某第三代大型核電站超大聯(lián)合泵房負(fù)挖施工技術(shù)

(中國中原對外工程有限公司上海分公司，上海 200051)

1 工程概況

1.1 概述

某核電站為2臺1100 MW 機(jī)組，±0.00 m相對應(yīng)絕對標(biāo)高為12.30 m，廠坪標(biāo)高為12.00 m。本工程聯(lián)合泵房布置于核島南邊，開挖范圍東西全長165.66 m，南北寬71.80 m。其中北邊坡與廠用水/循環(huán)水管道相接，南邊與海工取水隧洞相接。該聯(lián)合泵房負(fù)挖區(qū)域位于廠區(qū)場平12.00 m平臺，開挖深度深，施工面積狹窄，底板開挖至-28.65 m標(biāo)高，局部小基坑開挖至-29.65 m。目前不存在爆破開挖的條件，微風(fēng)化巖需采用機(jī)械破碎開挖。具體位置如圖1所示。

圖1 聯(lián)合泵房負(fù)挖平面布置圖Fig.1 Layout for the negative excavation of the combined pump room

1.2 工程范圍

該泵房的負(fù)挖工作包括以下幾方面：泵房所在開挖區(qū)域-0.30～-28.65 m/-29.65 m標(biāo)高范圍內(nèi)的開挖、破碎、翻倒、運(yùn)輸及卸料。工程量清單如表1所示。

表1 泵房負(fù)挖工程量清單Table 1 The negative excavation work in the pump room

1.3 地質(zhì)條件

參考地質(zhì)勘查報(bào)告，廠坪標(biāo)高位置大部分為強(qiáng)風(fēng)化泥巖層，東南部為第四系土層；基礎(chǔ)底面以下多中等風(fēng)化或微風(fēng)化泥巖，基底以下大部分為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，而東南部的一些建筑基底以下存在第四系土層。基巖強(qiáng)風(fēng)化深度變化較大，場地強(qiáng)風(fēng)化巖層平均厚度為6.41 m，微風(fēng)化巖體頂面標(biāo)高為-9.80～11.32 m，與原始地貌和巖層產(chǎn)狀基本一致。

2 施工機(jī)械配備

泵房所在開挖區(qū)標(biāo)高范圍內(nèi)的開挖、破碎、翻倒、運(yùn)輸及卸料。工程投入機(jī)械設(shè)備清單如表2所示。

表2 機(jī)械設(shè)備清單Table 2 Mechanical equipment

3 施工方法

3.1 施工總體規(guī)劃

本工程采取“自上而下，分區(qū)分層”的方法組織開挖施工。聯(lián)合泵房位于核島的南側(cè)，北邊坡與聯(lián)合泵房南側(cè)邊坡形成交叉，與循環(huán)水管道相交叉的位置目前已開挖至-15.00 m，與循環(huán)水管道某段已形成一條坡道(原規(guī)劃循環(huán)水管坡道作為聯(lián)合泵房的施工坡道)。根據(jù)項(xiàng)目的總體安排，重新設(shè)置一條施工坡道，同時(shí)要考慮大吊車安裝和行走路線。結(jié)合泵房基坑深(基坑基底標(biāo)高-28.65 m)、坡道長(按照10%的縱坡需要283.5 m長的施工通道)的特點(diǎn)，坡道的設(shè)置受到位置條件的限制，在聯(lián)合泵房西南角起坡，平行泵房南側(cè)邊坡(設(shè)立一條坡度1∶10，寬15 m的坡道)，從東南角拐彎斜向東北方向延伸，出坡道接廠區(qū)道路通往回填區(qū)卸料點(diǎn)，具體開挖情況如圖2所示。

圖2 聯(lián)合泵房開挖實(shí)施照片F(xiàn)ig.2 Implementation of excavation of the combined pump room

3.2 施工工藝

根據(jù)本工程的實(shí)際施工特點(diǎn)和機(jī)械開挖的性能，本工程的施工將以機(jī)械挖運(yùn)為主，機(jī)械破碎施工為輔來組織施工。其中挖運(yùn)施工應(yīng)快速及時(shí)地進(jìn)行，為機(jī)械破碎施工提供工作面，挖裝和機(jī)械破碎交叉結(jié)合的方式施工，以保證施工順利實(shí)施(見圖2)。

施工順序如下：

定位放線→打開工作面→分層開挖(結(jié)合機(jī)械破碎)→裝車運(yùn)輸→卸料

根據(jù)施工總體規(guī)劃和進(jìn)度計(jì)劃的要求，開挖采取分層分區(qū)域流水開挖作業(yè)。首先第一層(-0.30～-5.30 m)的開挖，快速形成臨時(shí)出碴通道，坡道全部在負(fù)挖區(qū)域范圍內(nèi)；第二層～第四層(-5.30～-20.30 m)的開挖，每5 m一層，共分三層,利用已形成的3 GC施工坡道和正式施工坡道出碴形成一個(gè)施工高峰；第五層～第八層(-20.30～-28.65 m/-29.65 m)開挖，應(yīng)利用正式施工坡道出碴，隨著分層的進(jìn)行坡道逐步開挖到位，形成正式施工坡道，直至分層開挖到標(biāo)高。其中-15.00 m以上可以形成施工的高峰期，計(jì)劃分層高度5 m一層，可以布置多臺挖掘機(jī)進(jìn)行大面積開挖；-15.00 m以下大部分存在微風(fēng)化巖，需要挖掘機(jī)和破碎錘交替配合施工。挖掘機(jī)和破碎錘施工同時(shí)進(jìn)行，可能存在交叉施工，然后進(jìn)行裝車運(yùn)輸，保證施工的連續(xù)性。見圖3。

圖3 分層開挖順序示意圖Fig.3 Schematic of the sequence of layered excavation

3.3 施工坡道

根據(jù)工程特點(diǎn)和進(jìn)度要求，為了保證在有限的場地內(nèi)，充分利用作業(yè)面，便于基坑開挖的運(yùn)輸，必須開挖相應(yīng)的坡道進(jìn)出基坑。在布置坡道的位置時(shí)，結(jié)合基坑深度、用地范圍、坡道坡度、基坑出渣要求以及其經(jīng)濟(jì)性等因素綜合考慮。

根據(jù)項(xiàng)目總體要求，施工需要重新設(shè)立施工坡道作為出碴通道，同時(shí)作為后期土建施工單位建設(shè)所用。將坡道設(shè)在泵房南側(cè)，由西向東延伸形成正式施工通道。

正式施工坡道在泵房西南角起坡，平行泵房南側(cè)邊坡(設(shè)立一條坡度1∶10，寬15 m的坡道)，從東南角拐彎斜向東北方向延伸，出坡道接廠區(qū)道路通往回填區(qū)卸料點(diǎn)(土建單位后期建設(shè)所用)。盡量減少臨時(shí)坡道的開挖量。由于聯(lián)合泵房設(shè)計(jì)標(biāo)高-28.65 m,局部基坑設(shè)計(jì)標(biāo)高-29.65 m，開挖深度達(dá)29.35 m屬于深基坑開挖，設(shè)計(jì)圖紙只設(shè)立了一級馬道(-14.65 m處設(shè)置2 m)。

3.4 邊坡施工

按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行邊坡開挖施工，設(shè)計(jì)圖紙的邊坡坡比按1∶0.7進(jìn)行放坡，采取一級馬道(馬道寬2 m)。施工邊坡采取一邊機(jī)械開挖一邊修理邊坡，逐級進(jìn)行開挖。隨著開挖深度的進(jìn)行，用挖掘機(jī)和破碎機(jī)配合進(jìn)行邊坡修理。如果開挖過程中出現(xiàn)浮碴和巖塊，立即組織人員和機(jī)械及時(shí)進(jìn)行清理。施工邊坡和施工坡道四周邊線2 m以外搭設(shè)安全防護(hù)欄桿，并掛上安全警示標(biāo)志。

同時(shí)，考慮采取措施進(jìn)一步保護(hù)邊坡，目前放坡情況按照設(shè)計(jì)施工圖紙1∶0.7進(jìn)行放坡，待邊坡開挖成型后，對基坑邊坡頂部上口線2 m區(qū)域進(jìn)行壓頂。邊坡上口線以下1 m的邊坡采取噴射素混凝土的方式，邊坡采用噴射C20混凝土(5～10 cm)護(hù)坡，分兩層噴護(hù)。邊坡逐級開挖，逐級噴射混凝土支護(hù)，邊坡開挖與支護(hù)緊湊銜接，避免邊坡開挖面暴露時(shí)間過長，因太陽曝曬或雨水沖刷嚴(yán)重而造成坡面毀壞、水土流失等而影響邊坡的穩(wěn)定性。

3.5 基坑邊坡監(jiān)測

3.5.1 地表位移監(jiān)測

在泵房邊坡監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量不少于5個(gè)，距離邊坡線每30～50 cm設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)間距為20 m。觀測基點(diǎn)設(shè)置在視野開闊、穩(wěn)定安全的位置，基點(diǎn)設(shè)置2個(gè)，用全站儀定期觀測位移的變化。

測量誤差要求：點(diǎn)位中誤差不超過6.0 mm，水準(zhǔn)測量每千米高程中誤差不超過1.0 mm。

測量周期：施工期間每月測量一次，測量期間如遇暴雨后須增加測量監(jiān)測頻率。

基坑監(jiān)測報(bào)警值：每次檢測數(shù)據(jù)根據(jù)報(bào)警值(如表3所示)進(jìn)行比較，立即上報(bào)。

表3 基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測報(bào)警值Table 3 Monitoring alarm value of the foundationpit and the supporting structure

3.5.2 巡視檢查

除了利用儀器進(jìn)行定期監(jiān)測外，另安排有經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)測人員定期對邊坡進(jìn)行巡視檢查。檢查內(nèi)容如下：

1)地表、排水溝裂縫出現(xiàn)的位置、規(guī)模、方位、時(shí)間等；

2)滑移、坍塌發(fā)生的時(shí)間、位置、范圍等；

3)地表植被歪斜情況，以及水質(zhì)特征變化等。

一般情況下，巡視人員將按巡視檢查內(nèi)容對邊坡做日常巡視檢查，日常巡視檢查至少每周一次，特殊情況應(yīng)加強(qiáng)增加巡檢次數(shù)。

每次巡視檢查后作好現(xiàn)場記錄，如有異常，復(fù)查后上報(bào)。定期將觀測的資料及時(shí)整理，匯總后上報(bào)。

4 質(zhì)保技術(shù)

4.1 過程控制技術(shù)

嚴(yán)格依據(jù)項(xiàng)目部的質(zhì)保體系的規(guī)定和要求，針對本工程的實(shí)際工程特點(diǎn)，圍繞廊道的機(jī)械開挖、破碎、運(yùn)輸、卸料等幾方面進(jìn)行施工質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)加以控制。基坑負(fù)挖采取ITP簽點(diǎn)放行，施工過程中應(yīng)檢查平面位置、水平標(biāo)高、邊坡坡度，并隨時(shí)觀察周圍的環(huán)境變化，確保工程質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良。

(1)機(jī)械開挖的質(zhì)保控制

機(jī)械開挖的質(zhì)保控制主要是開挖邊線和標(biāo)高的測量控制。因此，機(jī)械開挖前，利用測量儀器嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求對開挖邊界進(jìn)行測量放線，并在現(xiàn)場用石灰粉進(jìn)行標(biāo)識，且由現(xiàn)場施工員、質(zhì)檢員隨時(shí)對開挖標(biāo)高和邊界進(jìn)行檢查。

(2)邊坡開挖的質(zhì)保控制

邊坡防護(hù)的質(zhì)量控制主要是邊坡的坡比控制。在機(jī)械開挖時(shí)，隨著開挖深度的加深，一邊開挖一邊修整邊坡，逐步進(jìn)行邊坡修坡和基坑圍護(hù)。由質(zhì)檢員、安全員進(jìn)行檢查控制，及時(shí)對邊坡坡比的開挖情況進(jìn)行復(fù)核。

(3)防止超挖的質(zhì)保控制

首先根據(jù)PS泵房負(fù)挖平面定位圖繪制開挖負(fù)挖圖，經(jīng)過審核無誤后方可使用。由于使用機(jī)械開挖，利用測量儀器嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求對開挖標(biāo)高進(jìn)行測量放線布點(diǎn)。PS泵房在開挖臨近基底時(shí)，過程中預(yù)留0.5 m以上的保護(hù)層不開挖。保護(hù)層開挖時(shí)派專業(yè)測量人員進(jìn)行跟蹤，控制標(biāo)高進(jìn)行施工，防止超挖。

4.2 誤差控制和驗(yàn)收

竣工后的負(fù)挖工程必須在以下允許誤差范圍內(nèi)：采用機(jī)械開挖，開挖按設(shè)計(jì)邊線允許超挖≤15 cm；邊坡的區(qū)域要求超出開挖線控制在0～-15 cm。

基底開挖不得出現(xiàn)欠挖，按設(shè)計(jì)標(biāo)高允許超挖≤15 cm。基坑開挖時(shí)邊坡按照圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的坡比。

5 結(jié)束語

聯(lián)合泵房負(fù)挖歷時(shí)132 d。其中，負(fù)挖準(zhǔn)備階段：歷時(shí)18 d；負(fù)挖施工階段：歷時(shí)92 d；基坑清理、驗(yàn)收移交：歷時(shí)22 d。基坑負(fù)挖施工開挖到基坑驗(yàn)收移交歷時(shí)114 d。各個(gè)施工區(qū)域的工期及進(jìn)度進(jìn)展情況如下：

1)第一層開挖(-0.30～-5.30 m)歷時(shí)15 d；

2)第二層開挖(-5.30～-10.30 m)歷時(shí)12 d；

3)第三層開挖(-10.30～-15.30 m)歷時(shí)15 d；

4)第四層開挖(-15.30～-20.30 m)歷時(shí)16 d；

5)第五層開挖(-20.30～-23.30 m)歷時(shí)12 d；

6)第六層開挖(-23.30～-26.30 m)歷時(shí)15 d；

7)第七層開挖(-26.30～-27.80 m)歷時(shí)12 d；

8)第八層開挖(-27.80～-28.65 m/29.65 m)(預(yù)留0.5 m以上的保護(hù)層)歷時(shí)11 d；

9)基坑清理、驗(yàn)收移交歷時(shí)22 d。

整個(gè)聯(lián)合泵房負(fù)挖分8層，僅僅用了132 d時(shí)間保質(zhì)保量完成了40余萬方的土方開挖任務(wù)，提前完成里程碑工期計(jì)劃，移交土建結(jié)構(gòu)專業(yè)單位,保證了聯(lián)合泵房土建結(jié)構(gòu)的按期開工，創(chuàng)造了在資源嚴(yán)重匱乏負(fù)挖施工的典范，對同類項(xiàng)目有一點(diǎn)的推廣價(jià)值。