某核電廠循環水泵房截滲結構設計與施工

邢 偉，馮 倩

（國核電力規劃設計研究院，北京 100095）

某核電廠循環水泵房截滲結構設計與施工

邢 偉，馮 倩

（國核電力規劃設計研究院，北京 100095）

為滿足某濱海核電廠循環水泵房基坑干施工條件，基于相關專題研究結論，設計全風化巖及以上采用塑性混凝土地連墻、強風化巖及以下采用高壓帷幕灌漿的技術進行基坑止水。基于相關規范確定相關設計與施工參數。結果表明，在此類地質條件下，塑性混凝土地連墻與帷幕灌漿組合的截滲結構，止水效果較好，且具有造價低、施工速度快的優點?？晒╊愃乒こ虆⒖冀梃b。

截滲結構；塑性混凝土；高壓帷幕灌漿；基坑止水

引 言

墻體結構可根據設計及使用要求采用普通混凝土、鋼筋混凝土、塑性混凝土、固化灰漿等材料。使用塑性混凝土防滲墻結構時，應注意其引起的浸潤線的變化，并分析由此產生的對邊坡穩定的影響[1]。注漿技術可應用于地基加固及防滲結構，可分為靜壓注漿、水泥攪拌注漿和高壓噴射注漿[2]。使用時，應根據相關規程規范選擇安全可靠，經濟合理的注漿技術。

1 工程概況

某濱海核電廠，由1臺高溫氣冷堆、4臺AP1000壓水堆、2臺CAP1400壓水堆組成。采用直流供水系統，以海水作為冷卻水源。設計 2臺 CAP1400壓水堆共用一座循環水泵房，循環水泵房基坑采用大開挖方式施工，由于地下水位較高，為保證循環水泵房下部結構的干施工條件，需要對基坑進行截滲結構設計。

2 工程勘探及設計輸入分析

循環水泵房區域原地面高程為3.9～7.8 m，其底板底高程最深處為-14.70 m，泵房距海岸線最近距離約280 m。根據地勘報告，當地地下水水量豐富，地下水水位最高見于地表附近，循環水泵房區域地質情況如下，從上至下依次為：

③2海積層（Q4m）粉質粘土：層厚1.6～2.2 m；

⑥1全風化花崗片麻巖：層厚0～3.8 m；

⑥2強風化花崗片麻巖：層厚0.9～3.6 m；

⑥3中等風化花崗片麻巖：層厚11.4 m。

場地基巖裂隙水以網脈狀、支脈狀賦存于風化裂隙、構造節理中，富水性極不均勻。根據本工程核島和常規島初步設計階段巖土工程勘察抽水試驗成果，工程場地全風化和強風化基巖的滲透系數為0.01～0.60 m/d，屬弱～中等透水巖體。根據壓水試驗成果，場地內強風化巖體的透水率為1.78～51.90 Lu，屬弱～中等透水巖體；場地內中等風化巖體的透水率一般為 0.82～9.37，屬微～弱透水巖體，局部位置巖體破碎，透水率達到14.07～27.95 Lu，屬中等透水巖體；場地內微風化巖體的透水率為0.54～4.44 Lu，屬微～弱透水巖體。

該場地巖體透水性呈現由淺至深逐步減小的趨勢。說明上部巖體裂隙較發育，下部巖體裂隙不甚發育或閉合，基巖裂隙水富水性由上到下逐漸減小。

3 截滲處理

3.1 截滲方案選擇

循環水泵房基坑采用大開挖方式施工。由于此區域地下水補充量豐富，基坑內外水頭差大，導致邊坡滲流量大。根據土力學原理，滲流會導致基坑邊坡抗滑穩定系數減小。此外，如遇強降雨等極端工況，滲流與強降雨的疊加工況將對施工期泵房的抗浮能力產生巨大考驗。

柔性地連墻與高壓帷幕灌漿的組合結構是海岸工程應用較多的一種截滲止水結構。它具有造價相對較低（造價僅為普通混凝土的0.75倍左右）、設計相對簡單（無結構內力及配筋計算過程）、止水效果好、施工速度快等優點。

結合地勘資料及相關專題研究結論，設計截滲結構采用柔性地連墻與高壓帷幕灌漿的組合形式。

3.2 截滲機理

垂直防滲墻的墻體材料采用具有弱透水性的塑性混凝土材料，要求材料的滲透系數遠小于被截斷的透水土層的滲透系數。假設墻體材料的滲透系數為 1×10-6cm/s，透水土層的滲透系數為 1× 10-3cm/s，根據等效滲徑概念，可認為1cm厚的防滲墻相當于1 000cm厚的透水土層阻擋水流透過的能力。因此，防滲墻可起到 3個作用：1）降低透水土層內的滲流流速；2）削減滲水壓力和靜水頭；3）減少土層內水流量。這 3個作用的結果直接反映為滲流狀態的改變。

劈裂灌漿是高壓的漿液破壞地層的初始應力，使巖石和土層沿垂直于小主應力平面發生劈裂而引起的結構破壞，增大原有裂隙或者空隙，漿液在裂隙中滲透、填充、壓密，并逐漸凝固。從而達到阻止水流滲透，提高地層密實度及承載力的作用。

3.3 結構設計

1）墻體厚度

在墻體材料已選定，成墻質量能得到保證的前提下，截滲墻厚度決定了墻體抵抗滲透破壞的能力。汛期，截滲墻發揮截滲作用，墻體將會承受較大的水頭。從技術上講，墻體越厚，截滲墻的運行效果就會越好。一般墻體厚度d可以參照下面公式來估算：

式中：H為最大作用水頭，設計中常以截滲墻所在堤段的上下游水位差作為最大作用水頭；[i]為墻體的允許滲透比降。根據相關設計輸入，設計柔性地連墻厚度為0.6 m。

柔性地連墻頂高程2.0 m，墻底打入強風化巖1.0 m。墻主體采用膨潤土－水泥漿構成。墻體材料28 d齡期的物理力學指標必須滿足：

抗壓強度P≥1.0 MPa，且不宜大于2.5 MPa；

滲透系數：K≤1×10-7cm/s；

彈性模量：E=250～300 MPa；

容重：r≥20 kN/m3；

抗拉強度PL≥0.3 MPa；

內摩擦角Φ≥32°，內聚力C≥0.27 MPa。

上述前三項為控制性指標，在進行配合比試驗和施工時必須達到；后三項為參考性指標，在配合比試驗及具體施工后必須提供，但不做強制性要求。

2）高壓帷幕灌漿

灌漿底高程控制在中風化巖層以下1 m。灌漿所用水泥應采用普通硅酸鹽水泥，水泥的強度等級不得低于 42.5 MPa；對水泥細度的要求為通過80 μm方孔篩的篩余量不宜大于5 %。灌漿漿液水灰比不宜稀于 1：1（重量比），灌漿用水應符合拌制水工混凝土用水的要求。帷幕灌漿后的巖體，其透水率不大于5 Lu。灌漿壓力、分級灌漿壓力均需通過試驗確定。灌漿孔為單排孔，孔距1.5 m，孔徑Φ91 mm。

3）經試驗試配，塑性混凝土配合比如表1。

表1 塑性混凝土配合比

配合比各項物理力學指標均滿足設計要求。

4）注漿壓力及配合比設計

依據地質條件和承受水頭情況，并結合現場灌漿試驗結果，灌漿壓力定為 0.5 MPa。依據《DLT 5148-2012 水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》，采用多級水灰比漿液灌注法，漿液水灰比按3、2、1、0.8四個等級，開灌水灰比為3。

5）注漿孔位布置

注漿孔采用單排孔，三順序灌漿法施工，灌漿孔間距1.5 m，檢查孔布置在灌漿孔中間。

3.4 施工工藝

依據設計要求及地勘報告，強風化巖層埋深較淺，柔性地連墻采用挖掘機成槽即可槽深3～4 m，最終深度由地質工程師確認。

主要施工工藝：定位→成槽→模板支立→塑性混凝土澆筑→結束。

帷幕灌漿在地連墻施工結束14天后開始施工。

本次施工計劃采用 SGZ-ⅢA 型地質鉆機，鉆進功效為4 m/（臺·小時）。該鉆機適用于成孔直徑為91 mm的鉆孔。灌漿施工采用BW-250/50型灌漿泵，單個灌漿孔需要灌漿時間預計為1.5 h，灌漿完畢后靜壓灌漿時間為 1.0 h，單孔灌漿總用時約2.5 h。現場設置灌漿機同鉆孔施工進度相協調（根據實際情況調整）。采用沖擊回轉式鉆機成孔，成孔深度依據地勘報告并結合施工經驗確定，且鉆孔底部1 m范圍的透水率應小于5 Lu，采用壓水試驗檢驗。

3.5 質量檢測

1）柔性地連墻

依據《SL174-1996水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范》，墻身質量檢查在成墻一個月后進行，檢查內容為墻體的均勻性、可能存在的缺陷和墻段接縫。檢查采用鉆孔取芯法，檢查孔的位置和數量。

2）帷幕灌漿

依據《DLT 5148-2012 水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》，帷幕灌漿工程的質量檢查采用鉆孔壓水試驗的方法，試驗壓力0.4 MPa。檢查時間為灌漿完成后的7 d以后，檢查孔的數量為總灌漿孔數量的5 %，壓水試驗檢查孔完成檢測工作后，進行灌漿和封孔。

4 結 語

工程實踐表明，在此類地質條件下，塑性混凝土地連墻與帷幕灌漿組合的截滲結構，止水效果較好，且具有造價低、施工速度快的優點。可供類似工程參考借鑒。

[1]SL 174-2014 水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范[S].北京:中國水利水電出版社,2014.

[2]JGJ 79-2012 建筑地基處理技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2012.

[3]DLT 5148-2012 水工建筑物水泥灌漿施工技術規范[S].北京:中國電力出版社,2012.

[4]孫釗.大壩基巖灌漿[M].北京:水利水電出版社,2004.

[5]李思慎.堤防防滲工程技術[M].武漢:長江出版社,2006.

[6]毛昶熙.滲流計算分析與控制[M].北京:水利電力出版社,2003.

Design and Construction of Seepage Interception Structure Applying to Circulating Water Pump House in One Nuclear Power Plant

Xing Wei,Feng Qian
(State Nuclear Electric Power Planning Design & Research Institute,Beijing 100095,China)

To satisfy the requirements for foundation pit dry construction of circulating water pump house in one coastal nuclear power plant,based on relevant subject research results,the water interception of foundation pit has been designed by applying plastic concrete diaphragm wall in the case of fully weathered rock and above,or high pressure curtain grouting technique in the case of strong weathered rock and below.The design and construction parameters have been determined according to relevant standards.The results show that plastic concrete diaphragm wall is combined with curtain grouting to build seepage interception structure,which is of good water-stop effect,low cost and high construction speed under the above geological conditions,and serves as a reference for similar projects.

seepage interception structure; plastic concrete; high-pressure curtain grouting; water-interception of foundation pit

TU46+3

：A

：1004-9592（2016）06-0048-03

10.16403/j.cnki.ggjs20160612

2016-03-15

邢偉（1980-），男，中級工程師，主要從事巖土工程勘察、地基處理及工程管理等工作。