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三峽工程二期圍堰基坑排水施工

  
評論: 更新日期:2011年03月08日



  2、排水方案
  2.1泵站布置
  水位不停地下降,泵站必須隨之下移,其中能夠適應水位大幅度變化最簡單經(jīng)濟的方法是使用浮筒泵站。本方案中若按最大抽排水揚程選擇水泵,則在低揚程階段運行時,水泵實際工況點不在高效區(qū)、效率極低,而且造成極大浪費和不必要的損失;若按中、低揚程選擇水泵,則在高揚程階段運行時,水泵實際工況點也不在高效區(qū)、效率也很低,甚至完全不出水,根本無法滿足排水要求。同時考慮到經(jīng)常性排水規(guī)劃按照高水高排、分級排水的方案實施,水泵揚程不宜太高。并注意到初期性排水流量和限制性排水流量的一半比較接近;初期性排水揚程幾乎是限制性抽排水揚程的兩倍,決定按限制性排水的揚程選擇水泵。進入初期排水階段,將限制性排水階段的抽水設備分兩級進行串聯(lián)運行。
  抽水至接近40m高程進入初期性排水階段時,部分水泵揚程已顯不足,排水能力開始下降,我們立即采取預定的水上兩浮筒泵站串聯(lián)方式開始繼續(xù)抽排。此時隨著水位的降低、出水軟管中壓力的升高,軟管與水泵及軟管與叉管之間接頭松脫的現(xiàn)象日益嚴重,大大地制約了排水能力。因此,我們將浮筒泵站排水與泵站分級排水結合起來,在上游我們又將4臺泵移上岸邊新填筑的53m平臺,與水上4臺泵串聯(lián)排水;下游在低點沒有合適的平臺,只好將4臺14Sh-13A型水泵移至68m平臺,與水上水泵串聯(lián)運行,這樣通過合理調配,實現(xiàn)了排水由低揚程至高揚程的轉化。
  2.2選泵
  經(jīng)過多次調查、兩次測定水下地形(計算基坑積水),并考慮不可預見因素影響,確定排水設備按14000m3/h排水強度布置,另根據(jù)規(guī)范要求考慮20%的備用率,實際選泵最大應達18000m3/h的排量。由于經(jīng)常性排水流量也較大(Q=12500m3/h),排水相對集中,整個基坑排水均要求選擇較大流量的水泵,以減少水泵并聯(lián)臺數(shù),提高效率,同時減少浮筒用量。但單泵流量太大,水上安裝及出水支管又難以解決;在經(jīng)常性排水的暴雨季節(jié)和非暴雨季節(jié),排水量相差很大,大泵不適應排水強度的靈活調節(jié);又注意到排水泵站實行串聯(lián)方案,要求水泵流量接近或一致,最后選擇了流量在1000m3/h左右的水泵共計18臺,分別為14Sh-13和14Sh-13A型水泵各4臺及14SA-10A型水泵10臺。
  2.3主管布置
  由于限制性排水強度大于經(jīng)常性排水強度,而且在起始排水階段,排水靜揚程遠小于水泵額定揚程;水泵出水流量大大超過額定流量;軸功率也相應增加很多,甚至可能燒毀電機。
  在方案設計中主要考慮排水主管滿足暴雨時段經(jīng)常性排水要求,并盡可能減小管徑,通過增大主管水頭損失,提高水泵揚程。不足部分只能通過關小水泵出水閘閥來調節(jié)水泵出水量,以調節(jié)水泵軸功率。另考慮到在經(jīng)常性排水實踐中,通常不主張為臨時性泵站購置新設備,而只是選擇水泵流量滿足要求,揚程往往只是相對合理,這樣導致各泵站出水壓力不一致,要求各排水主管能分壓排水,防止并聯(lián)排水時各泵站互相影響、效率降低。結合經(jīng)常性排水規(guī)劃,上游布置兩根DN=600及1根DN=700主管,下游布置3根DN=600主管,分別穿過上、下游圍堰堰頂(埋深1m)排水入江。這樣排水主管不僅滿足了初期排水的流量要求,同時也滿足了經(jīng)常性排水的流量和分壓要求,使主管布置達到了合理化。在次年經(jīng)常性排水施工中,下游主管有三處來水,一是左導墻1#泵站施工排水;二是下游圍封滲水;三是三七八聯(lián)總施工部位來水,各處壓力均不一致,正好下游圍堰主管為3根,各處獨立排水,各泵站效率都得到了充分保證。
  2.4支管布置
  為適應基坑水位的不斷下降,船岸最好進行柔性連接,同時由于接管在邊坡亂石上,連接管還應易于安裝、移動或更換,因此船岸連接采用高壓埋線管,管徑選為DN=300(管徑顯然偏?。?。因為管徑大于DN=300時供貨廠商需專門訂制,不僅時間不能保證,而且價格昂貴。但為保證水泵效率,選擇的水泵流量比較大,因而出水管徑都大于DN=300.為解決這一矛盾,采取在水泵出口加裝1個三通,每臺水泵形成兩根DN=300出水管,每根出水管上安裝控制閥門。
  基坑內水位不斷下降,岸坡不斷地露出水面,浮船須不斷地向基坑深處移動,為保證船岸連接的水流暢通,傳統(tǒng)的作法是不斷地加長軟管,而軟管(高壓埋線管)不但比鋼管貴,而且耐壓強度低,在后續(xù)經(jīng)常性排水階段基坑開挖時很容易被砸癟或砸破而導致整根軟管報廢,所以對軟管的使用要盡可能地控制。因而實施方案采用帶三通的DN=300鋼管,作為下基坑的排水支管。另考慮到接管的數(shù)量太大、周期太長,必須設法先將排水支管預先安裝到位,以減小后續(xù)運行時的勞動強度,支管(鋼管部分)選擇了浮沉法施工。
  圍堰背水側68m馬道至坡腳斜長約80m,一次沉管不能到位??紤]到初期排水強度正好約為限制性排水強度的一半。因此實際一次沉管40m,滿足限制性排水要求;待水位降至40m高程時,將其中一半沉管繼續(xù)沉入水中,與另一半管道對接,滿足初期性排水要求,對支管進行充分利用。
  沉管時先將DN=300鋼管焊接為40m,沿管同一方向開設DN=300叉管,叉管間距約為12m(軟管長考慮為16m,過長將導致浮筒嚴重傾斜甚至翻轉),各叉管出口均焊接法蘭,并以法蘭堵板封住,沉管一端為自由端,靠岸坡端則以汽車吊穩(wěn)住后,打開最上端一塊法蘭堵板,緩緩向管內注水使其下沉,然后將沉管焊接在主管上,就這樣36根沉管在一周之內全部沉管成功。在水泵運行過程中,水位不斷下降,沉管上的叉管逐步露出水面,水泵出水軟管相應地移至沉管的下一個叉管上,這樣逐級下移、人工接管以滿足水位的下降。

  3、結語
  在本次基坑排水的實踐中,我們通過沉管施工,船岸串聯(lián)、浮船與浮船串聯(lián)排水等超常規(guī)的作法,解決了水電施工中特大流量、特大揚程變幅的大型深基坑排水的技術難題,為三峽二期工程施工創(chuàng)造了條件,贏得了時間。其中限制性排水和初期排水原定工期97d,由于圍堰填筑未能及時給主管安裝提供部位,致使排水推遲15d開工,后因遇特大洪水,為確保圍堰安全,又兩次停止抽水共21d,我們實際排水58d,仍然比預定工期提前3d完成任務。
  另外我們通過限制性排水、初期排水和經(jīng)常性排水布置的緊密結合,僅限制性排水和初期排水就節(jié)約投資500萬元,而且還保證了經(jīng)常性排水的正常。

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