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日照钢铁厂自备电厂二期3×350MW机组工程循环水取水专题方案一、工程概况1.1工程概述日照钢铁控股集团有限公司是中国最年轻的千万吨级钢铁联合企业，位于山东省日照市岚山区。岚山区位于日照市南端，地跨北纬35°03′51″~35°28′56″，东经118°51′25″~119°24′17″，东濒黄海，西邻临沂市莒南县，南与江苏省赣榆县接壤，西北接莒县，北与东港区相连。依海临港，陆路、海路交通便利，204国道和341、342、222省道及同三高速公路、沿海快速通道纵横境内；坪岚铁路汇入日照──西安线。水路距日照港22海里，连云港24海里，青岛港8l海里，烟台港209海里。本工程拟建设3×350MW超临界燃煤混烧纯凝发电机组，一次规划设计完成，分期实施。厂址位于日照市岚山区龙王河北岸、虎山河南岸，东西长约680m、南北宽约510m，在东北—西南方向呈哑铃型分布，合计20.64hm2。按照设计方案，1）循环水泵房采用现浇钢筋混凝土沉井结构，不排水下沉、水封底沉井施工方案。2）循环水取水口布置在电厂一期取水口南面，沿着浅海区布置，接入循环水泵房进水前池，本次考虑采用明渠取水方案，明渠总长约1500m。3）本期3×350MW机组与三期2×135MW机组循环水干管考虑分别采用2根DN3000×21和1根DN2400×19钢管，三管并行段长度约为3200。循环水干管沿着钢铁厂南面现有道路敷设，采用顶管施工方案。二、主要施工方法2.1土方开挖及回填2.1.1土方开挖土方开挖主要位于取水明渠开挖、循泵房沉井基坑开挖、沉井下沉土方开挖、循泵出水管基坑开挖。沉井基坑、循泵出水管基坑土方开挖采用1~1.2m3反铲挖掘机（PC200、220）直接开挖并装车，15t自卸汽车（解放牌、东风牌）运输，开挖应采取自上而下分层开挖。沉井下沉土方开挖采用水力射流法，取水明渠开挖采用普通挖掘机、长臂挖掘机和水力冲挖相结合的办法进行开挖。2.1.2土方回填(1)土方填筑的现场生产性试验土方填筑工程开工前，根据监理工程师的指示，进行生产性碾压试验。碾压试验是在连接段填筑区内进行的，根据铺料尺寸、铺料厚度、振动碾的类型及重量、碾压遍数、铺料过程中的加水量、压实层的孔隙和干密度等试验。根据所获得的试验成果确定填筑施工参数。(2)土方回填程序回填料开采→制备加工→运输→铺料→碾压→试验合格→上层填筑。(3)土方的回填回填前所有填筑部位的清理和排水工作全部完成，填筑基础验收合格、混凝土强度达到设计强度后开始填筑。采用1~1.2m3挖掘机从料场挖合格土料并装车（15t）运输至填筑区。2.2沉井制作2.2.1施工工艺流程沉井施工作业程序如图4-1所示。放样基坑开挖换填砂垫层设置排水沉井分节制作砼养护拆模施工缝处理下沉准备工作沉井下沉沉井封底底板砼第四节制作二、三期砼图4-1沉井施工作业程序图2.2.2沉井制作分节该沉井分四节制作，前三节制作完成后，开始沉井下沉，第四节待沉井封底、底板完成后再进行制作。本工程沉井施工顺序为：沉井第一、二、三节制作→下沉→封底→浇筑底板→沉井第四节制作→二次结构。第一、二、三节制作完成后，混凝土强度达到100%的设计强度后，方可下沉。沉井下沉到位，封底及底板完成并达到一定强度后进行沉井第四节施工。沉井下沉时应严格控制下沉速率，防止突然下沉或超沉。刃脚平均标高与设计标高偏差小于±50mm。平面中心线的水平位移小于±100mm，沉井四角中的任意两角的刃脚底面高差小于100mm。2.2.3测量控制与沉降观测按沉井平面布置要求，设置坐标控制网和高程控制点，用全站仪和水准仪进行定位放线，定出沉井中心轴线和基坑轮廓线以及水准点，作为沉井制作和下沉深度控制的依据。沉井位置标高控制是在沉井外部地面及井壁顶部四面设置纵横十字中心控制线、水准基点。沉井下沉时应按勤测勤纠的原则作业，随时观测沉降量和垂直度，及时掌握和纠正沉井的位移和倾斜，每班至少测量两次，由专人负责并做好纪录。如果出现不均匀沉降、沉降困难或沉降过快等异常现象应立即停止下沉并采取相应处理措施。2.2.4基坑开挖开挖时采取对称开挖，使基坑面均匀下降。采用挖掘机挖土，自卸汽车运至渣场。2.2.5砂垫层计算为保证沉井制作过程中的稳定，同时考虑制作完成后基础易于拆除便于沉井下沉，在原地基上填筑砂垫层。砂垫层设计尺寸计算方法如下：(1)砂垫层厚度计算公式：G/(l+2hs)≤fa，得hs≥（G/fa-l）/2式中：G--沉井的单位长度重量（KN/m）fa--地基承载力设计值（KN/m2）hs--砂垫层的厚度（m）l--刃脚垫层宽度（2）砂垫层底宽度计算计算公式B≥l+2tan30ohs式中B--砂垫层底宽度；l--刃脚处垫层宽度。2.2.6混凝土垫层计算（1）混凝土垫层厚度计算计算公式h砼=(G/R1-b)/2h砼--砼垫层厚度（m）G--沉井第一节单位长度重量（KN/m）R1--砂垫层的承载力设计值（KN/m2）b--刃脚踏面宽度（2）混凝土垫层宽度计算本工程混凝土垫层宽度为：l2.2.7垫层和地基承载力应力验算（现场据实计算）2.2.8刃脚支设为了扩大沉井制作过程中刃脚的支承面积，减轻沉井对砂垫层的压力，在刃脚底面砂垫层上先铺设C20素砼垫层。刃脚内侧支承采用砖砌衬托，砖模内壁表面采用1：3水泥砂浆抹平，与砼接触面涂两层脱模剂。刃脚采用砖垫座支设。2.2.9沉井制作方案(1)模板支设沉井模板采用酚醛覆膜复合模板，板厚18mm，支撑系统采用50×100mm楞木、80×40×2.5mm薄壁方钢组合支撑。内外模板间设采用φ16园钢作对拉螺栓，间、排距600×900mm。井壁支模时先支内模后支外模，每节支模高度与混凝土浇筑高度平齐。支模时，井壁内外搭双排脚手架。(2)钢筋制作、安装沉井钢筋采用人工绑扎。钢筋直径大于20mm采用直螺纹接头连接，其余钢筋采用手工电弧焊或闪光对焊连接。钢筋用挂线法控制垂直度，用水准仪测量并控制水平度，用木卡尺控制间距，用水泥砂浆垫块控制保护层厚度。(3)混凝土浇筑混凝土在现场拌合站拌合，采用混凝土泵车进行浇筑。混凝土浇筑前，要清除底面杂物，并对底面进行冲洗，为便于杂物能顺利排除，在模板底部每隔一定距离预留孔洞，待冲洗完毕后予以封堵。沉井分成若干段同时对称均匀分层浇筑，每层厚300mm～500mm，防止地基不均匀下沉，产生倾斜；沉井分节处水平施工缝接缝时，应先凿毛并进行冲洗处理，再继续浇筑下一节，并在浇筑前先铺一层30mm厚砂浆(与同混凝土配合去掉石子)；井壁采用C30等级S8抗渗混凝土。由于本工程混凝土预埋件多，施工过程将采取有效措施保证预埋件按设计图纸的数量和位置进行布置。具体实施时，安排一名技术人员专门负责预埋件埋设工作。为保证预埋件位置的准确性，将在预铁件上钻孔，并用木螺丝固定在前混凝土的木模板上。2.3沉井下沉沉井采用二次制作一次下沉的方法施工，沉井第三节砼强度达到设计强度75%即可进行下沉施工，沉井下沉方案主要有排水下沉和不排水下沉两种。本工程采用不排水下沉工艺。2.3.1施工流程沉井下沉阶段施工流程如图4－6所示。刃脚外砼垫层拆除水力冲挖机械就位水力冲挖下沉下沉就位后清底下沉就位后清底素砼封底底板钢筋清理、焊接底板砼浇筑顶管施工图4－6沉井下沉阶段施工流程图2.3.2沉井下沉施工方案1、沉井下沉前准备沉井下沉时，第三节沉井墙体砼强度达到设计强度的75%方可下沉。下沉前还应做以下准备工作：1）下沉之前对现场大功率的非下沉机械停止用电，给下沉机械提供充足的电能。由于下沉时电能消耗比较大，所有施工用电的功率至少需要400KW，另备一台120KW柴油发电机组作应急之用。2）联系解决沉井下沉的泥浆排放场。3)在沉井准备下沉前，应先将刃脚砖胎模拆除。在拆除砖胎模时，要对称拆除，以防止因砖胎模拆除不均匀而造成地基受力不均地基沉降不一，沉井发生倾斜现象。砖胎模拆除时先从短边中间同时往两边拆除，然后再从长边中间往两侧同时进行拆除。为确保均匀对称拆除砖胎模，在施工时，拆除人员要分成两组同时施工，施工现场必须有专人负责指挥。砖胎模及砼垫层拆除残渣采用塔吊运出井外，同时采用人工将沉井内表层废弃物清除干净。拆除并清理沉井内所有模板、脚手板、砖胎模、垫层砼以及所有杂物，刃脚面与封底及底板结合面应予以凿毛。4）施工钢爬梯及安全走道、栏杆的搭设。钢爬梯用Φ16圆钢制作，用φ12钢筋作护拦，利用对拉螺栓固定在墙壁上。钢爬梯必须焊接牢固，对每个焊缝逐一检查，对漏焊和焊缝不饱满的进行补焊，爬梯上加半圆型护拦及安全网，作业人员上下时需悬挂防坠落保险绳；利用墙顶作为走道，在墙顶两侧钢筋离砼顶面1.2米高的位置处布设一排水平脚手钢管绑牢于主筋上作为走道栏杆。5）采用粘土封堵钢套管口。6)沉井下沉采用24小时轮班作业，照明必须满足夜间施工的要求。7)沉井四角墙壁布置高程标尺，井顶四角设置固定高程控制点，在井壁上弹好纵横轴线，以便下沉观测。8)进行下沉前的技术、安全交底，排好总值班、技术值班、施工值班、测量值班以及分班施工的人员。9）在沉井下沉影响区域外布设测量基准点，用于高程控制和沉井位移控制，并做好控制桩的有效保护。10）下沉前对下沉准备工作进行全面检查，并做好安全紧急逃生演练。2、沉井下沉根据本沉井的结构特点，为确保沉井结构的安全，合理安排水力机械冲土顺序是下沉的关键。其开挖分区如图4－7所示。111122223333444455556666图4－7开挖分区图初沉阶段按照上图中123456的顺序进行开挖，使沉井底部形成锅底。终沉阶段按照654321的顺序进行开挖，使沉井底部形成反锅底，即让沉井中间部位的墙梁踏脚全部着地。施工设备主要有：高压水力冲挖机组5套，每套包括1台3KW离心式高压清水泵、1台15KW离心式高压清水接力泵及相应的输水管，自高压清水接力泵分出两根射流管；15KW高压泥浆泵10台及相应的吸泥管、扬泥管等。下沉使用高压水枪破碎土体，冲刷形成的泥浆利用泥浆泵抽出井外，直接排入泥浆池。上述所配设备每昼夜可冲挖回填砂400m3，冲挖泥土1500m3。破土时应先中间后四周，井内土体形成锅底，使沉井平衡下沉，下沉12米左右后按反锅方法冲挖下沉，控制沉井下沉速度。在下沉过程中应根据测量资料随偏随纠，确保沉井平稳均匀下沉。为避免沉井下沉时土体坍方造成周围环境破坏，应尽量减小锅底深度，锅底深度不得大于1.5m，并尽量避免采用掏刃脚的方法下沉，以保持井格内土塞高度，使井底土体有一定的反压力，减小井内外土体的压力差。冲淤泥质粉质粘土时，宜使喷嘴接近90度角冲刷立面，将立面底部刷成缺口使之塌落。冲洗顺序为先中央后四周，沉井各仓内挖土面高差不得超过0.5m，并沿刃脚留出土台，尽量对称分层冲挖，保持沉井受力均匀，不得冲空刃脚踏面下的土层。施工时，应使高压水枪冲刷井底，所造成的泥浆和渗入的水量与吸泥机吸入的泥浆保持平衡。井壁周围土体下陷后及时补填砂砂性土，增加井壁外侧摩阻力，减小下沉系数，使沉井在可控状态下平稳下沉。沉井下沉离设计工程桩顶3m左右时，应放慢下沉速度，停止6小时观察，掌握下沉速度，采用“反锅底”施工，基本以纠偏为主，测标下沉趋势和自沉惯量，测量2小时一次，高差控制10—15cm，随着沉井继续下沉，沉井应逐渐形成挤土下沉，待沉井离设计标高50cm时，需再停止观察6小时，一般大梁基本接近土层，测量数据重新核准，以每小时1cm左右的速度将沉井慢慢沉入设计标高，根据设计要求，按照正差提前10cm停止下沉，确保沉井平稳，不超沉，高差控制在±7㎝以内，沉井进入设计标高后需继续观察，待沉井全部稳定（8小时下沉小于10mm）以后立即封底，以免出现超沉现象。3、下沉过程中监测下沉过程中，要进行以下方面的监测工作：沉井本体监测（下沉速度、下沉不均、整体冬至移）、沉井四周土体及塔吊基础监测（下沉、位移）的安全监测。1）沉井本体监测：在沉井井壁顶部四周布置8个下沉观测点及4条观测轴线，同时在观测点处向井壁外侧引垂线，在垂线上设置钢卷尺，以供测量高程之用，观测轴主要用来观测井体水平位移；2）沉井四周土体、塔吊基础监测：在下沉时对沉井四