桩垂直度[7]。

后续钢板桩打设，起吊后使用人工协助插入前一根钢板桩锁口。钢板桩沉桩时，采用全站仪测量控制，如出现倾斜情况，可用轴线修正法，若出现较大倾斜，要用钢丝绳拉住桩身，边拉边打逐步纠正。当偏斜过大不能用拉挤的方法调整时，须拔出重打。

钢板桩在合龙时，两侧锁口如不在一条直线上的修正措施:在合龙前几组时，将钢板桩插入导梁内，再逐一沉桩。同时提前准备一批异形钢板桩用于合龙时修正钢板桩上下锁口不直的情况。

(4)钢板桩拔除

小鸡朝周泽赡跑来，周泽赡亲昵地将小鸡抱上桌子，右手做着圈的动作，小鸡高兴地钻了进去，过一会儿，周泽赡无论如何要让小鸡出来，小鸡恋恋不舍地离开，周泽赡手心沁出的汗，沾湿了羽毛。

基坑施工完毕要拔除钢板桩，拔桩顺序与打桩顺序相反。可先用振动锤将板桩锁口振活以减少土的阻力，然后边振边拔[8]。对较难拔出的板桩可先用振动锤将桩振打下沉100～300 mm，再与振动锤交替振打、振拔[9]。

4.6 钢管桩支撑体系

临时围堰北侧永临结合段，因取水结构物紧邻第二排钢板桩，基坑预留宽度受限。在结构物施工过程中，临时围堰遭受多次强风浪侵袭，个别部位钢板桩出现轻微倾斜。为确保基坑边坡稳定性，保证施工安全，故在临时围堰北侧永临结合段第二排钢板桩内侧增设钢管桩支撑体系。

钢管桩支撑体系采用长度为15 m的φ800 mm钢管桩加固，钢管桩间距3.0 m。在钢板桩之间采用圆钢管进行支撑，钢管桩主要采用60 t液压振动锤沉桩。

4.7 倒“T”型块施工

海上部分倒“T”型块采用200 t起重船安装，最大起重幅度22 m；陆上部分采用100 t履带吊安装。

倒“T”型块之间有3 cm的安装缝，采用高标号砂浆封堵。倒“T”型块与底部砂袋之间采用C20混凝土封堵(需人工清除碎石垫层后，再浇筑混凝土)，防止海水通过碎石垫层进入围堰。

4.8 护面块体安放

护面块体主要包括3种型号，分别为2 t扭王字块体、5 t扭王字块体、栅栏板。栅栏板采用人工配合履带吊安放，相邻高差小于150 mm，缝宽小于100 mm；扭王字块体采用分区、定点随机安放，并逐块做好安装记录。扭王字块可按设计数量的95%进行定点安放，然后再进行查漏补缺[10]。坡底扭王字块体要与抛石棱体接触紧密，坡面块体斜向放置。

4.9 控制要点及注意事项

(1)充填袋体应分层铺设，堆叠整齐，上、下层交错排列，不允许袋体与袋体之间留有缝隙、通缝；袋体内水未完全滤出前，不宜在其上部充填；袋体不得用锋利的石块堆压，以免割破袋布；袋体间的空隙以袋装砂填补密实，以免形成管涌通道[11]。

(2)钙通道阻滞剂:儿茶酚胺的代谢与Ca2+有关。通过钙通道阻滞剂的作用,可以抑制心脏、血管平滑肌的收缩,使耗氧量、血管外周阻力降低,使心脏代偿功能得到改善。嗜铬细胞瘤中的儿茶酚胺需要Ca2+进入到细胞内才可以释放,Ca2+阻断剂硝苯地平不仅能够阻止其释放,同时使血液中儿茶酚胺的含量有所降低,可使降压作用增强。

(2)在钢板桩插打过程中，当钢板桩的垂直度较好时，一次将桩打到要求深度；当垂直度较差时，分两次施打，即先将所有的桩打入约一半深度后，第二次再打到要求深度[12]。对较难拔出的钢板桩，交替振打、振拔。

在小区门前，杜一朵碰见了一个熟人。熟人问她一大早忙什么去？杜一朵随口说，打牌去。都晓得杜一朵爱打牌，且打得一手好牌。熟人也没多想，点点头就过去了。后来熟人又遇见一个熟人，熟人惯性地问，你也打牌去？那人两眼通红大着嗓门说，清晨八早打个屁！打炮！

(3)栅栏板应安放稳固、平顺，当需用二片石支垫时，支垫的边脚数不得超过2处，且每处只能支垫1层片石。

5 围堰应用效果

大唐东营2×1 000 MW新建工程电厂取排水临时围堰工程已完成(见图6)，采用的充填砂袋＋钢板桩联合止水的方式止水效果较好，通过现场观测统计，满足渗透值小于1 m/d的要求，有效保证了基坑内干施工条件。

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图6 临时围堰整体效果

扭王字块＋栅栏板结构护面形式，有效抵御了多次的风浪冲刷，降低了波浪的影响，堤顶倒“T”型块进一步增强了堤身的稳定性。通过增设钢管桩支撑体系，确保了永临段围堰的整体稳定，均未发生超规范要求的位移及变形。围堰施工及使用期间经历了十多次的风暴潮及三次强台风，堤身结构稳定，围堰内部基本无渗水，为取排水结构物创造了良好干施工条件。