某第三代大型核電站超大聯合泵房負挖施工技術

(中國中原對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1100 MW 機組，±0.00 m相對應絕對標高為12.30 m，廠坪標高為12.00 m。本工程聯合泵房布置于核島南邊，開挖范圍東西全長165.66 m，南北寬71.80 m。其中北邊坡與廠用水/循環水管道相接，南邊與海工取水隧洞相接。該聯合泵房負挖區域位于廠區場平12.00 m平臺，開挖深度深，施工面積狹窄，底板開挖至-28.65 m標高，局部小基坑開挖至-29.65 m。目前不存在爆破開挖的條件，微風化巖需采用機械破碎開挖。具體位置如圖1所示。

圖1 聯合泵房負挖平面布置圖Fig.1 Layout for the negative excavation of the combined pump room

1.2 工程范圍

該泵房的負挖工作包括以下幾方面：泵房所在開挖區域-0.30～-28.65 m/-29.65 m標高范圍內的開挖、破碎、翻倒、運輸及卸料。工程量清單如表1所示。

表1 泵房負挖工程量清單Table 1 The negative excavation work in the pump room

1.3 地質條件

參考地質勘查報告，廠坪標高位置大部分為強風化泥巖層，東南部為第四系土層；基礎底面以下多中等風化或微風化泥巖，基底以下大部分為強風化泥巖，而東南部的一些建筑基底以下存在第四系土層。基巖強風化深度變化較大，場地強風化巖層平均厚度為6.41 m，微風化巖體頂面標高為-9.80～11.32 m，與原始地貌和巖層產狀基本一致。

2 施工機械配備

泵房所在開挖區標高范圍內的開挖、破碎、翻倒、運輸及卸料。工程投入機械設備清單如表2所示。

表2 機械設備清單Table 2 Mechanical equipment

3 施工方法

3.1 施工總體規劃

本工程采取“自上而下，分區分層”的方法組織開挖施工。聯合泵房位于核島的南側，北邊坡與聯合泵房南側邊坡形成交叉，與循環水管道相交叉的位置目前已開挖至-15.00 m，與循環水管道某段已形成一條坡道(原規劃循環水管坡道作為聯合泵房的施工坡道)。根據項目的總體安排，重新設置一條施工坡道，同時要考慮大吊車安裝和行走路線。結合泵房基坑深(基坑基底標高-28.65 m)、坡道長(按照10%的縱坡需要283.5 m長的施工通道)的特點，坡道的設置受到位置條件的限制，在聯合泵房西南角起坡，平行泵房南側邊坡(設立一條坡度1∶10，寬15 m的坡道)，從東南角拐彎斜向東北方向延伸，出坡道接廠區道路通往回填區卸料點，具體開挖情況如圖2所示。

圖2 聯合泵房開挖實施照片Fig.2 Implementation of excavation of the combined pump room

3.2 施工工藝

根據本工程的實際施工特點和機械開挖的性能，本工程的施工將以機械挖運為主，機械破碎施工為輔來組織施工。其中挖運施工應快速及時地進行，為機械破碎施工提供工作面，挖裝和機械破碎交叉結合的方式施工，以保證施工順利實施(見圖2)。

施工順序如下：

定位放線→打開工作面→分層開挖(結合機械破碎)→裝車運輸→卸料

根據施工總體規劃和進度計劃的要求，開挖采取分層分區域流水開挖作業。首先第一層(-0.30～-5.30 m)的開挖，快速形成臨時出碴通道，坡道全部在負挖區域范圍內；第二層～第四層(-5.30～-20.30 m)的開挖，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施工高峰；第五層～第八層(-20.30～-28.65 m/-29.65 m)開挖，應利用正式施工坡道出碴，隨著分層的進行坡道逐步開挖到位，形成正式施工坡道，直至分層開挖到標高。其中-15.00 m以上可以形成施工的高峰期，計劃分層高度5 m一層，可以布置多臺挖掘機進行大面積開挖；-15.00 m以下大部分存在微風化巖，需要挖掘機和破碎錘交替配合施工。挖掘機和破碎錘施工同時進行，可能存在交叉施工，然后進行裝車運輸，保證施工的連續性。見圖3。

圖3 分層開挖順序示意圖Fig.3 Schematic of the sequence of layered excavation

3.3 施工坡道

根據工程特點和進度要求，為了保證在有限的場地內，充分利用作業面，便于基坑開挖的運輸，必須開挖相應的坡道進出基坑。在布置坡道的位置時，結合基坑深度、用地范圍、坡道坡度、基坑出渣要求以及其經濟性等因素綜合考慮。

根據項目總體要求，施工需要重新設立施工坡道作為出碴通道，同時作為后期土建施工單位建設所用。將坡道設在泵房南側，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，平行泵房南側邊坡(設立一條坡度1∶10，寬15 m的坡道)，從東南角拐彎斜向東北方向延伸，出坡道接廠區道路通往回填區卸料點(土建單位后期建設所用)。盡量減少臨時坡道的開挖量。由于聯合泵房設計標高-28.65 m,局部基坑設計標高-29.65 m，開挖深度達29.35 m屬于深基坑開挖，設計圖紙只設立了一級馬道(-14.65 m處設置2 m)。

3.4 邊坡施工

按照設計圖紙進行邊坡開挖施工，設計圖紙的邊坡坡比按1∶0.7進行放坡，采取一級馬道(馬道寬2 m)。施工邊坡采取一邊機械開挖一邊修理邊坡，逐級進行開挖。隨著開挖深度的進行，用挖掘機和破碎機配合進行邊坡修理。如果開挖過程中出現浮碴和巖塊，立即組織人員和機械及時進行清理。施工邊坡和施工坡道四周邊線2 m以外搭設安全防護欄桿，并掛上安全警示標志。

同時，考慮采取措施進一步保護邊坡，目前放坡情況按照設計施工圖紙1∶0.7進行放坡，待邊坡開挖成型后，對基坑邊坡頂部上口線2 m區域進行壓頂。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)護坡，分兩層噴護。邊坡逐級開挖，逐級噴射混凝土支護，邊坡開挖與支護緊湊銜接，避免邊坡開挖面暴露時間過長，因太陽曝曬或雨水沖刷嚴重而造成坡面毀壞、水土流失等而影響邊坡的穩定性。

3.5 基坑邊坡監測

3.5.1 地表位移監測

在泵房邊坡監測點數量不少于5個，距離邊坡線每30～50 cm設置監測點，監測點間距為20 m。觀測基點設置在視野開闊、穩定安全的位置，基點設置2個，用全站儀定期觀測位移的變化。

測量誤差要求：點位中誤差不超過6.0 mm，水準測量每千米高程中誤差不超過1.0 mm。

測量周期：施工期間每月測量一次，測量期間如遇暴雨后須增加測量監測頻率。

基坑監測報警值：每次檢測數據根據報警值(如表3所示)進行比較，立即上報。

表3 基坑及支護結構監測報警值Table 3 Monitoring alarm value of the foundationpit and the supporting structure

3.5.2 巡視檢查

除了利用儀器進行定期監測外，另安排有經驗的監測人員定期對邊坡進行巡視檢查。檢查內容如下：

1)地表、排水溝裂縫出現的位置、規模、方位、時間等；

2)滑移、坍塌發生的時間、位置、范圍等；

3)地表植被歪斜情況，以及水質特征變化等。

一般情況下，巡視人員將按巡視檢查內容對邊坡做日常巡視檢查，日常巡視檢查至少每周一次，特殊情況應加強增加巡檢次數。

每次巡視檢查后作好現場記錄，如有異常，復查后上報。定期將觀測的資料及時整理，匯總后上報。

4 質保技術

4.1 過程控制技術

嚴格依據項目部的質保體系的規定和要求，針對本工程的實際工程特點，圍繞廊道的機械開挖、破碎、運輸、卸料等幾方面進行施工質量的關鍵點加以控制。基坑負挖采取ITP簽點放行，施工過程中應檢查平面位置、水平標高、邊坡坡度，并隨時觀察周圍的環境變化，確保工程質量達到優良。

(1)機械開挖的質保控制

機械開挖的質保控制主要是開挖邊線和標高的測量控制。因此，機械開挖前，利用測量儀器嚴格按照設計要求對開挖邊界進行測量放線，并在現場用石灰粉進行標識，且由現場施工員、質檢員隨時對開挖標高和邊界進行檢查。

(2)邊坡開挖的質保控制

邊坡防護的質量控制主要是邊坡的坡比控制。在機械開挖時，隨著開挖深度的加深，一邊開挖一邊修整邊坡，逐步進行邊坡修坡和基坑圍護。由質檢員、安全員進行檢查控制，及時對邊坡坡比的開挖情況進行復核。

(3)防止超挖的質保控制

首先根據PS泵房負挖平面定位圖繪制開挖負挖圖，經過審核無誤后方可使用。由于使用機械開挖，利用測量儀器嚴格按照設計要求對開挖標高進行測量放線布點。PS泵房在開挖臨近基底時，過程中預留0.5 m以上的保護層不開挖。保護層開挖時派專業測量人員進行跟蹤，控制標高進行施工，防止超挖。

4.2 誤差控制和驗收

竣工后的負挖工程必須在以下允許誤差范圍內：采用機械開挖，開挖按設計邊線允許超挖≤15 cm；邊坡的區域要求超出開挖線控制在0～-15 cm。

基底開挖不得出現欠挖，按設計標高允許超挖≤15 cm。基坑開挖時邊坡按照圖紙設計的坡比。

5 結束語

聯合泵房負挖歷時132 d。其中，負挖準備階段：歷時18 d；負挖施工階段：歷時92 d；基坑清理、驗收移交：歷時22 d。基坑負挖施工開挖到基坑驗收移交歷時114 d。各個施工區域的工期及進度進展情況如下：

1)第一層開挖(-0.30～-5.30 m)歷時15 d；

2)第二層開挖(-5.30～-10.30 m)歷時12 d；

3)第三層開挖(-10.30～-15.30 m)歷時15 d；

4)第四層開挖(-15.30～-20.30 m)歷時16 d；

5)第五層開挖(-20.30～-23.30 m)歷時12 d；

6)第六層開挖(-23.30～-26.30 m)歷時15 d；

7)第七層開挖(-26.30～-27.80 m)歷時12 d；

8)第八層開挖(-27.80～-28.65 m/29.65 m)(預留0.5 m以上的保護層)歷時11 d；

9)基坑清理、驗收移交歷時22 d。

整個聯合泵房負挖分8層，僅僅用了132 d時間保質保量完成了40余萬方的土方開挖任務，提前完成里程碑工期計劃，移交土建結構專業單位,保證了聯合泵房土建結構的按期開工，創造了在資源嚴重匱乏負挖施工的典范，對同類項目有一點的推廣價值。