華能福州電廠循環水泵房大型沉井下沉施工技術

（中國水利水電第八工程局有限公司長沙市410004）

華能福州電廠循環水泵房大型沉井下沉施工技術

王曉偉 文自立

（中國水利水電第八工程局有限公司長沙市410004）

通過對循環水泵房大型沉井復雜條件下的施工技術研究，可解決沉井四周圍帷止水及防護相臨的一期循環水泵房安全的施工技術、沉井下沉穿越復雜地層時防偏防扭防突沉、大跨度側墻防裂、防淤泥質土層中突沉、循環水泵房基底以下的地基處理等一系列施工技術，可彌補完善國內在火電廠施工中經常會遇到但又尚待完善的這一課題，同時也為鐵路工程、公路工程中橋梁基礎施工提供參考。

循環水泵房大型沉井施工技術

1 概述

本工程為華能福州電廠三期（2×660 MW）工程循環水系統建筑工程中的循環水泵房沉井，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，沉井下沉后刃腳設計踏面高程為－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。實際下沉為16.8 m。下沉采用排水下沉，水力機械出土。

建筑場地巖土主要為：①層人工回填素填土；及③2層淤泥質土；其下部為④層粉質粘土、⑥層花崗閃長巖及細晶巖的殘積土，⑦1～⑦2風化層及⑦3中等風化花崗閃長巖及細晶巖。

①層人工回填素填土，為一期水泵房施工時回填的碎石、塊石混砂，塊石含量較高，粒徑不等，最大粒徑超過50 cm。該層極其不均，局部地段為一期建構筑物的地基基礎和人工換填層，碎塊石排列有序且較為密實。總體而言，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。在沉井施工中，由于①層人工回填素填土的不均勻性，應特別注意塊石掏挖的均勻控制，以防沉井傾斜。

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

由于場地地下水位埋深淺，且緊臨江邊，沉井施工時應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。

水力機械出土流程：高壓水槍破土化為泥漿，由泥漿泵將泥漿抽送至設在底梁面上的泥漿箱內，再由接力泥漿泵將箱內泥漿輸送至井外中轉泥漿池內，再抽至大泥漿池，泥漿池泥漿經過加外加劑沉淀后再輸送外運，隨著沉井內土石降低沉井逐步下沉至設計高程－14.00 m。

3 沉井下沉施工

3.1 施工準備

（1）沉井內外工作。

沉井內外模拆除；內外拉桿螺栓割除水泥砂漿蓋面；井內外雜物清除干凈，沉井頂部設置人行通道欄桿；沉井外井壁四角編號，并自刃腳底始到頂面用紅白線標示，以cm為單位的刻度線供沉井測量高差用，沉井四角均應標示；內外腳手架拆除，同時安裝沉井上下內外鋼管樓梯；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。

（2）下沉設備布置就位。

在臨閩江岸邊塔設取水平臺，其上安裝高壓泵（15 kW）12臺，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，抽至底梁面上合理布置的2座泥漿箱內，泥漿箱內布置4臺（22 kW）泥漿泵，將箱內泥漿抽至井外中轉泥漿池，中轉泥漿池內配置3臺（22 kW）泥漿泵，配6″泥漿管道輸送泥漿至主泥漿池。配電箱開關控制柜設在縱隔墻二頂面。井外配履帶和塔吊作垂直運輸。

（3）設置測量控制點和沉降觀測點。

（4）設置泥漿池。

在沉井進場一側挖一中轉泥漿池，然后在內河旁一、二、三期排水箱涵的頂部挖3個泥漿池，存漿、沉淀、出泥交替輪換使用。

3.2 沉井下沉

（1）下沉條件。

沉井驗收合格，最后一節混凝土達到設計強度70%即可進行沉井下沉。

沉井取土下沉前，應先行拆除刃腳及底梁下的磚胎模素混凝土墊層并吊運出井。

磚胎模拆除前應進行安全技術交底，防止在拆除中沉井發生過量傾斜或局部受力不合理，產生負彎距引起井墻裂紋，必須統一指揮，按照編組對稱的堆成和均勻拆除。

（2）塊石的吊運。

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

沖孔灌注樁施工時的Φ25預留吊筋下沉過程中應分段及時割除，注意切割長度以（1～1.5）m為宜，并就近幾根綁扎在一起，以防傷人。注漿時未拔出的套管在開挖過程中注意及時發現，自我防護，有必要則可采取割除措施。

（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隨沉井下沉產生下陷現象，為保證沉井下沉的摩阻力以及防止周邊土的塌陷，應及時回填下陷土并夯實，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，下沉系數大，井內出土不均勻極易引起傾斜，需及時糾編，在沉井重心接近地面時應保持沉井面平壁垂直，形成一個好的軌道，這是沉井下沉質量的奠基階段。

沉井出土順序由內向外，分層取土，由中心向四周擴展，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，必需時可形成反鍋底。

初沉階段四周格內不出土少出土，當形成平鍋底時，再去四周格內平均對稱分層取土。嚴禁水槍沖切刃腳斜面下土體，保持沉井受力合理，下沉平穩。

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泥漿泥內沉積，用挖掘機配5 t自卸汽車轉運至指定地點。

清除砂墊層，必須按上述出土原則操作，同時加強對下沉量、四角高差、偏位進行測量，及時掌握下沉速度和偏差發展趨勢，嚴格按照“下沉中糾偏，糾偏中下沉”的施工原則。

初始階段需加密測量次數，每60 min測量一次，當沉井傾斜達到允許偏差值的1／2時，測量人員應及時報告值班長和項目工程師，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，該層的出土方法應以人工為主，水利機械輔助，塊石、碎石雜物人工搬運裝入特制的鐵質吊筐中，履帶吊垂直吊運至井外。

對底梁和刃腳下的塊石，應先清底梁后清刃腳下的塊石，在接近③2層淤泥質土時，對無法挖出的刃腳及底梁下的塊石時，應以出土下沉為主，少量塊石會擠壓井外或隨著下沉嵌入泥中。

人工素填層，根據鉆探資料揭示，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。下沉時應有意識地讓該層厚的沉井一側保持刃腳踏面標高低一些，在即將穿越素填土層時，再一次性糾偏。

在③2層淤泥質土層下沉時，因該層承載力差、沉井重、下沉系數較大，刃腳和底梁均嵌入泥層，下沉時應以中間隔先取土，沉井如正常下沉四周格內土體升至接近底梁面石，再分層取土一部分。往而復始，取土下沉。

（5）初沉階段的控制。

根據本沉井的結構特點，為確保沉井結構的安全，合理按排出土順序是下沉的關鍵，下沉過程中始終保持均勻下沉，沉井不能出現較大的高差；取砂時，首先要將中間的砂墊層掏深，然后向四周擴展取砂，使整個沉井形成較大的鍋底，如沉井下面土質松軟讓井擠土下沉；如土質較硬讓井大梁下面懸空，使沉井的支力點位于井的下壁，鍋底控制在1 m左右，高差控制在20 cm以內。

因沉井內回填土層較厚，井內分布不均勻，取土時應先取土層厚的一面，便整個沉井的硬土層基本均勻時掃刃腳，這樣可確保沉井位移和高差的控制。

為了工期的順利進行，沉井下沉至3 m左右時，基本進入軌道可加大取土量，鍋底適當加深，井中間鍋底可控制在2 m左右，但需確保機械正常施工，如遇機械設備故障應立刻維修或更換，如1 h不能排除，其它相應設備應停止施工，以防發生位移及較大高差，使整個高差控制在30 cm以內。

（6）終沉前的控制措施。

沉井下沉離設計標高2 m左右，應放慢下沉速度，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，測標下沉趨勢和自沉慣量，測量2h一次，高差控制在（10～15）cm，隨著沉井繼續下沉，沉井應逐漸形成擠土下沉，待沉井離設計標高50 cm時需再停止觀察6h，一般大梁基本接近土層測量數據重新核準，以1cm/h左右的速度將沉井慢慢進入設計標高，確保沉井平穩。不超沉，高差控制在7cm以內，沉井進入設計標高后需繼續觀察，待沉井8h下沉量控制在10mm方可封底，以免出現超沉現象。

（7）地下水過多及管涌補救措施。

如沉井下沉到一定深度時，地下水過多，應視情況而定：第一、井外增加深井；第二、深井泵功力加大；第三、井內增加排水設備；如遇管涌，則于管涌部位可增設鋼板樁封閉止水。

（8）灌注樁的控制。

因本次沉井內有灌注樁，為了保證樁基不斷，下沉取土是控制樁基的關鍵，在沉井下沉到樁頂部標高位置，應調整取土位置，原取土以中間形成鍋底，向四周擴展，這樣可能形成四周土方向中間涌擠，造成樁基擠斷。根據本沉井的的下沉速度及樁基的標高，應在沉井下沉至10 m時調整取土位置，由中間取土調整為四周邊格取土，讓沉井中間格子里面保留土塞，根據中國水電八局有限公司施工經驗可保留（6～8）m，這樣取土可確保灌注樁不至于發生擠歪、甚至擠斷現象。

（9）下沉糾偏。

在沉井下沉過程中應做到刃腳標高每2 h測量一次，軸線每天測量一次，沉井初始階段1 h測量1次，必要時連續觀測，及時糾偏，終沉階段每1 h測量1次，當沉井下沉接近設計標高時增加觀測密度。

本沉井下沉系數較大，施工時必須慎重。初沉時易偏易糾，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。嚴控超規范傾斜，大起大落糾偏，放置對土體擾勁大。引起沉井過量移位。

沉井終沉階段。應以糾偏為主。沉井下沉至設計標高上游一半時，應糾正平直，再謹慎下沉，微偏微糾不允許超規范傾斜偏差，直至下沉到設計標高。

4 機械設備（附表）

附表機械設備表

2016－07－21）

王曉偉（1977-），男，高級工程師，主要從事鐵路工程及水利水電施工技術。