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        某第三代大型核電站超大聯(lián)合泵房負(fù)挖施工技術(shù)

        2021-06-04 02:03:16
        中國(guó)核電 2021年2期
        關(guān)鍵詞:機(jī)械施工

        (中國(guó)中原對(duì)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(tái)1100 MW 機(jī)組,±0.00 m相對(duì)應(yīng)絕對(duì)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(kāi)挖范圍東西全長(zhǎng)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(chǎng)平12.00 m平臺(tái),開(kāi)挖深度深,施工面積狹窄,底板開(kāi)挖至-28.65 m標(biāo)高,局部小基坑開(kāi)挖至-29.65 m。目前不存在爆破開(kāi)挖的條件,微風(fēng)化巖需采用機(jī)械破碎開(kāi)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(kāi)挖區(qū)域-0.30~-28.65 m/-29.65 m標(biāo)高范圍內(nèi)的開(kāi)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?;鶐r強(qiáng)風(fēng)化深度變化較大,場(chǎng)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(kāi)挖區(qū)標(biāo)高范圍內(nèi)的開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(zhǎng)(按照10%的縱坡需要283.5 m長(zhǎng)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(kāi)挖情況如圖2所示。

        圖2 聯(lián)合泵房開(kāi)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(kāi)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(lái)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(jiàn)圖2)。

        施工順序如下:

        定位放線→打開(kāi)工作面→分層開(kāi)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(kāi)挖采取分層分區(qū)域流水開(kāi)挖作業(yè)。首先第一層(-0.30~-5.30 m)的開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)挖到位,形成正式施工坡道,直至分層開(kāi)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(tái)挖掘機(jī)進(jìn)行大面積開(kāi)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(jiàn)圖3。

        圖3 分層開(kāi)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(chǎng)地內(nèi),充分利用作業(yè)面,便于基坑開(kāi)挖的運(yùn)輸,必須開(kāi)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(kāi)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(kāi)挖深度達(dá)29.35 m屬于深基坑開(kāi)挖,設(shè)計(jì)圖紙只設(shè)立了一級(jí)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(kāi)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(jí)馬道(馬道寬2 m)。施工邊坡采取一邊機(jī)械開(kāi)挖一邊修理邊坡,逐級(jí)進(jìn)行開(kāi)挖。隨著開(kāi)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(kāi)挖過(guò)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(kāi)挖成型后,對(duì)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(jí)開(kāi)挖,逐級(jí)噴射混凝土支護(hù),邊坡開(kāi)挖與支護(hù)緊湊銜接,避免邊坡開(kāi)挖面暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng),因太陽(yáng)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(cè)

        3.5.1 地表位移監(jiān)測(cè)

        在泵房邊坡監(jiān)測(cè)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(cè)點(diǎn),監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距為20 m。觀測(cè)基點(diǎn)設(shè)置在視野開(kāi)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(cè)位移的變化。

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

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

        基坑監(jiān)測(cè)報(bào)警值:每次檢測(cè)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(cè)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(cè)外,另安排有經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)測(cè)人員定期對(duì)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(duì)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(chǎng)記錄,如有異常,復(fù)查后上報(bào)。定期將觀測(cè)的資料及時(shí)整理,匯總后上報(bào)。

        4 質(zhì)保技術(shù)

        4.1 過(guò)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(duì)本工程的實(shí)際工程特點(diǎn),圍繞廊道的機(jī)械開(kāi)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?;迂?fù)挖采取ITP簽點(diǎn)放行,施工過(guò)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(kāi)挖的質(zhì)??刂?/p>

        機(jī)械開(kāi)挖的質(zhì)??刂浦饕情_(kāi)挖邊線和標(biāo)高的測(cè)量控制。因此,機(jī)械開(kāi)挖前,利用測(cè)量?jī)x器嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求對(duì)開(kāi)挖邊界進(jìn)行測(cè)量放線,并在現(xiàn)場(chǎng)用石灰粉進(jìn)行標(biāo)識(shí),且由現(xiàn)場(chǎng)施工員、質(zhì)檢員隨時(shí)對(duì)開(kāi)挖標(biāo)高和邊界進(jìn)行檢查。

        (2)邊坡開(kāi)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(kāi)挖時(shí),隨著開(kāi)挖深度的加深,一邊開(kāi)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(duì)邊坡坡比的開(kāi)挖情況進(jìn)行復(fù)核。

        (3)防止超挖的質(zhì)??刂?/p>

        首先根據(jù)PS泵房負(fù)挖平面定位圖繪制開(kāi)挖負(fù)挖圖,經(jīng)過(guò)審核無(wú)誤后方可使用。由于使用機(jī)械開(kāi)挖,利用測(cè)量?jī)x器嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求對(duì)開(kāi)挖標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量放線布點(diǎn)。PS泵房在開(kāi)挖臨近基底時(shí),過(guò)程中預(yù)留0.5 m以上的保護(hù)層不開(kāi)挖。保護(hù)層開(kāi)挖時(shí)派專業(yè)測(cè)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(kāi)挖,開(kāi)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(kāi)挖線控制在0~-15 cm。

        基底開(kāi)挖不得出現(xiàn)欠挖,按設(shè)計(jì)標(biāo)高允許超挖≤15 cm?;娱_(kāi)挖時(shí)邊坡按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)的坡比。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        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(kāi)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(kāi)挖(-0.30~-5.30 m)歷時(shí)15 d;

        2)第二層開(kāi)挖(-5.30~-10.30 m)歷時(shí)12 d;

        3)第三層開(kāi)挖(-10.30~-15.30 m)歷時(shí)15 d;

        4)第四層開(kāi)挖(-15.30~-20.30 m)歷時(shí)16 d;

        5)第五層開(kāi)挖(-20.30~-23.30 m)歷時(shí)12 d;

        6)第六層開(kāi)挖(-23.30~-26.30 m)歷時(shí)15 d;

        7)第七層開(kāi)挖(-26.30~-27.80 m)歷時(shí)12 d;

        8)第八層開(kāi)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(wàn)方的土方開(kāi)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(kāi)工,創(chuàng)造了在資源嚴(yán)重匱乏負(fù)挖施工的典范,對(duì)同類項(xiàng)目有一點(diǎn)的推廣價(jià)值。

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