沿海電廠取水明渠工程施工

楊麒麟

摘 要：介紹了沿海電廠取水明渠施工工藝，對旋挖灌注樁、高壓旋噴樁、水下開挖、水下切割等技術作了闡述，提出了關鍵控制點，以保證工程順利進行。

關鍵詞：取水明渠；旋挖灌注樁；高壓旋噴樁；水下開挖；水下切割

1 工程概況

委內瑞拉中央電廠位于委內瑞拉中北部加勒比海海邊，廠址高程約為海平面以上3.5m；6號600MW 機組工程項目是一個擴建項目，與老廠取水渠、新建循環水泵站暗溝貫通。6號機取水明渠渠內凈長71.92m，寬40m，渠底埋深10m；池壁采用2排旋挖灌注樁錨固至基巖，由鋼筋砼冠梁連成整體承重；采用高壓水泥旋噴樁帷幕止水，并支護池壁土壓力；取水明渠內壁冠梁下部懸掛鋼筋砼裝飾掛板，冠梁上部設計鋼筋砼擋土墻。

2 施工工藝

2.1 工藝流程

旋挖灌注樁→高壓旋噴樁→降水支護→取水明渠施工→水下開挖→水下切割

2.2 施工步驟及要求

2.2.1 旋挖灌注樁

取水明渠2排φ800mm的旋挖灌注，樁間距1m、端承樁長≥24m，共計307根，樁頂標高+0.9m。依據設計圖紙，復核樁位軸線控制網和高程基準點，做好標記并固定好。

鉆孔采用泥漿護壁，其配比為水∶膨潤土∶粘土∶ NaOH=1000∶100∶60∶1.5。泥漿可循環使用，膨潤土泥漿采用圓筒式攪拌機拌制，機體安裝堅實平穩。旋挖鉆機采用筒式鉆斗，鉆機就位后調整鉆桿垂直度，注入調制好的泥漿，然后進行鉆孔。當鉆頭下降到預定深度后，旋轉鉆斗并施加壓力，將土擠入鉆斗內，儀表自動顯示筒滿時，鉆斗底部關閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點。通過鉆斗的旋轉、削土、提升、卸土和泥漿撐護孔壁，反復循環直至成孔。成孔達到設計高程后，對孔深、孔徑、孔壁、垂直度、沉淀厚度等進行檢查，用測繩測量孔深并做記錄，合格后方可清孔。鋼筋籠按12m一節進行制作，分段制作的鋼筋籠，利用25T汽車吊吊裝就位。沉渣厚度滿足要求后0.5小時內必須澆筑C35混凝土，并一次性灌注完畢。

2.2.2 高壓旋噴樁

取水明渠高壓旋噴樁布置在第一排旋挖灌注樁外側形成封閉止水帷幕，避免渠壁內外形成貫通孔隙，避免出現流砂、塌陷情況。高壓旋噴樁直徑650mm、樁間搭接170mm，樁長≥13m，樁頂標高-0.2m，總計347根。高壓旋噴樁采用XY-100地質鉆機施鉆引孔，再用GS500-4高臺噴車進行旋轉噴漿。

選擇取水明渠北側的場地進行高壓旋噴工藝試驗，試驗孔數為3～5孔。試驗段技術參數：漿液壓力20～30MPa，提升速度約12～15cm/分鐘，旋轉速度為10～12rpm，水灰比1.0∶ 1～1.2∶1左右。試驗結束后，經現場開挖檢查試驗，旋噴樁樁徑、連接質量、墻體質量、抽芯檢測、透水性試驗滿足設計要求。

根據現場放線移動鉆機，使鉆桿頭對準孔位中心，保證鉆孔的垂直度不超過1.5%。鉆機成孔，孔徑為φ150mm，嚴格按已定樁位進行成孔，平面位置偏差不得大于20mm。每鉆完一孔，經驗收合格后用濃泥漿將孔內充滿，防止塌孔，并蓋住孔口，防止孔內掉入異物。配制水泥漿時，水灰比要求按設計及現場試驗參數規定，在噴漿過程中應防止水泥漿沉淀，使濃度降低。高噴臺車就位后，先進行地面試噴，按設計或試驗確定的參數調整好旋轉速度、高壓泥漿泵噴漿壓力、噴射管提升速度。降低泵壓，將噴射管下到設計深度。升高高壓泥漿泵泵壓，待泵壓達到設計或試驗確定的技術參數，且孔口已返出水泥漿液時，即按設定的旋轉角度及提升速度開始旋噴作業，旋噴時確保各參數偏差不大于規范規定的允許偏差要求。

2.2.3 降水支護

老廠1～5號機組取水明渠采用鋼板樁支護渠壁，已施工完成近30年，腐蝕嚴重；為保證6號機組取水明渠內土方干式開挖，距5#機取水明渠端墻15m處，新增一排措施旋噴樁形成封閉止水帷幕。取水明渠接口處15m范圍內的預留土方、措施旋噴樁及老廠鋼板樁整體形成擋水土堤，阻擋老廠取水明渠內海水側壓力、避免出現流砂、管涌。6號機組取水明渠采用深井井點降水的方法，渠內間距10m布置 16口降水井，降水井底標高-12m；渠外側間距15m布置14口降水井，降水井底標高-5.7m。

降水井成井采用旋挖鉆孔，井管選用φ315×7mm的PVC管，管身鉆直徑1.0～1.5cm間距 2～3cm的孔，管身外側用60目紗網及鐵絲包裹，井底采用堵頭封底。管井管露出自然地面300mm，管井管與孔壁之間采用6～10mm的礫石料充填濾料。水泵出水管采用φ50×3mm的PVC管，與主集水管（φ315×7mm的PVC）連接，集中排至5號機組取水明渠內。水泵安裝后，對水泵本身和控制系統作一次全面細致的檢查，合格后進行試抽水，滿足要求后轉入正常工作。基坑水位設計降深按基底以下0.5m控制。抽水完畢后采用級配較好的砂石進行回填封井，至孔口2m處可采用C25混凝土封堵。

2.2.4 取水明渠施工

取水明渠池壁上部結構冠梁1600×1200mm支撐在兩排旋挖灌注樁上、連梁800×1200mm將冠梁連接成整體，擋土墻位于前排冠梁上長約170m、墻高3.2m、墻厚0.45～0.3m，裝飾掛板墻（0.15m厚、1.6m高）懸掛于前排冠梁下口，沿冠梁通長布置。

首先確認6號機取水明渠區域地下水降至-7.5m以下，然后按圖紙要求尺寸開挖冠梁、砼掛板基槽至設計底標高。截樁頭時先采用切割機或風鎬對樁頭破除部分進行切割，然后采用人工鑿除樁頭。掛板、冠梁、擋土墻結構采用15mm厚雙面覆朔大模板，背枋用100×50mm木枋，φ48×3架管；φ12mm對拉螺栓間距400～600mm加固，掛板靠灌注樁側不安裝模板原槽澆筑。模板拼縫貼PE膠條防止漏漿，模板加固棱角順直，加固牢固。砼采用汽車泵泵送入倉，按圖紙伸縮縫位置分段施工，取水明渠東南角擋土墻預留7m缺口，作為渠內作業的通道。取水明渠上部結構經業主隱蔽驗收合格之后回填，鋪設400g/m2的土工布，基層土面應拍打平實，清除基面尖角石塊；采用垂直于擋土墻方向鋪設，鋪設時應力求平順，松緊適度，并留足余幅以便搭接；土工布接縫采用尼龍線由手提式縫紉機，接縫寬度為50mm。

在渠東南角布置車輛運土通道，從西至東分層干式開挖，開挖過程中避免擾動預留擋水土堤側的止水帷幕旋噴樁，避免損壞砼掛板、砼冠梁、擋墻。采用2臺挖掘機（帶破碎頭）、5臺自卸渣土車，破碎砂巖層、挖運土方。用自卸車將塊石、砂夾石運至現場，挖掘機、裝載機鋪填0.4厚砂夾石、0.6厚塊石層，頂面用挖掘機平整、壓路機碾壓。采用長臂挖掘機從北向南，分段拆除取水明渠內止水帷幕旋噴樁，用自卸車運至棄土場。止水帷幕旋噴樁拆除過程中派專人監測15m寬砂土壩滲水、涌水情況，出現大量滲水、涌水時，立即停止拆除作業，人員、機械立即退場。采取其他方式拆除取水明渠內止水帷幕旋噴樁。

2.2.5 水下開挖

開挖前先將取水明渠內降水井拆除、清理干凈，然后通過地下水位自然上漲和使用水泵向新渠內灌水保持與老渠內海水水位持平后，方可進行實施土堤開挖工作。長臂挖掘機停靠在土堤上，從北側向南側逆向挖土，控制挖土速度盡量將土石方從水下清挖干凈，用自卸渣土車運至棄土場。在海邊砂灘上開挖面積約10000㎡沉淀池，沉淀后的尾水使用泥漿泵或自流管排放至大海。排泥管路使用1條700m長φ108的硬塑高密管，排泥管道從新渠沿老渠向海邊鋪設。抽砂作業和水下割樁作業需使用水上作業平臺進行，采用空油桶、角鐵、木跳板等組合成6×3m水上平臺。抽砂時使用50噸履帶吊車將約1.5噸重的砂泵懸掛浸入水中，抽砂泵底部安裝鋼制管道吸口，吸口旁安裝2只高壓水槍沖泥，水槍頭與河床保持一定角度，使土層能夠充分化成泥漿。高壓水泵取水就地取水明渠中的水，一切準備就緒后，高壓泵和抽砂泵同時啟動，由高壓泵水槍充水攪拌砂土，抽砂泵隨時吸取。采用從南至北、依次抽砂的方式，對于管道吸口無法到位的位置，可安排潛水員使用高壓水槍對死角泥漿沖洗，最大可能的清除。施工所用抽砂泵流量300m3/h，泥漿排放濃度約為3%，每天有效工作時間約10小時，每日取土排沙量：300×10×3%=90m3。施工使用水下測繩隨時測量水深，指導抽砂施工，潛水員配合。

2.2.6 水下切割

水下切割的設備包括：潛水裝具、空壓機、直流焊機、水下割具、氧氣瓶、切割電纜、切割炬、切割條、斷電控制器以及其他輔助器材。水下切割的工作原理，就是利用水下電弧產生的高溫和氧氣同被切割金屬元素產生的化學反應熱，加熱和熔化被切割金屬并借助氧氣流的沖力將切割縫中的熔融金屬及氧化熔渣吹除，從而形成割縫的。水下電氧切割采用直流焊機（2x5-630），焊機額定輸入容量大于50kW，額定輸出電流630A，額定輸出電壓44V，切割條選用相應的產品。水下切割條是一種無縫鋼管外涂壓藥條皮，外部涂有防水漆，在燃燒時產生大量氣炮，使鋼管切割電極與水分離，涂料燃燒速度比鋼管熔化的速度慢，在端部形成套筒，水下切割時，鋼管切割電極能與工件接觸的情況下進行，切割前將每根割條進行檢查，保證接觸良好，否則，將影響切割效果及燒壞切割刀，操作順序為先開氧氣后引弧并以先斷弧后關氧氣。

鋼板樁原迎水面由于長時間浸泡在海水中，布滿海生物等雜物，清理費時且清理不干凈，背水面與泥土接觸，只需用水槍將切割面表面泥沙清除干凈，即可使用。潛水員水下檢查切割面情況，應仔細了解周圍的環境情況，如內外有雜物或淤泥，需進行清理和清淤處理。鋼板樁單片寬度約40cm，厚12mm，兩片鋼板樁搭接長度約6cm，搭接處切口有4層鋼板，豎向切割縫約6m。鋼板樁總延長40m，先切割水平縫，再切割豎向縫。按吊車的起吊能力將鋼板樁分片，切割豎向封縫，豎縫切割前需使用吊車將預切除的鋼板樁用雙鋼絲繩預拉緊，防止切割時晃動。水面以上豎縫需在水下切割完成后再施工。

3 質量控制及預防措施

（1）在本工程中建立工程質量領導責任制，施工單位各級領導人和技術負責人對施工質量負相應的法律責任和技術責任。

（2）對所有施工用的測量儀器，必須校定合格，精度滿足使用要求。

（3）旋挖灌注樁孔深、孔徑不小于設計規定，鉆孔傾斜度誤差不小于1.5%，沉淀厚度符合設計要求，樁位誤差不大于50mm。通過清孔確保樁孔的質量指標、孔底沉渣厚度、循環泥漿中含鉆渣量等符合樁孔質量要求，采用正循環排渣法清孔。旋挖灌注樁水下砼必須具備良好的和易性，配合比應通過試驗確定；塌落度宜為180～220mm，每車混凝土檢查。混凝土澆筑時每澆筑9m3測一次充盈系數，每段混凝土充盈系數不得小于1.0。

（4）高壓噴射注漿應自下而上進行，注漿過程中高壓注漿設備的額定壓力和注漿量應符合設計圖紙要求，并確保管路系統的暢通和密封；風、水、漿均應連續輸送，水泥漿液的高壓噴射作業不得停噴或中斷。噴射作業完成后，應連續將冒漿回灌至孔內，直到漿液面穩定為止。

（5）人工鑿除樁頭要求樁頂面完整，不得有松動的混凝土塊現象，不出現樁面凹槽及低于設計標高情況。鋼筋驗收合格后做好鋼筋隱蔽驗收記錄，砼澆筑振搗密實、表面光滑。

（6）水下開挖施工中配備專兼職測量人員，施工中隨時檢測抽砂位置及高程。對于死角等抽砂系統無法達到的地方，通過潛水員采用高壓水槍沖掃，然后用吸泥，以保證抽砂效果合設計及規范要求。水下切割要求認真操作，切割平整，避免因切割不齊造成重復作業。

4 結束

沿海電廠明渠施工中大范圍使用旋挖灌注樁與高壓旋噴樁相結合結構方式，有效的解決了明渠渠壁結構穩定性問題、海水腐蝕問題，形成了可靠的止水帷幕；大范圍深井降水系統有效的解決了沿海地區深基坑降水；擋水土堤為新渠內干式作業提供了安全、技術保障，防止了管涌、流砂，加快了施工進度；水下開挖、水下切割工藝有效的解決了新舊明渠帶水貫通作業難題。通過工程實例詳細的介紹了沿海電廠明渠施工工藝，對類似深基坑明渠施工有重要參考價值。

參考文獻

[1]宗恒水.關于水渠工程施工過程中技術問題的探討[J].中國新技術新產品，2013，（1）：58.

[2]馬玉芽，楊其海.國電蚌埠電廠取水頭施工[J].水利水電技術，2008，（11）：31-33.

（作者單位：四川電力建設二公司）