烏姆蓋萬海水淡化工程土建部分技術研究

■ 中鐵十八局集團有限公司天津國際工程分公司 馮彪

阿聯(lián)酋烏姆蓋萬150MIDG海水淡化項目是全球TOP5海水淡化工程、“2036阿聯(lián)酋水安全戰(zhàn)略”的重要工程，旨在解決作為世界“水資源壓力極大”的阿聯(lián)酋居民飲水問題。項目集海水淡化、蓄水、供水于一體，采用先進的“膜法”海水淡化工藝，建成后日處理海水量能夠達到68萬噸，每天可提供68.2萬噸潔凈飲用水。本文分析了該項目土建部分建設重難點及施工質量控制措施，對優(yōu)化建設方案、控制項目進度及后期管道、設備的順利安裝具有重要意義，可為類似工程提供參考與借鑒。

1.工程概況

阿聯(lián)酋烏姆蓋萬150MIGD海水淡化項目位于阿聯(lián)酋北部城市烏姆蓋萬工業(yè)開發(fā)區(qū)，該工程直接面臨波斯灣海域，通過霍爾木茲海峽與阿曼灣和阿拉伯海相聯(lián)通，主要工程內容包括新建一座烏姆蓋萬150MIGD的海水淡化廠。工程占地面積161918m2，主要建筑包含3組海水過濾系統(tǒng)、1個取水泵房、2座電氣樓、3組設備車間、5個存水罐及若干水處理輔助設施。該工程屬于民生工程，提早交付使用可極大緩解當?shù)鼐用裼盟o張現(xiàn)狀，工期十分緊張，尤其是留給土建施工的期限更是少之又少。同時該工程屬于工業(yè)性質存水結構施工，且鋼筋混凝土表面不進行二次涂裝，對混凝土澆筑結構的防水性能及完成面狀態(tài)要求極高。

2.工程重難點分析

2.1 淺水位、松散地質條件下深基坑支護難度大

根據(jù)初步設計勘測報告顯示，工程現(xiàn)場地質松軟，以中密細中砂為主，整體性差，地基土構成如表1所示。

表1 初步勘察報告

項目場坪后的施工場地絕對高程為3.5m—4m，其中，屬節(jié)點控制性結構物取水泵房的筏板基礎頂面絕對高程為—8m，開挖深度接近12m，加上區(qū)域工作面狹小，地下水埋深4.5m，因此在筏板施工過程中，降水及開挖支護的難度很大。

2.2 高溫差條件下對大體積混凝土澆筑工藝要求極高

阿聯(lián)酋屬于熱帶沙漠氣候，最高溫度可達到50℃，9月以后晝夜溫差逐漸加大，最高溫差可達到20℃。此外，該工程存在多個大型筏板基礎施工，如何保證在高溫及高溫差條件下對大體積混凝土進行澆筑、控溫以防混凝土開裂，是土建施工的一大難題。

3.采取的施工方案及質量控制措施

3.1 取水泵房深基坑開挖支護方案

如圖1所示，該取水泵房的結構邊緣長35.2m、寬21.1m、深度為13.3m，結合深挖區(qū)域場地狹小、地下水位高、軟弱地基作業(yè)、工期緊的特點，通過對一系列支護方案從經濟性及安全性進行對比，最終采用輕型井點降水（內部6個直徑400mm管井和外部8個直徑400mm管井的內外結合方式），內外雙層設置拉森鋼板樁加內部支撐的施工方案。

圖1 鋼板樁示意圖

（1）拉森鋼板樁的選用

采用AU 20型鋼板樁（b=750mm、h=444mm、t=12mm），內排選用16m，外排選用12m長度的鋼板樁。

（2）鋼板樁及內撐施工

兩排鋼板樁間距6m，內排鋼板樁樁長16m，外排鋼板樁樁長12m，兩排鋼板樁之間在—6m處用拉桿連接，西南側拉桿間距為1.0m，除西南側外拉桿間距為3m；在內部—7m處設置圍檁和角撐，具體施工工藝流程如圖2所示。

圖2 施工工藝流程

為了縮短鋼板樁施工工期，現(xiàn)場采用單根樁打入法，先潛部泄土4m，使用90t履帶吊帶液壓振錘逐片插打逐漸糾偏直至合攏。內排鋼板樁外露高度為1m，入土深度為15m，外排鋼板樁外露高度為1m，入土深度為11m，雙排鋼板樁防護周長約為266m。

鋼板樁圍護共設置兩道圍檁，第一道在—6.0m處，圍檁采用2×300型鋼；第二道在—7.0m處，圍檁采用3×H610×305×149型鋼。在鋼板樁豎向放出圍檁安裝標高位置，確保圍檁安裝在同一平面，拉桿采用430AT SAS螺桿拉住，鋼板樁圍護效果如圖3所示。

圖3 鋼板樁圍護效果圖

（3）拉桿、圍檁及鋼板樁拆除

圍檁、鋼板樁之間應用電焊焊接牢固。把拉桿和角撐安裝完畢后才能進行土方開挖作業(yè)。泵房底板和—7.45m以下墻體澆筑完成并回填至—11.45m后，拆除—7.0m角撐和圍檁。在全部地下工程完成并回填后進行板樁和拉桿拆除。板樁拆除及時清理出場地。

（4）基坑監(jiān)測監(jiān)控

結合改取水泵房基坑施工的具體情況，該基坑監(jiān)測項目主要包括鋼板樁水平位移、鋼板樁（基坑周邊地表）豎向位移、基坑地下水位、周邊場地地表裂縫、支護結構應力及其他監(jiān)測。變形監(jiān)測點分別設置在—6.0m和—8.0m，每個標高處設置8個監(jiān)測點，共16個；支撐及圍檁應力觀測點設置在—10.0m，共11個監(jiān)測點。

根據(jù)已有的測量控制點，并建立起施工測量控制網(wǎng)。在基坑監(jiān)測中將測量控制點同時作為監(jiān)測控制網(wǎng)的基準點和工作基點。

鋼板樁水平位移監(jiān)測：建立好基坑監(jiān)測控制網(wǎng)后，土方開挖前使用全站儀測定每個監(jiān)測點的定位坐標，并做好記錄；日常監(jiān)測主要是使用全站儀觀測監(jiān)測點位置是否出現(xiàn)絕對位移，并通過每邊的監(jiān)測點通長拉線測定點與點之間的相對位移，并做好記錄。

鋼板樁（基坑周邊地表）豎向位移監(jiān)測：建立好基坑監(jiān)測控制網(wǎng)后，土方開挖前使用水準儀測定每個監(jiān)測點的高程，并做好記錄；日常對監(jiān)測點進行高程控制，水準儀測量，并做好記錄，以作為基坑周圍場地沉降分析依據(jù)；發(fā)現(xiàn)沉降超計算值時，及時查看基坑是否出現(xiàn)流砂及集水井水攜帶砂量是否過多。

基坑地下水位監(jiān)測：通過測定觀測井的水位標高作為確定基坑地下水位標高的依據(jù)，基坑地下水位監(jiān)測在土方開始開挖后進行。日常監(jiān)測主要是通過水準儀測定觀測井頂標高，再通過測量井頂至井內水位的豎向距離，計算出地下水位標高，并做好記錄。

周邊場地地表裂縫及其他監(jiān)測：此項監(jiān)測主要是在土方開挖及基礎施工過程中進行，安排專人日常巡查。巡查內容包括周邊場地地表及邊坡是否出現(xiàn)裂縫、邊坡是否出現(xiàn)滲水、抽水是否正常、坡頂排水溝是否滲水、坑頂規(guī)定范圍內是否有大堆載等，并做好記錄。發(fā)現(xiàn)滲水或流砂現(xiàn)象時馬上上報，并加強地下降水。

3.2 大體積混凝土澆筑施工控制措施

該項目存在多個大型筏板基礎，上接水池，混凝土表面無任何防水材料及二次涂裝，對澆筑混凝土完成面質量要求極高。針對該工業(yè)項目對防水等級的特殊要求，結合阿聯(lián)酋當?shù)貧夂驐l件，以該項目其中一個海水過濾系統(tǒng)DMGF3為例，實際采取控制措施如下：

一是澆筑前對混凝土原料及配合比進行控制，提升其抗水能力及降低水化熱速率。該項目混凝土供應均采用商品混凝土，通過提前協(xié)商，將該筏基基礎混凝土礦渣微粉（GGBS）含量調整到50%，以減少水泥用量，降低混凝土水化熱升溫速度。同時，選用高效緩凝減水劑，降低單位混凝土用水量，有利于推遲水化熱溫度峰值時間，使絕熱溫升曲線變緩，有效控制混凝土的早期裂縫。除了在調整混凝土配合比及選用適當?shù)奶砑觿┩?，若溫度太高，可加入冰塊降低水溫，以保證混凝土入模溫度控制在30℃以內。

二是優(yōu)化澆筑施工方案及施工工藝。該筏基結構尺寸為75.8m＊55.5m＊1m，因整體性要求比較高，同時避免產生冷縫，采用分段分層連續(xù)澆筑的形式?，F(xiàn)場采用6臺55m臂長泵車同時泵送混凝土，從底層開始，澆筑至12m后澆筑第二層，每層澆筑高度50cm，采用振搗棒進行振搗，在振動界限前對混凝土進行二次振搗，排除混凝土因振搗不到位致使粗骨料、水平鋼筋下部形成空隙，增加混凝土密實度，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)裂紋。同時在澆筑上層時，振搗棒要插入下層5cm—10cm處進行振搗，以防形成施工冷縫?；炷翝仓Y束后要認真處理表面，處理的基本方法是在混凝土澆筑完成后，先初步按設計標高用長刮杠刮平，在初凝前用電抹子收光，以防表面出現(xiàn)裂紋。

三是澆筑后養(yǎng)護到位并持續(xù)對大體積混凝土溫度進行監(jiān)控。該筏基養(yǎng)護方法采取保溫及保濕同時進行的養(yǎng)護方式，即混凝土完成澆筑10小時后，達到初凝條件即覆蓋單層濕潤的麻袋片，上層覆蓋塑料薄膜，防止混凝土表面因脫水產生干縮裂縫，確保水泥順利水化。因項目工期緊張，結合當?shù)厥┕ひ?guī)范，該筏基澆水濕潤養(yǎng)護持續(xù)周期為14天。大體積混凝土溫度監(jiān)測是對水泥水化熱情況、內外溫度差進行監(jiān)測。由于阿聯(lián)酋晝夜溫差大，為精確掌握混凝土內部溫差，使用布設的測溫導線進行測溫，當同一斷面不同高度內部溫度相差、表面與外部溫差超過20℃，及時在混凝土表面加蓋雙層麻袋片，以防止混凝土的抗拉強度大于其平均總溫差所產生的拉應力，形成貫穿裂縫，同時也防止混凝土表面由于溫度散失快，發(fā)生溫度梯度現(xiàn)象，造成混凝土表面出現(xiàn)裂縫。

4.取得的成效

該工程從項目初期就由項目經理牽頭，組織圖紙會審確認圖紙與設計相符后，開展施工前作技術交底，管理小組嚴控施工過程，保證每一步都符合設計質量要求。認真做好標高控制、軸線控制，確保符合當?shù)噩F(xiàn)行的設計、施工、驗收等采用的規(guī)范標準和設計要求，各分項、分部工程施工質量檢驗合格率達到100%，單位工程一次驗收合格率達到100%，主體工程施工進度完全達到施工計劃要求，質量“零缺陷”，無重大及以上質量事故。

在土木工程建設過程中，深基坑支護技術是一項非常重要的建筑防護技術，混凝土質量缺陷也一直是建筑工程中的通病，以上兩項不僅僅是文中所列項目的施工難點，在其他工程中也經常會出現(xiàn)一些問題，影響施工進度的同時也會威脅到土建工程的整體質量和安全。因此，企業(yè)要以建筑物用途作為質量控制的方向，全面預判重、難點單項工程，做好可實施性施工組織設計，充分了解可能影響施工進度的“攔路虎”，選擇合適的施工技術，細化每種技術的具體應用和操作過程，提前做好方案策劃，才能有效地推進現(xiàn)場施工進程。