淺談AP1000核電循環(huán)水泵房深大基坑支護(hù)技術(shù)

摘要：AP1000核電循環(huán)水泵房深大基坑采用外圍為防滲帷幕樁形成封閉的止水結(jié)構(gòu)，內(nèi)部支護(hù)體系由支護(hù)樁、高壓旋噴樁、水泥深層攪拌樁、錨索組成。文章結(jié)合工程特點，介紹了支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、支護(hù)方式的施工工藝及要點等，為后續(xù)類似工程提供了可行的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：AP1000核電；循環(huán)水泵房；深大基坑支護(hù)技術(shù)；地下工程；支護(hù)樁；高壓旋噴樁 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TL353 文章編號：1009-2374（2016）07-0101-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.051

1 工程概況

三門核電二期循環(huán)水泵房位于核電現(xiàn)場北區(qū)，為3&4#機(jī)組冷卻水系統(tǒng)的重要設(shè)施。南側(cè)為已完工的二期重件道路、北側(cè)為已修建的防浪堤、東側(cè)為規(guī)劃中未開挖的三期泵房。基坑支護(hù)范圍南北長約130m，東西寬約123m，深約32m。循環(huán)水泵房基坑支護(hù)及防滲工程采用外圍為防滲帷幕樁形成封閉的止水結(jié)構(gòu)，內(nèi)部由支護(hù)樁、高壓旋噴樁、水泥深層攪拌樁、錨索組成的支護(hù)體系。

2 水文地質(zhì)條件

循環(huán)水泵房位于沿海地區(qū)，降水豐沛，暴雨和臺風(fēng)頻現(xiàn)。廠區(qū)常年地下水位位于+2m，排洪閘底板面高程為+1m，地下積水厚3m，淤泥層以上回填石渣層內(nèi)積具有流通性。廠區(qū)地表由碎石回填層組成，主要地層厚度為回填層厚9～12m，淤泥層厚度為14m，黏土層厚度約14～40m。泵房區(qū)域基巖西南角埋深為-20m，南側(cè)、東南角和西側(cè)為-25m，西北角為-45～-50m，東側(cè)為

-25～-50m，東北側(cè)埋深為-55m。

3 工程特點和難點

（1）回填層厚度大，荷載重，滲透性強(qiáng)，地下水流通性高，水位高；（2）淤泥層呈軟-流塑狀，摩阻力和抗剪強(qiáng)度低，易變形；（3）基坑深，工期緊，近海且旁有重件道路，安全性要求高。

4 基坑支護(hù)設(shè)計

在充分考慮本工程特點和難點的情況下，經(jīng)過多方論證，確定外圍止水結(jié)構(gòu)采用防滲帷幕樁，內(nèi)部支護(hù)體系由支護(hù)樁、高壓旋噴樁、水泥深層攪拌樁、錨索組成。

4.1 防滲帷幕樁

防滲帷幕樁，設(shè)計強(qiáng)度C20，樁徑1000mm，樁間距900mm。東西兩側(cè)樁頂高程+3.0m，樁長6m，防滲土工布北側(cè)樁頂高程+6.0m，樁長9m、13m間隔布置。

4.2 支護(hù)樁

支護(hù)樁，設(shè)計強(qiáng)度C30，軸線長度424.8m。樁徑1000mm，樁間距1800mm?；游鱾?cè)支護(hù)樁樁頂高程0.0m；內(nèi)側(cè)支護(hù)樁樁頂高程-7.0m，南側(cè)運輸?shù)缆范螛俄敻叱虨?8.5m～-0.5m。西側(cè)支護(hù)樁為定長18m，內(nèi)側(cè)支護(hù)樁樁長最長38m或入中風(fēng)化基巖2m。

4.3 高壓旋噴樁

基坑北側(cè)的支護(hù)樁外側(cè)布置了高壓旋噴樁形成重力擋墻，在支護(hù)樁內(nèi)側(cè)的-21.0m標(biāo)高也布置了高壓旋噴樁進(jìn)行施工通道的地基加固，在帷幕樁與防滲土工布銜接地段布置了高壓旋噴樁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。高壓旋噴樁樁徑1000mm，樁間距900mm，綜合置換率70%。高壓旋噴樁主要在基坑北側(cè)施工，樁頂高程在-1.0m，支護(hù)樁外側(cè)旋噴樁樁端高程-23.0m，坑底施工通道內(nèi)，樁端高程

-45.0m。設(shè)計要求保留部分塊石層對帷幕樁形成反壓。

4.4 水泥深層攪拌樁

深攪樁樁徑700mm，樁間距600mm，綜合置換率80%。樁端高程-18.0m。

4.5 錨索

擴(kuò)徑旋噴摩擦型土錨，錨索采用7Φ5鋼絞線，旋噴擴(kuò)徑后直徑應(yīng)大于500mm。巖層錨索采用分散壓縮型錨索，錨索采用7Φ5鋼絞線，鉆孔直徑130mm。在標(biāo)高-6.0m以上分為四層錨索，-6.0～-18.0m共分為四層錨索。

5 施工要點

場地內(nèi)土石方首先開挖至+3.0m（北側(cè)+6.0m）標(biāo)高，受堆土場地限制，這一階段的開挖是分區(qū)域掏槽開挖，先開挖西側(cè)，再開挖東側(cè)，之后為北側(cè)及南側(cè)，隨著開挖工作面的提高，逐步開始施工帷幕樁。帷幕樁施工完成，形成封閉的干作業(yè)環(huán)境，隨后工序流程：泵房周邊的支護(hù)樁、深攪樁、旋噴樁、錨索與土方開挖的交叉施工→周邊支護(hù)體系完成，開始內(nèi)側(cè)支護(hù)樁施工→錨索、工程樁與土方開挖交叉施工。

5.1 深層攪拌樁施工

深攪樁施工采用“兩噴四攪”的方式：（1）樁位放樣：根據(jù)測量控制點和施工圖紙用全站儀測放樁位大樣，再用鋼卷尺測放樁位小樣；（2）樁機(jī)就位：移動攪拌樁機(jī)對中樁位，并用機(jī)臺木將樁機(jī)底盤墊平，保證穩(wěn)固；（3）水泥漿制備：按試驗確定的配合比制備水泥漿。攪拌樁所用水泥漿水灰比控制為0.5，使?jié){液理論比重不小于1.8；（4）噴漿攪拌下沉：待攪拌機(jī)正常運行后，開啟灰漿泵，預(yù)噴2～3min，放松卷揚機(jī)鋼絲繩，使攪拌軸沿導(dǎo)向架邊攪拌邊下降，到達(dá)設(shè)計標(biāo)高后停止供漿；（5）攪拌上升：攪拌軸下沉至設(shè)計深度后，為使土體得到充分拌合，應(yīng)控制攪拌軸的提升速度，攪拌軸緩慢提升至設(shè)計樁頂；（6）重復(fù)（2）至（5）工序，進(jìn)行二次噴漿。

5.2 高壓旋噴樁施工

高壓旋噴樁采用“三重管”旋噴注漿：（1）測量放線：按照設(shè)計圖紙對樁位點進(jìn)行施放；（2）鉆機(jī)就位：在鉆機(jī)就位前應(yīng)平整場地，清除淺層障礙物，合理布置施工作業(yè)的高壓泥漿泵、漿液攪拌站、排水、冒漿溝位置，盡量縮短漿泵站與樁孔的距離。鉆機(jī)要安放在設(shè)計的孔位上，機(jī)座要平穩(wěn)，使鉆桿頭對準(zhǔn)孔位中心，同時使鉆桿軸線垂直對準(zhǔn)鉆孔中心位置；（3）鉆孔：鉆孔選擇用工程地質(zhì)鉆機(jī)導(dǎo)孔；（4）插管：對于用工程地質(zhì)鉆機(jī)導(dǎo)孔法施工時，鉆機(jī)成孔完畢后，移至下一樁位導(dǎo)孔，高壓噴射機(jī)具就位后，將噴管插入導(dǎo)孔內(nèi)緩緩下沉至預(yù)定深度；（5）試噴射：旋噴管下鉆到設(shè)計深度后，必須先試噴，確保一切正常后，方可正式旋噴成樁；（6）噴射注漿：當(dāng)噴管插入預(yù)定深度后，按設(shè)計轉(zhuǎn)速原地旋轉(zhuǎn)噴射管，輸入按設(shè)計要求的水、漿、氣流量和壓力規(guī)定值的水泥漿、水和壓縮空氣，并按設(shè)計要求的提升速度、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動提升噴管，進(jìn)行由下而上的噴射注漿。

5.3 錨索施工

旋噴錨索：（1）定位放線；（2）鉆機(jī)就位；（3）成孔；（4）成孔噴漿：采用合金高壓旋噴鉆頭，鉆頭側(cè)翼設(shè)置多個噴嘴進(jìn)行高壓旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝，鉆進(jìn)及提升時均進(jìn)行噴漿，水泥漿用P.c42.5水泥攪拌，水灰比為0.5，漿液攪拌均勻，隨拌隨用；（5）錨索加工；（6）錨索安裝：旋噴錨桿鉆機(jī)將加工成品的錨索錨固段頂端鋼板通過鋼板中間孔套入合金高壓旋噴鉆頭上，然后通過套在合金高壓旋噴鉆頭上的鋼板將與鋼板焊接的鋼鉸線及自由段套管一起頂進(jìn)孔內(nèi)，頂進(jìn)深度滿足設(shè)計要求；（7）腰梁施工；（8）張拉鎖定：當(dāng)錨索注漿強(qiáng)度達(dá)到15MPa，進(jìn)行張拉鎖定。

巖錨施工：（1）定位放線；（2）鉆機(jī)就位；（3）鉆孔；（4）錨索加工；（5）安放錨索：孔內(nèi)先用高壓風(fēng)清孔一次，將鋼絞線自由段及孔口段外套Φ18的軟塑料管，兩端用細(xì)鐵絲扎牢，防止水泥漿滲入。然后放入錨索，錨索外套上定位片使錨索居中，應(yīng)防止錨索扭壓、彎曲，注漿管應(yīng)隨錨索一同入孔，注漿管頭部距孔底5～10cm，錨索定位止?jié){環(huán)到達(dá)孔口時，停止推送，再檢查一遍，排氣管是否暢通；（6）錨固段注漿：采用排氣注漿，為水泥漿常壓灌注，下傾的孔水泥漿由孔底注入，空氣由錨索孔排出；（7）腰梁施工；（8）張拉鎖定。

5.4 帷幕樁和支護(hù)樁

帷幕樁為素砼樁，支護(hù)樁為鋼筋混凝土樁。以下簡要介紹鋼筋混凝土樁的施工流程，素砼樁則不涉及鋼筋籠的制作及安裝工序：（1）埋設(shè)護(hù)筒；（2）樁機(jī)就位；（3）樁機(jī)試運轉(zhuǎn)；（4）泥漿制備；（5）成孔；（6）嵌巖灌注樁入巖；（7）清孔；（8）終孔；（9）二次清孔；（10）鋼筋籠安放；（11）灌注混凝土；（12）樁頭的鑿除及掛網(wǎng)抹灰；（13）泥漿處理。

6 基坑支護(hù)監(jiān)測

根據(jù)泵房現(xiàn)場條件，在支護(hù)結(jié)構(gòu)上設(shè)8個檢測斷面，對周邊環(huán)境主要監(jiān)測重件及北護(hù)堤。

監(jiān)測內(nèi)容：（1）支護(hù)樁樁體變形。在支護(hù)樁內(nèi)設(shè)測斜管，監(jiān)測施工過程樁體變形，測斜管底部與鋼筋籠同標(biāo)高；（2）土體深層水平位移。在圍護(hù)樁外側(cè)土體中布設(shè)測斜管，監(jiān)測土體深層水平位移，測斜管底部進(jìn)入中風(fēng)化基巖2m或深度超過基底10m；（3）錨索內(nèi)力監(jiān)測，在錨頭部位布設(shè)測力計監(jiān)測；（4）支護(hù)樁鋼筋應(yīng)力監(jiān)測，在支護(hù)樁不同深度主筋上設(shè)鋼筋應(yīng)力計，監(jiān)測主筋內(nèi)力，每個標(biāo)高位置在主筋上各設(shè)2個應(yīng)力監(jiān)測點；（5）沉降監(jiān)測。在坑外土體、大件道路、北護(hù)堤等設(shè)沉降點，監(jiān)測沉降；（6）北護(hù)堤側(cè)土體分層沉降；（7）地下水位監(jiān)測；（8）對在基坑開挖影響范圍內(nèi)的周邊地下管線機(jī)建筑物進(jìn)行調(diào)查，并做相應(yīng)變形監(jiān)測。

監(jiān)測控制值：樁體水平變形最大值為50mm；土體水平位移最大值為120mm；坑外土體沉降值為120mm；鋼筋測力計內(nèi)力值不超過設(shè)計80%，錨索測力計應(yīng)力不超過110%或者不低于70%；數(shù)值不出現(xiàn)急劇變化。

7 結(jié)語

本工程開挖期間經(jīng)過嚴(yán)格監(jiān)測，樁體水平變形、土體水平位移、坑外土體沉降值、變化速率和應(yīng)力值等均未出現(xiàn)異常變化情況，土體水平位移最大值為87.60mm，樁體水平位移最大值為30.01mm，坑外土體沉降最大值為100.40mm，監(jiān)測數(shù)據(jù)均未達(dá)到報警值。從監(jiān)測結(jié)果來看，該支護(hù)方案很好地解決了基坑開挖期間止水、土體支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與安全控制等難題，為后續(xù)循泵房施工創(chuàng)造了良好的施工條件，為后續(xù)類似地質(zhì)條件深大基坑施工提供了可行的經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：姜云峰（1987-），男，浙江海鹽人，三門核電有限公司助理工程師，研究方向：核電CI/BOP工程管理。

（責(zé)任編輯：小 燕）