田灣核電站引水隧洞工程圍堰設(shè)計(jì)

田灣核電站引水隧洞工程圍堰設(shè)計(jì)

1明渠圍堰筑壩型天灣港核電站位于江蘇省泉州市。一期工程2.1000mw。引水隧洞工程項(xiàng)目有兩條引水隧洞(含進(jìn)口閘室及部分引水明渠),隧洞分別長(zhǎng)為2.82km和2.88km,直徑6m。為保證工程干地施工,需在明渠上修筑圍堰。圍堰地處高公島一淺海灣凹處,東臨黃海,西靠山體,南為岸坡,北有原海軍修建的防波堤,圍堰兩端岸上基巖出露。堰基從上至下分別為淤泥層、粉細(xì)砂層、中粗砂層、粉質(zhì)粘土層及基巖。其中,淤泥層最大厚度為3.85m,內(nèi)摩擦角為1°～3°,垂直滲透系數(shù)為7.5×10-7cm/s,含水量62%;粉細(xì)砂層垂直滲透系數(shù)為9.3×10-3cm/s,中粗砂層垂直滲透系數(shù)為2.5×10-2cm/s,粉質(zhì)粘土層垂直滲透系數(shù)為5×10-6cm/s;粉細(xì)砂層和中粗砂層的厚度約25m。2大壩設(shè)計(jì)2.1最大堰高分析圍堰布置于引水明渠上,軸線長(zhǎng)192m,最大堰高約14m。要求圍堰在保證穩(wěn)定、防滲和防浪的條件下,兼顧后期易于全部拆除和經(jīng)濟(jì)。2.2堤、圍堰防滲經(jīng)過(guò)不同的堰型方案比較,選定為土石圍堰。設(shè)戧堤,先施工完成戧堤后,再完成整個(gè)圍堰。戧堤防滲采用迎海斜面土工膜接淤泥層防滲,圍堰采用堰基高壓擺噴接堰體粘土心墻防滲。堰體迎海面拋大塊石防浪保護(hù)。對(duì)圍堰穩(wěn)定極為不利的淤泥層,戧堤采用爆破擠淤方法使拋填塊石料落在砂層上,主圍堰采用干地清除的方法挖至砂層。具體設(shè)計(jì)斷面如圖1。3大壩施工3.1爆破點(diǎn)裝藥量采用開山石進(jìn)占法拋填,每進(jìn)尺5m,堤頭進(jìn)行一次爆破擠淤;戧堤兩側(cè)因堤頭一次爆破斷面寬度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,需二次進(jìn)行兩側(cè)爆破擠淤。爆破前,需根據(jù)設(shè)計(jì)斷面與填筑斷面(坡度一般為1∶1)進(jìn)行估算,從而確定填筑斷面的超高和超寬值,使爆破后斷面與設(shè)計(jì)斷面基本吻合。爆破擠淤是利用爆破能量,一是壓迫周圍淤泥,瞬間形成爆破漏斗,使旁邊塊石在自重力下進(jìn)占漏斗位置,達(dá)到置換淤泥的目的;二是擾動(dòng)周圍淤泥,降低其承載力,使周圍塊石在自重力下沉降,達(dá)到擠出淤泥的目的。爆破時(shí)間選在每天高潮位時(shí)進(jìn)行,以使海水浸沒(méi)淤泥,提高爆破擠淤的效果。每個(gè)爆點(diǎn)的裝藥量計(jì)算公式如下:Q=q·Bs·Hm·b,式中:Q—孔點(diǎn)裝藥量,kg;q—單耗,kg/m3;Bs—設(shè)計(jì)擠淤寬度,m;Hm—置換淤泥深度,m;b—孔點(diǎn)間距,m。裝藥采用?200mm自制裝藥鋼管。吊車提升裝藥管就位(淤泥與堆石坡腳交接處),開啟裝藥管頂部振動(dòng)器,使裝藥管下端穿過(guò)淤泥層到達(dá)砂層,人工劃小船從裝藥管頂端裝藥,吊車提起裝藥管,全部裝藥完成后,人工連線電力引爆。其中,裝藥管下端加工成楔形口,并設(shè)活動(dòng)閥門,裝藥管下沉?xí)r,關(guān)閉閥門,裝藥管提升時(shí),閥門自動(dòng)開啟;為增加藥包重量,加砂包與藥包成條形綁在一起,以利藥包順利就位;藥包起爆雷管尾端綁上浮漂,使提起裝藥管后,雷管引線浮出海水面,以便聯(lián)線。從戧堤的監(jiān)測(cè)結(jié)果看,最大沉降為77mm,其沉降量與在陸地填筑的沉降量相當(dāng),說(shuō)明填筑石料已下沉至砂層上,達(dá)到了爆破擠淤的效果。3.2堤內(nèi)外海水位漲落工程所在海域?yàn)檎?guī)半日潮,即每天有二次漲潮/落潮。在戧堤未填筑時(shí),戧堤內(nèi)外海水位同時(shí)漲落(戧堤迎海側(cè)為外,背海側(cè)為內(nèi))。隨著戧堤的進(jìn)占,戧堤內(nèi)外海水位漲落就會(huì)產(chǎn)生時(shí)差且時(shí)差越來(lái)越大,特別是戧堤迎海面防滲土工膜完成后,戧堤變?yōu)橐粋€(gè)相對(duì)不透水體,內(nèi)外水位差值更大(漲潮時(shí),外水位高于內(nèi)水位,落潮時(shí),內(nèi)水位高于外水位)。這樣,在內(nèi)水壓力下,戧堤的過(guò)渡料和土工膜難于施工(高潮海水面高程約為2.9m)。故戧堤必須設(shè)置龍口,以消弱戧堤內(nèi)外海水位的落差,為施工創(chuàng)造時(shí)間條件。戧堤采用單頭進(jìn)占,在另一頭設(shè)一個(gè)約20m寬的龍口。龍口最后在一個(gè)趕潮施工時(shí)段內(nèi)完成填筑和防滲設(shè)施。3.3平臺(tái)高程的確定為形成戧堤防滲體系,須使土工膜與淤泥進(jìn)行有效連接,利用淤泥的防滲性能,建成戧堤的有效防滲體系。高程-1.8m平臺(tái)在爆填后用反向鏟修坡成臺(tái)。平臺(tái)高程由兩個(gè)因素確定,一是臺(tái)面基本與淤泥面處于同一高程,使土工膜與淤泥的連接保持穩(wěn)定有效;二是臺(tái)面高程不能低于最低潮水位,使施工能在干地進(jìn)行。成臺(tái)、過(guò)渡料和土工膜等迎水面項(xiàng)目采取趕潮施工,即落潮時(shí),潮水位到平臺(tái)高程時(shí),開始施工,至漲潮時(shí),潮水位到平臺(tái)高程后,停止施工。土工膜插入淤泥1m。因砂在水位變動(dòng)中易被海水帶走和一個(gè)潮段內(nèi)不能全部完成,故過(guò)渡料中的砂保護(hù)層和土工膜提前規(guī)劃,分段完成。3.4大壩施工時(shí)間圍堰基本在2000年～2001年的冬季完工,避開了臺(tái)風(fēng)季節(jié),降低了工程風(fēng)險(xiǎn)。4一些理解4.1噴孔、孔距及密度控制從后期圍堰開挖拆除中發(fā)現(xiàn),堰基高壓擺噴成墻效果不好,達(dá)不到防滲的目的(擺噴布置兩排孔,排距0.6m,孔距1.0m,底線入巖1.0m,分二序施工,提升速度25cm/min,噴灌壓力8MPa)。這說(shuō)明圍堰是靠戧堤迎水面的防滲體系防滲,證明了將淤泥層看作是無(wú)限的防滲鋪蓋層的觀點(diǎn)是可信的。4.2對(duì)平臺(tái)下沉的認(rèn)識(shí)在戧堤土工膜完成后,進(jìn)行基坑排水時(shí)發(fā)現(xiàn),水位下降緩慢,到了一定水位后就再難下降,說(shuō)明防滲體系已遭破壞或結(jié)構(gòu)不完善。經(jīng)分析認(rèn)為,是由于高程-1.8m平臺(tái)下沉,而連在一起的土工膜適應(yīng)不了這種變形要求,而被拉裂,最易拉裂的位置是平臺(tái)起坡點(diǎn)處(水平與斜面交接處);高程-1.8m平臺(tái)下沉是因?yàn)閼甑虄蓚?cè)石料沒(méi)有完全將淤泥擠出而落在砂層上所至?；谝陨系恼J(rèn)識(shí),采取了處理措施:重新鋪設(shè)土工膜,將土工膜在水平與斜面交接處斷開,搭接長(zhǎng)度為1m,中間用50cm厚粘土連接,土工膜水平層下墊50cm厚粘土,以適應(yīng)沉降變形的要求。這樣處理后,經(jīng)3年多的運(yùn)行,圍堰穩(wěn)定,滲量約40m3/h,與設(shè)計(jì)指標(biāo)基本一致,說(shuō)明處理是成功的。4.3主風(fēng)場(chǎng)及基礎(chǔ)條件防浪高度=潮汐水位+浪高+安全超高。潮汐是太陽(yáng)、月球和地球運(yùn)動(dòng)的離心力對(duì)海水產(chǎn)生的合力而引起海水面的升降。對(duì)地球海洋而言,月球與太陽(yáng)的引潮力之比為11∶5,太陰潮比太陽(yáng)潮顯著。農(nóng)歷每月初一、十五或十六,太陽(yáng)、月球和地球處于一條直線上,引起“大潮”;農(nóng)歷每月初八、二十三,太陽(yáng)、月球和地球成直角,就會(huì)發(fā)生“小潮”。海浪是風(fēng)在海洋中造成的波浪。浪高幾厘米至20多米,特殊情況下可超過(guò)30m。本工程圍堰主風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng),浪高約6m,已有北防波堤防護(hù),東、南面為山坡,故圍堰的防浪主要為東風(fēng)引起的波浪。根據(jù)圍堰所處實(shí)際情況,防浪高程定為5m,結(jié)構(gòu)為大塊石斜面防護(hù)。在實(shí)際運(yùn)行中,未出現(xiàn)超標(biāo)的情況,海浪也未濺過(guò)堰頂。在選擇防浪結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)考慮到風(fēng)浪在動(dòng)能作用下的爬升能力,故在斜面上一般不選