華能福州電廠循環(huán)水泵房大型沉井下沉施工技術(shù)

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司長(zhǎng)沙市410004）

華能福州電廠循環(huán)水泵房大型沉井下沉施工技術(shù)

王曉偉 文自立

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司長(zhǎng)沙市410004）

通過(guò)對(duì)循環(huán)水泵房大型沉井復(fù)雜條件下的施工技術(shù)研究，可解決沉井四周圍帷止水及防護(hù)相臨的一期循環(huán)水泵房安全的施工技術(shù)、沉井下沉穿越復(fù)雜地層時(shí)防偏防扭防突沉、大跨度側(cè)墻防裂、防淤泥質(zhì)土層中突沉、循環(huán)水泵房基底以下的地基處理等一系列施工技術(shù)，可彌補(bǔ)完善國(guó)內(nèi)在火電廠施工中經(jīng)常會(huì)遇到但又尚待完善的這一課題，同時(shí)也為鐵路工程、公路工程中橋梁基礎(chǔ)施工提供參考。

循環(huán)水泵房大型沉井施工技術(shù)

1 概述

本工程為華能福州電廠三期（2×660 MW）工程循環(huán)水系統(tǒng)建筑工程中的循環(huán)水泵房沉井，坐落于閩江右岸岸邊。沉井平面尺寸：46.70 m×30.30 m，沉井下沉制作高度17.50 m，沉井下沉后刃腳設(shè)計(jì)踏面高程為－14.00 m，下沉前沉井刃腳踏面高程為2.8 m。自然地面平均高程為5.00 m。實(shí)際下沉為16.8 m。下沉采用排水下沉，水力機(jī)械出土。

建筑場(chǎng)地巖土主要為：①層人工回填素填土；及③2層淤泥質(zhì)土；其下部為④層粉質(zhì)粘土、⑥層花崗閃長(zhǎng)巖及細(xì)晶巖的殘積土，⑦1～⑦2風(fēng)化層及⑦3中等風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖及細(xì)晶巖。

①層人工回填素填土，為一期水泵房施工時(shí)回填的碎石、塊石混砂，塊石含量較高，粒徑不等，最大粒徑超過(guò)50 cm。該層極其不均，局部地段為一期建構(gòu)筑物的地基基礎(chǔ)和人工換填層，碎塊石排列有序且較為密實(shí)?？傮w而言，上部粘性土混碎、塊石為主，中部以塊石為主，下部以礫、砂混粘性土為主。該層已回填近20余年，為稍密～中密狀態(tài)。在沉井施工中，由于①層人工回填素填土的不均勻性，應(yīng)特別注意塊石掏挖的均勻控制，以防沉井傾斜。

③2層淤泥質(zhì)土，在一期水泵房施工時(shí)，上部拋填的塊石對(duì)該層有一定的擠密作用，③2層淤泥質(zhì)土中局部含薄層砂，在沉井施工中，也將增大其摩擦力。

由于場(chǎng)地地下水位埋深淺，且緊臨江邊，沉井施工時(shí)應(yīng)考慮江水滲流的影響，采取合理的降排水措施。

2 施工工藝

打設(shè)深井及降水—→高壓水泵供水—→高壓水槍沖土成泥漿—→泥漿泵吸泥—→泥漿排至沉淀池—→土方外運(yùn)。

水力機(jī)械出土流程：高壓水槍破土化為泥漿，由泥漿泵將泥漿抽送至設(shè)在底梁面上的泥漿箱內(nèi)，再由接力泥漿泵將箱內(nèi)泥漿輸送至井外中轉(zhuǎn)泥漿池內(nèi)，再抽至大泥漿池，泥漿池泥漿經(jīng)過(guò)加外加劑沉淀后再輸送外運(yùn)，隨著沉井內(nèi)土石降低沉井逐步下沉至設(shè)計(jì)高程－14.00 m。

3 沉井下沉施工

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）沉井內(nèi)外工作。

沉井內(nèi)外模拆除；內(nèi)外拉桿螺栓割除水泥砂漿蓋面；井內(nèi)外雜物清除干凈，沉井頂部設(shè)置人行通道欄桿；沉井外井壁四角編號(hào)，并自刃腳底始到頂面用紅白線標(biāo)示，以cm為單位的刻度線供沉井測(cè)量高差用，沉井四角均應(yīng)標(biāo)示；內(nèi)外腳手架拆除，同時(shí)安裝沉井上下內(nèi)外鋼管樓梯；自流引水管及輸水管穿墻套管封堵（腳手架拆前完）；修建好履帶吊工作平臺(tái)。

（2）下沉設(shè)備布置就位。

在臨閩江岸邊塔設(shè)取水平臺(tái)，其上安裝高壓泵（15 kW）12臺(tái)，供射水水槍用，在沉井底梁24格中合理布置泥漿泵（15 kW）12臺(tái)，抽至底梁面上合理布置的2座泥漿箱內(nèi)，泥漿箱內(nèi)布置4臺(tái)（22 kW）泥漿泵，將箱內(nèi)泥漿抽至井外中轉(zhuǎn)泥漿池，中轉(zhuǎn)泥漿池內(nèi)配置3臺(tái)（22 kW）泥漿泵，配6″泥漿管道輸送泥漿至主泥漿池。配電箱開關(guān)控制柜設(shè)在縱隔墻二頂面。井外配履帶和塔吊作垂直運(yùn)輸。

（3）設(shè)置測(cè)量控制點(diǎn)和沉降觀測(cè)點(diǎn)。

（4）設(shè)置泥漿池。

在沉井進(jìn)場(chǎng)一側(cè)挖一中轉(zhuǎn)泥漿池，然后在內(nèi)河旁一、二、三期排水箱涵的頂部挖3個(gè)泥漿池，存漿、沉淀、出泥交替輪換使用。

3.2 沉井下沉

（1）下沉條件。

沉井驗(yàn)收合格，最后一節(jié)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%即可進(jìn)行沉井下沉。

沉井取土下沉前，應(yīng)先行拆除刃腳及底梁下的磚胎模素混凝土墊層并吊運(yùn)出井。

磚胎模拆除前應(yīng)進(jìn)行安全技術(shù)交底，防止在拆除中沉井發(fā)生過(guò)量?jī)A斜或局部受力不合理，產(chǎn)生負(fù)彎距引起井墻裂紋，必須統(tǒng)一指揮，按照編組對(duì)稱的堆成和均勻拆除。

（2）塊石的吊運(yùn)。

對(duì)于回填土層的施工，采用水力機(jī)械出砂，不能沖擊抽排的塊石和石渣計(jì)劃采用2～3臺(tái)35 t的履帶吊出土。原填筑砂島的粗砂排出后就近堆放，以便重復(fù)利用。

沖孔灌注樁施工時(shí)的Φ25預(yù)留吊筋下沉過(guò)程中應(yīng)分段及時(shí)割除，注意切割長(zhǎng)度以（1～1.5）m為宜，并就近幾根綁扎在一起，以防傷人。注漿時(shí)未拔出的套管在開挖過(guò)程中注意及時(shí)發(fā)現(xiàn)，自我防護(hù)，有必要?jiǎng)t可采取割除措施。

（3）四周的回填。

拉森鋼板樁距離沉井井壁（6～8）m，鋼板樁與沉井之間的土層會(huì)隨沉井下沉產(chǎn)生下陷現(xiàn)象，為保證沉井下沉的摩阻力以及防止周邊土的塌陷，應(yīng)及時(shí)回填下陷土并夯實(shí)，回填高度可略高于原地面，回填料可考慮沉井底部開挖出的粗砂。

（4）取土下沉。

沉井初始下沉階段，下沉系數(shù)大，井內(nèi)出土不均勻極易引起傾斜，需及時(shí)糾編，在沉井重心接近地面時(shí)應(yīng)保持沉井面平壁垂直，形成一個(gè)好的軌道，這是沉井下沉質(zhì)量的奠基階段。

沉井出土順序由內(nèi)向外，分層取土，由中心向四周擴(kuò)展，土層面的高差控制，由初沉到終沉逐漸變化，即初沉30 cm到中沉100 cm終沉（20～10）cm，必需時(shí)可形成反鍋底。

初沉階段四周格內(nèi)不出土少出土，當(dāng)形成平鍋底時(shí)，再去四周格內(nèi)平均對(duì)稱分層取土。嚴(yán)禁水槍沖切刃腳斜面下土體，保持沉井受力合理，下沉平穩(wěn)。

沉井下沉首先清除砂墊層，該層可回收利用，由泥漿泵抽出后在中轉(zhuǎn)泥漿泥內(nèi)沉積，用挖掘機(jī)配5 t自卸汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至指定地點(diǎn)。

清除砂墊層，必須按上述出土原則操作，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)下沉量、四角高差、偏位進(jìn)行測(cè)量，及時(shí)掌握下沉速度和偏差發(fā)展趨勢(shì)，嚴(yán)格按照“下沉中糾偏，糾偏中下沉”的施工原則。

初始階段需加密測(cè)量次數(shù)，每60 min測(cè)量一次，當(dāng)沉井傾斜達(dá)到允許偏差值的1／2時(shí)，測(cè)量人員應(yīng)及時(shí)報(bào)告值班長(zhǎng)和項(xiàng)目工程師，以便采取糾偏措施，確保沉井初始階段形成良好的下沉垂直軌道。

砂墊層以下的下臥層為人工素填土層，由混碎、塊石為主，中部塊石為主，下部礫砂混粘性土，該層的出土方法應(yīng)以人工為主，水利機(jī)械輔助，塊石、碎石雜物人工搬運(yùn)裝入特制的鐵質(zhì)吊筐中，履帶吊垂直吊運(yùn)至井外。

對(duì)底梁和刃腳下的塊石，應(yīng)先清底梁后清刃腳下的塊石，在接近③2層淤泥質(zhì)土?xí)r，對(duì)無(wú)法挖出的刃腳及底梁下的塊石時(shí)，應(yīng)以出土下沉為主，少量塊石會(huì)擠壓井外或隨著下沉嵌入泥中。

人工素填層，根據(jù)鉆探資料揭示，該層分布層厚高差較大，由于不同土層承載力相差較大，沉井極易傾斜。下沉?xí)r應(yīng)有意識(shí)地讓該層厚的沉井一側(cè)保持刃腳踏面標(biāo)高低一些，在即將穿越素填土層時(shí)，再一次性糾偏。

在③2層淤泥質(zhì)土層下沉?xí)r，因該層承載力差、沉井重、下沉系數(shù)較大，刃腳和底梁均嵌入泥層，下沉?xí)r應(yīng)以中間隔先取土，沉井如正常下沉四周格內(nèi)土體升至接近底梁面石，再分層取土一部分。往而復(fù)始，取土下沉。

（5）初沉階段的控制。

根據(jù)本沉井的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為確保沉井結(jié)構(gòu)的安全，合理按排出土順序是下沉的關(guān)鍵，下沉過(guò)程中始終保持均勻下沉，沉井不能出現(xiàn)較大的高差；取砂時(shí)，首先要將中間的砂墊層掏深，然后向四周擴(kuò)展取砂，使整個(gè)沉井形成較大的鍋底，如沉井下面土質(zhì)松軟讓井?dāng)D土下沉；如土質(zhì)較硬讓井大梁下面懸空，使沉井的支力點(diǎn)位于井的下壁，鍋底控制在1 m左右，高差控制在20 cm以內(nèi)。

因沉井內(nèi)回填土層較厚，井內(nèi)分布不均勻，取土?xí)r應(yīng)先取土層厚的一面，便整個(gè)沉井的硬土層基本均勻時(shí)掃刃腳，這樣可確保沉井位移和高差的控制。

為了工期的順利進(jìn)行，沉井下沉至3 m左右時(shí)，基本進(jìn)入軌道可加大取土量，鍋底適當(dāng)加深，井中間鍋底可控制在2 m左右，但需確保機(jī)械正常施工，如遇機(jī)械設(shè)備故障應(yīng)立刻維修或更換，如1 h不能排除，其它相應(yīng)設(shè)備應(yīng)停止施工，以防發(fā)生位移及較大高差，使整個(gè)高差控制在30 cm以內(nèi)。

（6）終沉前的控制措施。

沉井下沉離設(shè)計(jì)標(biāo)高2 m左右，應(yīng)放慢下沉速度，停止6h以備觀察，掌握下沉速度，鍋底逐漸減小，基本以糾編為主，測(cè)標(biāo)下沉趨勢(shì)和自沉慣量，測(cè)量2h一次，高差控制在（10～15）cm，隨著沉井繼續(xù)下沉，沉井應(yīng)逐漸形成擠土下沉，待沉井離設(shè)計(jì)標(biāo)高50 cm時(shí)需再停止觀察6h，一般大梁基本接近土層測(cè)量數(shù)據(jù)重新核準(zhǔn)，以1cm/h左右的速度將沉井慢慢進(jìn)入設(shè)計(jì)標(biāo)高，確保沉井平穩(wěn)。不超沉，高差控制在7cm以內(nèi)，沉井進(jìn)入設(shè)計(jì)標(biāo)高后需繼續(xù)觀察，待沉井8h下沉量控制在10mm方可封底，以免出現(xiàn)超沉現(xiàn)象。

（7）地下水過(guò)多及管涌補(bǔ)救措施。

如沉井下沉到一定深度時(shí)，地下水過(guò)多，應(yīng)視情況而定：第一、井外增加深井；第二、深井泵功力加大；第三、井內(nèi)增加排水設(shè)備；如遇管涌，則于管涌部位可增設(shè)鋼板樁封閉止水。

（8）灌注樁的控制。

因本次沉井內(nèi)有灌注樁，為了保證樁基不斷，下沉取土是控制樁基的關(guān)鍵，在沉井下沉到樁頂部標(biāo)高位置，應(yīng)調(diào)整取土位置，原取土以中間形成鍋底，向四周擴(kuò)展，這樣可能形成四周土方向中間涌擠，造成樁基擠斷。根據(jù)本沉井的的下沉速度及樁基的標(biāo)高，應(yīng)在沉井下沉至10 m時(shí)調(diào)整取土位置，由中間取土調(diào)整為四周邊格取土，讓沉井中間格子里面保留土塞，根據(jù)中國(guó)水電八局有限公司施工經(jīng)驗(yàn)可保留（6～8）m，這樣取土可確保灌注樁不至于發(fā)生擠歪、甚至擠斷現(xiàn)象。

（9）下沉糾偏。

在沉井下沉過(guò)程中應(yīng)做到刃腳標(biāo)高每2 h測(cè)量一次，軸線每天測(cè)量一次，沉井初始階段1 h測(cè)量1次，必要時(shí)連續(xù)觀測(cè)，及時(shí)糾偏，終沉階段每1 h測(cè)量1次，當(dāng)沉井下沉接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)增加觀測(cè)密度。

本沉井下沉系數(shù)較大，施工時(shí)必須慎重。初沉?xí)r易偏易糾，做到即偏即糾，確保井壁入土軌道垂直良好。

下沉中沉階段。做到糾偏中下沉，下沉中糾偏。嚴(yán)控超規(guī)范傾斜，大起大落糾偏，放置對(duì)土體擾勁大。引起沉井過(guò)量移位。

沉井終沉階段。應(yīng)以糾偏為主。沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高上游一半時(shí)，應(yīng)糾正平直，再謹(jǐn)慎下沉，微偏微糾不允許超規(guī)范傾斜偏差，直至下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4 機(jī)械設(shè)備（附表）

附表機(jī)械設(shè)備表

2016－07－21）

王曉偉（1977-），男，高級(jí)工程師，主要從事鐵路工程及水利水電施工技術(shù)。