陈家港电厂水泵房进水口施工优化及质量管控

何 春

(广东省水利水电建设有限公司， 广东 广州 510000 )

1 工程背景

1.1 工程概况

本工程为2×660 MW机组循环水引水管工程。电厂厂址位于江苏省响水县陈家港镇以北5 km处，距响水县城约50 km。取水水域与灌河相通，陆地交通主要依靠沿海高速、204国道。

陈家港电厂循环水系统引水管共两根，顶管段长度均为173.5 m，管径为3240 mm，其中壁厚36 mm段长度为66.5 m，壁厚34 mm段长度107.0 m。管节采用定尺钢板制作，材质为Q235B。组对后每段长度为6.0 m、5.4 m两种。顶管所在位置为水泵房的西方向的墙底处，垂直距离距地面7.5 m，和沉管接口处的距离为10.0 m,整个沉管的平均坡降约为1.4%。循环水排水口工程由钢筋混凝土喇叭口及排水明渠组成。喇叭口由现浇钢筋混凝土底板和扶壁式挡墙组成，挡墙与底板之间设伸缩缝分隔。钢筋混凝土底板及挡墙下由预应力高强钢筋混凝土管桩支撑。排水口出口处地基设打入式钢筋混凝土板桩，以防止水流冲刷引起的地基土体流失。为防止岸坡冲刷，从排水口出口处开挖至河床-2.5 m等深线段的排水明渠，采用水下开挖，铺设软体排和抛石护坡、护底[1-4]。

1.2 工程地质

整体工程位于江苏北部平原北东方向上灌河南岸的海滨平原上。整体地势平坦，地面高度变化很小，是受到黄河影响的沿海平原。电厂周围没有发现基岩出露，下伏基岩为奥陶系灰岩，估测上伏覆盖层厚度约为200 m。

所在区域地层从上到下主要是：

①填土：该层土水域部分缺失，平均层厚约1.6 m。

②1淤泥质粉质黏土：平均层厚约3.0 m。这一层的土壤水分逐渐减少和消失。

②2粉土：该土层的厚度距离厂区越远越薄，至河岸附近彻底消失。

②3淤泥质黏土：平均层厚约12.0 m。在调查范围内分布稳定。

③粉质黏土加粉土：平均层厚约9.2 m。该层土自厂区至灌河逐渐变厚，粉土含量逐渐增加。

④粉砂：平均层厚约6.2 m。该层土路域分布稳定，至河床部分逐渐尖灭缺失[5]。

1.3 工程施工环境现状

本工程施工阶段的实际情况，具有以下特点：

(1)取水头和沉管施工区域位于灌河内，情况复杂，不可预见因素较多，潮位落差大，水域施工受水情影响很大。

(2)本区域在冬季刮风天较多，对水上打桩、吊装作业影响很大。冬季低温，对现场结构制作有影响，需要编制详细的作业指导书，制定对应措施。

(3)取水头体积、重量均较大，电厂濒临灌河侧不具备浮吊吊装条件，需考虑在就近符合吊装条件的码头制作。取水头水下安装难度大，工程质量要求高。

(4)沉管拼装也存在上述浮吊吊装能力影响，必须利用煤码头北部区域快速拼接后吊装(共三段)，其余横梁、管座等构件均短驳至煤码头。

(5)本工程引水管直径3.24 m，单根长度173.5 m，属大口径顶管，需采取减小顶推力措施。

(6)需要严格控制灌河大堤的沉降，在顶管结束后在大堤处做防渗墙。

(7)冬季施工受天气和温度影响较大，施工效率低。

1.4 施工总平面规划及管理

施工用电方面，本工程实际施工用电不均衡系数较大，主要用电设备为：顶管机、泥浆制备站、各类水泵、电焊机、水力机械用电和照明用电等。

施工用水方面，生产用水由附近供水管道接口申请引接，顶管施工作业用水需使用灌河水源，根据需要，在岸边设置蓄水池，提供顶管施工用水。正常施工用水分为顶管水力机械出泥用水和制作触变泥浆用水两大部分。

现场施工生产设施方面，顶管工作区场地需设置配电间、泥浆制备站、蓄水箱、压缩空气站、库房和管节堆放等，约需3000 m2。具体陈家港电厂水泵房进水口施工总平面规划如图1所示。

图1 施工总平面规划图

施工总平面管理严格按照标准化工地进行。施工时，确立相关部门，有组织地进行检查，建立相关制度，发现问题及时修正。保持现场设备、能源和管线的制造处于良好状态，并确保现场的及时性和安全性；在没有排水系统问题存在的情况下，保证施工路线的通畅；保持施工现场清洁、有序、文明；保持办公区和生活区的整洁[6-8]。

2 施工优化方案

鉴于施工区域毗邻灌河，工程背景较为复杂，同时为了保证工程进度与质量，对整体施工方案进行优化。施工方案从测量放线、钢管制作与防腐、顶管施工、水下沉管与取水头部施工、引水管阴极保护极，以及高喷防渗板墙工程6个方面进行优化。

2.1 测量放线

测量放线阶段，根据控制点，按照平面要求，在施工现场内设置足够的施工控制桩，控制桩设在每根引水管的轴线上，并在厂区内已有的建筑上投射测量标记。每个控制点均要设在稳固的区域内并标有明显的测量标志。

水上测量部分，钢管桩定位和打桩使用两台经纬仪采用前方交会法定位，并用经纬仪进行垂直度观测和校正，然后再打桩；水下挖泥时，在岸上设置固定标志配合挖泥船挖泥，在水流影响不大的情况下，测量采用测绳配合潜水员探摸的方式进行。在条件限制的情况下，采用测深仪进行测量。

2.2 钢管制作和防腐

本工程使用的钢板采用定尺钢板，钢板进场后，首先将产品合格证报给监理验收，然后再进行下料、开坡口、卷管，下料和开坡口均使用半自动气割机，钢管焊接采用二氧化碳气体保护焊打底，之后埋弧自动焊焊接工艺。

优化后的自制钢卷，在节约成本的同时能有效防腐，强度也足够本工程的使用。

2.3 顶管施工

该项目的顶管将钻进灌河大堤，且大多数顶进工作将位于淤泥质粉质黏土层中，由于管道驱动装置上覆盖的土层不够稳定，除使用机械补偿措施外，还确定使用气压来平衡机头前方的水土压力。根据线路沿线的地质条件，并结合以往类似工程的施工经验，决定选用格栅式、局部气压补偿的液压机械顶管机。

优化后的顶管作业，工具管前舱的局部气压能有效平衡和稳定工具管前部地面的水压和土压，防止地面坍塌、冒水、冒泥。减少了管道周围土壤的扰动，有效减小了对土壤或河岸沉降的影响。同时减小了顶管作业所需顶力，使顶管口径完美适配。

2.4 水下沉管与取水头部施工

引水管沉管段采用φ3240×22钢管(Q235B), 总长为97.5 m(两根)，管座14套，横梁及桩帽14套，哈夫接头5套；取水头共2只；引水管及取水头桩基为φ609×12， 钢管桩分别28根×22 m和26根×23 m。

沉管管段预先在陆上制作好，再通过浮运或驳运拖至安装区域，用浮吊在水上整体吊放、水下安装、水下连接。

由于电厂濒临灌河侧不具备浮吊吊装条件，需要在就近码头制作取水头并在水下安装。

2.5 引水管阴极保护极

钢管内壁采用牺牲阳极法阴极保护措施，设计使用寿命30年；阳极块沿管道内长度方向分布在水平轴线左右两侧，内壁每支阳极轴向平均设计距离2.0 m。

阳极块在钢管制作阶段根据排版图安装完成，在井内洞口焊缝处适当避开，阳极块紧贴管壁采用平贴焊法安装，将阳极两端外露铁芯直接焊接在指定位置上，焊缝高度10 mm，安装后清理干净，重涂防腐漆。

2.6 高喷防渗板墙工程

高喷防渗板墙在顶管施工完毕后立即进行施工。

高喷防渗板墙采用定喷法施工，即高压喷射后形成一道厚实的垂直封闭止水墙，墙底标高为-13.70 m，墙顶标高为1.30 m。为确保旋喷桩桩径，采用单管高压旋喷桩机进行施工。

3 质量管控体系

陈家港电厂水泵房进水口施工工程量大，工期紧，水下施工难度大，需要进行水下混凝土浇筑，冬季施工效率低。为了保证按时高质量完成工程，制定了一套包含工程质量管理机构设置、工程质量管理、工程质量控制、工程进度管控的质量管控体系。

3.1 工程质量管理制度

工程中设置了权责分明的管理机构，让管理变得有章可循，做到了管理范围大而全，极大地提高了施工效率和施工质量。工程质量管理机构主要有工程质量部、计划部、安健环部，各部门下辖质量组、技术组、试验组、材料组、设备组、核算组，综合办公室进行总体管控。其中以质量组为主体，进行日常质量管理，负责各个细分和总体工程完成后的检验评定。

3.2 工程质量管理目标

本项目的工程质量管理原则是通过保证工作质量来保证工序质量和工程质量。坚守预防为主的原则，这意味着从事后质量控制转向事前和事中质量控制，从对产品质量的检验转向对工作质量、工序质量和过程质量的检验。

具体从隐蔽工程验收、中间交验、工序交接、四检制、停工待检点、抽检、实验检验，以及工程质量奖惩八个方面进行工程质量管理。

3.3 工程质量监测

整个工程中，每个施工步骤都采取了非常多的措施来进行工程质量的控制。以其中的顶管作业时大堤监测为例。

引水顶管在穿越大堤时, 应采取措施控制大堤的沉降，为了保护大堤的安全，将设置一定数量的沉降和位移观测点，在施工过程中观测和记录沉降观测点，并设置大坝防护报警系统。

3.4 工程进度管控

工程进度也是质量管控体系中的重要一环，本工程主要从五个方面落实工程进度。

①工程质量严格把关，减少因质量问题返工造成的时间浪费。②密切关注天气变化，水上作业安排合理、紧凑。③确保机械设备的完好率。④抓好冬季施工的各项措施，并确保落实到位。⑤密切与业主、监理、设计单位的沟通，提高工作效率。

4 结 论

陈家港电厂水泵房进水口施工方案优化后，施工进行顺利，基本完成目标。该优化方案从施工总流程出发有效地提高了工程施工的效率，也优化了各个施工步骤中的细节，例如自制的钢卷工艺、采用网格式顶管机、防渗墙采用旋喷桩施工工艺等，都取得良好的效果。同时也提出了一些施工中的质量管控措施。本工程施工中对进水口的施工方案优化都是在一定条件下的选择，在研究极端天气条件的施工影响方面仍较少，此施工方案对处于类似环境的工程有积极的参考作用。