浅谈AP1000核电循环水泵房深大基坑支护技术

摘要：AP1000核电循环水泵房深大基坑采用外围为防渗帷幕桩形成封闭的止水结构，内部支护体系由支护桩、高压旋喷桩、水泥深层搅拌桩、锚索组成。文章结合工程特点，介绍了支护结构设计、支护方式的施工工艺及要点等，为后续类似工程提供了可行的经验。

关键词：AP1000核电；循环水泵房；深大基坑支护技术；地下工程；支护桩；高压旋喷桩 文献标识码：A

中图分类号：TL353 文章编号：1009-2374（2016）07-0101-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.051

1 工程概况

三门核电二期循环水泵房位于核电现场北区，为3&4#机组冷却水系统的重要设施。南侧为已完工的二期重件道路、北侧为已修建的防浪堤、东侧为规划中未开挖的三期泵房。基坑支护范围南北长约130m，东西宽约123m，深约32m。循环水泵房基坑支护及防渗工程采用外围为防渗帷幕桩形成封闭的止水结构，内部由支护桩、高压旋喷桩、水泥深层搅拌桩、锚索组成的支护体系。

2 水文地质条件

循环水泵房位于沿海地区，降水丰沛，暴雨和台风频现。厂区常年地下水位位于+2m，排洪闸底板面高程为+1m，地下积水厚3m，淤泥层以上回填石渣层内积具有流通性。厂区地表由碎石回填层组成，主要地层厚度为回填层厚9～12m，淤泥层厚度为14m，黏土层厚度约14～40m。泵房区域基岩西南角埋深为-20m，南侧、东南角和西侧为-25m，西北角为-45～-50m，东侧为

-25～-50m，东北侧埋深为-55m。

3 工程特点和难点

（1）回填层厚度大，荷载重，渗透性强，地下水流通性高，水位高；（2）淤泥层呈软-流塑状，摩阻力和抗剪强度低，易变形；（3）基坑深，工期紧，近海且旁有重件道路，安全性要求高。

4 基坑支护设计

在充分考虑本工程特点和难点的情况下，经过多方论证，确定外围止水结构采用防渗帷幕桩，内部支护体系由支护桩、高压旋喷桩、水泥深层搅拌桩、锚索组成。

4.1 防渗帷幕桩

防渗帷幕桩，设计强度C20，桩径1000mm，桩间距900mm。东西两侧桩顶高程+3.0m，桩长6m，防渗土工布北侧桩顶高程+6.0m，桩长9m、13m间隔布置。

4.2 支护桩

支护桩，设计强度C30，轴线长度424.8m。桩径1000mm，桩间距1800mm。基坑西侧支护桩桩顶高程0.0m；内侧支护桩桩顶高程-7.0m，南侧运输道路段桩顶高程为-8.5m～-0.5m。西侧支护桩为定长18m，内侧支护桩桩长最长38m或入中风化基岩2m。

4.3 高压旋喷桩

基坑北侧的支护桩外侧布置了高压旋喷桩形成重力挡墙，在支护桩内侧的-21.0m标高也布置了高压旋喷桩进行施工通道的地基加固，在帷幕桩与防渗土工布衔接地段布置了高压旋喷桩进行补强。高压旋喷桩桩径1000mm，桩间距900mm，综合置换率70%。高压旋喷桩主要在基坑北侧施工，桩顶高程在-1.0m，支护桩外侧旋喷桩桩端高程-23.0m，坑底施工通道内，桩端高程

-45.0m。设计要求保留部分块石层对帷幕桩形成反压。

4.4 水泥深层搅拌桩

深搅桩桩径700mm，桩间距600mm，综合置换率80%。桩端高程-18.0m。

4.5 锚索

扩径旋喷摩擦型土锚，锚索采用7Φ5钢绞线，旋喷扩径后直径应大于500mm。岩层锚索采用分散压缩型锚索，锚索采用7Φ5钢绞线，钻孔直径130mm。在标高-6.0m以上分为四层锚索，-6.0～-18.0m共分为四层锚索。

5 施工要点

场地内土石方首先开挖至+3.0m（北侧+6.0m）标高，受堆土场地限制，这一阶段的开挖是分区域掏槽开挖，先开挖西侧，再开挖东侧，之后为北侧及南侧，随着开挖工作面的提高，逐步开始施工帷幕桩。帷幕桩施工完成，形成封闭的干作业环境，随后工序流程：泵房周边的支护桩、深搅桩、旋喷桩、锚索与土方开挖的交叉施工→周边支护体系完成，开始内侧支护桩施工→锚索、工程桩与土方开挖交叉施工。

5.1 深层搅拌桩施工

深搅桩施工采用“两喷四搅”的方式：（1）桩位放样：根据测量控制点和施工图纸用全站仪测放桩位大样，再用钢卷尺测放桩位小样；（2）桩机就位：移动搅拌桩机对中桩位，并用机台木将桩机底盘垫平，保证稳固；（3）水泥浆制备：按试验确定的配合比制备水泥浆。搅拌桩所用水泥浆水灰比控制为0.5，使浆液理论比重不小于1.8；（4）喷浆搅拌下沉：待搅拌机正常运行后，开启灰浆泵，预喷2～3min，放松卷扬机钢丝绳，使搅拌轴沿导向架边搅拌边下降，到达设计标高后停止供浆；（5）搅拌上升：搅拌轴下沉至设计深度后，为使土体得到充分拌合，应控制搅拌轴的提升速度，搅拌轴缓慢提升至设计桩顶；（6）重复（2）至（5）工序，进行二次喷浆。

5.2 高压旋喷桩施工

高压旋喷桩采用“三重管”旋喷注浆：（1）测量放线：按照设计图纸对桩位点进行施放；（2）钻机就位：在钻机就位前应平整场地，清除浅层障碍物，合理布置施工作业的高压泥浆泵、浆液搅拌站、排水、冒浆沟位置，尽量缩短浆泵站与桩孔的距离。钻机要安放在设计的孔位上，机座要平稳，使钻杆头对准孔位中心，同时使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置；（3）钻孔：钻孔选择用工程地质钻机导孔；（4）插管：对于用工程地质钻机导孔法施工时，钻机成孔完毕后，移至下一桩位导孔，高压喷射机具就位后，将喷管插入导孔内缓缓下沉至预定深度；（5）试喷射：旋喷管下钻到设计深度后，必须先试喷，确保一切正常后，方可正式旋喷成桩；（6）喷射注浆：当喷管插入预定深度后，按设计转速原地旋转喷射管，输入按设计要求的水、浆、气流量和压力规定值的水泥浆、水和压缩空气，并按设计要求的提升速度、转速转动提升喷管，进行由下而上的喷射注浆。

5.3 锚索施工

旋喷锚索：（1）定位放线；（2）钻机就位；（3）成孔；（4）成孔喷浆：采用合金高压旋喷钻头，钻头侧翼设置多个喷嘴进行高压旋转回转钻进工艺，钻进及提升时均进行喷浆，水泥浆用P.c42.5水泥搅拌，水灰比为0.5，浆液搅拌均匀，随拌随用；（5）锚索加工；（6）锚索安装：旋喷锚杆钻机将加工成品的锚索锚固段顶端钢板通过钢板中间孔套入合金高压旋喷钻头上，然后通过套在合金高压旋喷钻头上的钢板将与钢板焊接的钢铰线及自由段套管一起顶进孔内，顶进深度满足设计要求；（7）腰梁施工；（8）张拉锁定：当锚索注浆强度达到15MPa，进行张拉锁定。

岩锚施工：（1）定位放线；（2）钻机就位；（3）钻孔；（4）锚索加工；（5）安放锚索：孔内先用高压风清孔一次，将钢绞线自由段及孔口段外套Φ18的软塑料管，两端用细铁丝扎牢，防止水泥浆渗入。然后放入锚索，锚索外套上定位片使锚索居中，应防止锚索扭压、弯曲，注浆管应随锚索一同入孔，注浆管头部距孔底5～10cm，锚索定位止浆环到达孔口时，停止推送，再检查一遍，排气管是否畅通；（6）锚固段注浆：采用排气注浆，为水泥浆常压灌注，下倾的孔水泥浆由孔底注入，空气由锚索孔排出；（7）腰梁施工；（8）张拉锁定。

5.4 帷幕桩和支护桩

帷幕桩为素砼桩，支护桩为钢筋混凝土桩。以下简要介绍钢筋混凝土桩的施工流程，素砼桩则不涉及钢筋笼的制作及安装工序：（1）埋设护筒；（2）桩机就位；（3）桩机试运转；（4）泥浆制备；（5）成孔；（6）嵌岩灌注桩入岩；（7）清孔；（8）终孔；（9）二次清孔；（10）钢筋笼安放；（11）灌注混凝土；（12）桩头的凿除及挂网抹灰；（13）泥浆处理。

6 基坑支护监测

根据泵房现场条件，在支护结构上设8个检测断面，对周边环境主要监测重件及北护堤。

监测内容：（1）支护桩桩体变形。在支护桩内设测斜管，监测施工过程桩体变形，测斜管底部与钢筋笼同标高；（2）土体深层水平位移。在围护桩外侧土体中布设测斜管，监测土体深层水平位移，测斜管底部进入中风化基岩2m或深度超过基底10m；（3）锚索内力监测，在锚头部位布设测力计监测；（4）支护桩钢筋应力监测，在支护桩不同深度主筋上设钢筋应力计，监测主筋内力，每个标高位置在主筋上各设2个应力监测点；（5）沉降监测。在坑外土体、大件道路、北护堤等设沉降点，监测沉降；（6）北护堤侧土体分层沉降；（7）地下水位监测；（8）对在基坑开挖影响范围内的周边地下管线机建筑物进行调查，并做相应变形监测。

监测控制值：桩体水平变形最大值为50mm；土体水平位移最大值为120mm；坑外土体沉降值为120mm；钢筋测力计内力值不超过设计80%，锚索测力计应力不超过110%或者不低于70%；数值不出现急剧变化。

7 结语

本工程开挖期间经过严格监测，桩体水平变形、土体水平位移、坑外土体沉降值、变化速率和应力值等均未出现异常变化情况，土体水平位移最大值为87.60mm，桩体水平位移最大值为30.01mm，坑外土体沉降最大值为100.40mm，监测数据均未达到报警值。从监测结果来看，该支护方案很好地解决了基坑开挖期间止水、土体支护结构稳定与安全控制等难题，为后续循泵房施工创造了良好的施工条件，为后续类似地质条件深大基坑施工提供了可行的经验。

参考文献

[1] 北京中水科工程总公司.三门核电项目3、4号机组循环水泵房基坑支护及防渗（围堰）工程施工图设计系列图纸[S].2013.

[2] 中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[3] 中国建筑科学研究院.建筑地基基础设计规范（GB5007-2012）[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[4] 《建筑施工手册》编写组.建筑施工手册（第5版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

作者简介：姜云峰（1987-），男，浙江海盐人，三门核电有限公司助理工程师，研究方向：核电CI/BOP工程管理。

（责任编辑：小 燕）