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(shù)作了闡述，提出了關(guān)鍵控制點，以保證工程順利進(jìn)行。

關(guān)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(nèi)瑞拉中央電廠位于委內(nèi)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(jī)組工程項目是一個擴(kuò)建項目，與老廠取水渠、新建循環(huán)水泵站暗溝貫通。6號機(jī)取水明渠渠內(nèi)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(hù)池壁土壓力；取水明渠內(nèi)壁冠梁下部懸掛鋼筋砼裝飾掛板，冠梁上部設(shè)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(hù)→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(biāo)高+0.9m。依據(jù)設(shè)計圖紙，復(fù)核樁位軸線控制網(wǎng)和高程基準(zhǔn)點，做好標(biāo)記并固定好。

鉆孔采用泥漿護(hù)壁，其配比為水∶膨潤土∶粘土∶ NaOH=1000∶100∶60∶1.5。泥漿可循環(huán)使用，膨潤土泥漿采用圓筒式攪拌機(jī)拌制，機(jī)體安裝堅實平穩(wěn)。旋挖鉆機(jī)采用筒式鉆斗，鉆機(jī)就位后調(diào)整鉆桿垂直度，注入調(diào)制好的泥漿，然后進(jìn)行鉆孔。當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定深度后，旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力，將土擠入鉆斗內(nèi)，儀表自動顯示筒滿時，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點。通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土和泥漿撐護(hù)孔壁，反復(fù)循環(huán)直至成孔。成孔達(dá)到設(shè)計高程后，對孔深、孔徑、孔壁、垂直度、沉淀厚度等進(jìn)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(jié)進(jìn)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(nèi)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(cè)形成封閉止水帷幕，避免渠壁內(nèi)外形成貫通孔隙，避免出現(xiàn)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(biāo)高-0.2m，總計347根。高壓旋噴樁采用XY-100地質(zhì)鉆機(jī)施鉆引孔，再用GS500-4高臺噴車進(jìn)行旋轉(zhuǎn)噴漿。

選擇取水明渠北側(cè)的場地進(jìn)行高壓旋噴工藝試驗，試驗孔數(shù)為3～5孔。試驗段技術(shù)參數(shù)：漿液壓力20～30MPa，提升速度約12～15cm/分鐘，旋轉(zhuǎn)速度為10～12rpm，水灰比1.0∶ 1～1.2∶1左右。試驗結(jié)束后，經(jīng)現(xiàn)場開挖檢查試驗，旋噴樁樁徑、連接質(zhì)量、墻體質(zhì)量、抽芯檢測、透水性試驗滿足設(shè)計要求。

根據(jù)現(xiàn)場放線移動鉆機(jī)，使鉆桿頭對準(zhǔn)孔位中心，保證鉆孔的垂直度不超過1.5%。鉆機(jī)成孔，孔徑為φ150mm，嚴(yán)格按已定樁位進(jìn)行成孔，平面位置偏差不得大于20mm。每鉆完一孔，經(jīng)驗收合格后用濃泥漿將孔內(nèi)充滿，防止塌孔，并蓋住孔口，防止孔內(nèi)掉入異物。配制水泥漿時，水灰比要求按設(shè)計及現(xiàn)場試驗參數(shù)規(guī)定，在噴漿過程中應(yīng)防止水泥漿沉淀，使?jié)舛冉档?。高噴臺車就位后，先進(jìn)行地面試噴，按設(shè)計或試驗確定的參數(shù)調(diào)整好旋轉(zhuǎn)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(shè)計深度。升高高壓泥漿泵泵壓，待泵壓達(dá)到設(shè)計或試驗確定的技術(shù)參數(shù)，且孔口已返出水泥漿液時，即按設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角度及提升速度開始旋噴作業(yè)，旋噴時確保各參數(shù)偏差不大于規(guī)范規(guī)定的允許偏差要求。

2.2.3 降水支護(hù)

老廠1～5號機(jī)組取水明渠采用鋼板樁支護(hù)渠壁，已施工完成近30年，腐蝕嚴(yán)重；為保證6號機(jī)組取水明渠內(nèi)土方干式開挖，距5#機(jī)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(nèi)的預(yù)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(nèi)海水側(cè)壓力、避免出現(xiàn)流砂、管涌。6號機(jī)組取水明渠采用深井井點降水的方法，渠內(nèi)間距10m布置 16口降水井，降水井底標(biāo)高-12m；渠外側(cè)間距15m布置14口降水井，降水井底標(biāo)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(cè)用60目紗網(wǎng)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(jī)組取水明渠內(nèi)。水泵安裝后，對水泵本身和控制系統(tǒng)作一次全面細(xì)致的檢查，合格后進(jìn)行試抽水，滿足要求后轉(zhuǎn)入正常工作?；铀辉O(shè)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(jìn)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(jié)構(gòu)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(rèn)6號機(jī)取水明渠區(qū)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(shè)計底標(biāo)高。截樁頭時先采用切割機(jī)或風(fēng)鎬對樁頭破除部分進(jìn)行切割，然后采用人工鑿除樁頭。掛板、冠梁、擋土墻結(jié)構(gòu)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(cè)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(yù)留7m缺口，作為渠內(nèi)作業(yè)的通道。取水明渠上部結(jié)構(gòu)經(jīng)業(yè)主隱蔽驗收合格之后回填，鋪設(shè)400g/m2的土工布，基層土面應(yīng)拍打平實，清除基面尖角石塊；采用垂直于擋土墻方向鋪設(shè)，鋪設(shè)時應(yīng)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(jī)，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(yù)留擋水土堤側(cè)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(jī)（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(xiàn)場，挖掘機(jī)、裝載機(jī)鋪填0.4厚砂夾石、0.6厚塊石層，頂面用挖掘機(jī)平整、壓路機(jī)碾壓。采用長臂挖掘機(jī)從北向南，分段拆除取水明渠內(nèi)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(jiān)測15m寬砂土壩滲水、涌水情況，出現(xiàn)大量滲水、涌水時，立即停止拆除作業(yè)，人員、機(jī)械立即退場。采取其他方式拆除取水明渠內(nèi)止水帷幕旋噴樁。

2.2.5 水下開挖

開挖前先將取水明渠內(nèi)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(nèi)灌水保持與老渠內(nèi)海水水位持平后，方可進(jìn)行實施土堤開挖工作。長臂挖掘機(jī)停靠在土堤上，從北側(cè)向南側(cè)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(shè)。抽砂作業(yè)和水下割樁作業(yè)需使用水上作業(yè)平臺進(jìn)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(zhǔn)備就緒后，高壓泵和抽砂泵同時啟動，由高壓泵水槍充水?dāng)嚢枭巴粒樯氨秒S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(dǎo)抽砂施工，潛水員配合。

2.2.6 水下切割

水下切割的設(shè)備包括：潛水裝具、空壓機(jī)、直流焊機(jī)、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(chǎn)生的高溫和氧氣同被切割金屬元素產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)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(jī)（2x5-630），焊機(jī)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(yīng)的產(chǎn)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(chǎn)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(jìn)行，切割前將每根割條進(jìn)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(guān)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(yīng)仔細(xì)了解周圍的環(huán)境情況，如內(nèi)外有雜物或淤泥，需進(jìn)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(yù)切除的鋼板樁用雙鋼絲繩預(yù)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(zhì)量控制及預(yù)防措施

（1）在本工程中建立工程質(zhì)量領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任制，施工單位各級領(lǐng)導(dǎo)人和技術(shù)負(fù)責(zé)人對施工質(zhì)量負(fù)相應(yīng)的法律責(zé)任和技術(shù)責(zé)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(shè)計規(guī)定，鉆孔傾斜度誤差不小于1.5%，沉淀厚度符合設(shè)計要求，樁位誤差不大于50mm。通過清孔確保樁孔的質(zhì)量指標(biāo)、孔底沉渣厚度、循環(huán)泥漿中含鉆渣量等符合樁孔質(zhì)量要求，采用正循環(huán)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(yīng)通過試驗確定；塌落度宜為180～220mm，每車混凝土檢查?；炷翝仓r每澆筑9m3測一次充盈系數(shù)，每段混凝土充盈系數(shù)不得小于1.0。

（4）高壓噴射注漿應(yīng)自下而上進(jìn)行，注漿過程中高壓注漿設(shè)備的額定壓力和注漿量應(yīng)符合設(shè)計圖紙要求，并確保管路系統(tǒng)的暢通和密封；風(fēng)、水、漿均應(yīng)連續(xù)輸送，水泥漿液的高壓噴射作業(yè)不得停噴或中斷。噴射作業(yè)完成后，應(yīng)連續(xù)將冒漿回灌至孔內(nèi)，直到漿液面穩(wěn)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(xiàn)象，不出現(xiàn)樁面凹槽及低于設(shè)計標(biāo)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(tǒng)無法達(dá)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(shè)計及規(guī)范要求。水下切割要求認(rèn)真操作，切割平整，避免因切割不齊造成重復(fù)作業(yè)。

4 結(jié)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(jié)合結(jié)構(gòu)方式，有效的解決了明渠渠壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(tǒng)有效的解決了沿海地區(qū)深基坑降水；擋水土堤為新渠內(nèi)干式作業(yè)提供了安全、技術(shù)保障，防止了管涌、流砂，加快了施工進(jìn)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(yè)難題。通過工程實例詳細(xì)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。

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（作者單位：四川電力建設(shè)二公司）