秦山三期取水口工程施工技术难点总结
The Review of Technical Difficulties in Construction of Water Intake of Qinshan Phase III Project
吴超美 李洪涛
（海军92594部队，山东青岛 266103）
摘 要： 总结了秦山三期工程取水口工程施工中攻克的主要施工技术难点。
关键词： 秦山三期 取水口 施工技术
Abstract： This paper illustrates the characteristics and special conditions of water intake engineering of Qinshan Phase III NPP project, it describes the construction techniques adopted, the construction process, and review the main technical difficulties confronted. It finally concludes that constructors take necessary measures and make good management to ensure meeting schedule and quality requirements.
Key words： Qinshan Phase III project Water intake Construction technique
秦山三期取水口工程位于我国著名的钱塘江口，自然条件非常恶劣，最大潮差达9.85 m，水深、流急、水浑，泥砂含量高，水下能见度为零，风浪变化快，海底岩面坡陡，是我国海上施工海况最差的海域之一。水下作业难度大，技术要求高，水下安装工艺复杂，制约本
项目进展的环节多。取水口工程要在近30 m深的水下做双向坡度的构件支墩，要安装几百吨重的构件，要在3~5 m/s的水流中浇筑混凝土，要在海底沟槽中和管道内清理淤泥。取水口工程是秦山三期工程中最难的项目之一。海军官兵在秦山三核的正确指导下，在CMT和CNI22的大力支持下，勇闯科技难关，挑战技术极限，攻克了二十多项技术难关。
1 背水封门 确保安全
秦山三期泵房与大海之间有四个3.3×3.3（m）的钢筋混凝土管道，各管道外端已设封堵板叫做端帽。但端帽与外侧水下沟槽爆破距离均较小，其中1号端帽与岩体之间只有47 cm的距离。为了防止沟槽爆破开挖时将端帽炸坏，使海水灌进正在施工的泵房及汽机厂房，确保秦山三期全面建设正常进行，秦山三核确定在端帽内侧背水面即泵房外墙四道管口处各设一道钢封堵门。
钢封堵门要设在20多m深的泵房底部的背水面，每道门要承受200多t的水压力，泵房墙面与大围堰下引水管段混凝土早已施工完毕，外表光滑，无任何设施能把将要承受200多t水压力的钢封堵门固定住。如果该门无论是在设计上还是在安装上稍微出现丝毫问题都将会导致严重的后果，三期大部分正在紧张建设的项目将会陷入瘫痪。这是一项高难度、高风险的项目。
为了使取水口海上沟槽炸礁顺利进行，秦山三核的有关领导和部门决定将钢封堵门的设计和安装任务交给海军工程兵来完成，这是对我们的高度信任和支持。为了不辜负秦山三核的期望，我们争分夺秒，连夜组织技术骨干进行研讨设计，反复调研，提出在钢封堵门周边用50个、底20个M30螺栓，采用"喜利得"植筋技术种植在已浇混凝土墙和底板内的方案。经上海708船舶设计研究所的论证和CMT结构专家的审核，最后通过了秦山三核的批准，很快进入了安装阶段。
"喜利得"植筋技术是国际上认可的在岩石或已达到设计强度的混凝土中快速种植钢筋或螺栓的先进技术。成孔后只需几分钟就可将螺栓种植（安装）到混凝土孔内，在0~10℃的气温下，一小时则可达到100%的锚固力。成孔是采用"喜利得"专用环刀钻成孔，速度比较快，就在此时又出了新问题。每个门周边的50个孔中有十几个孔内遇到纵向钢筋无法切断，成了钢封堵门能否成功安装的一道难题。采用气割、电焊都无能为力，只好采用"电锤"安上合金钢钻头，24小时不停地在孔内钻磨也清不出一个孔，四道门有60多个孔不能成形。本来钢封堵门的安装时间就很紧，海上沟槽炸礁已在等待。对此我们焦急万分。又组织了攻关小组，昼夜不停地研讨、试验，终于摸索到了一个"侧切技术"。也就是在门洞的侧面垂直于钻孔的方向对准孔底位置，用一个Φ80钻将孔底钢筋切断，然后将侧孔用高强细石混凝土予以封堵，使钢封堵门安装中成孔的难题得到了攻克。从而使封堵门的安装及水压试验工作很快得到了完成，进而为海上沟槽近岸炸礁施工创造了先决条件。
2 水下爆破 半尺无损
在我部进行水下爆破施工时恰逢整个秦山三期全面施工的高峰期，泵房内正在进行混凝土的施工，由于新浇混凝土的强度正在增长，对爆破引起的振动速度的要求极为严格，因此近岸爆破中我们只能将爆破的段分得很小，以满足对新浇混凝土的振动小于规范的要求。
沟槽水下爆破所产生的振动，除了不得给新浇筑混凝土产生影响外，还要满足引水管外端帽的安全要求，特别是最小的1号端帽距爆破点仅有47 cm（约半公尺）。一旦爆破将端帽破坏，势必减少一道安全防线。面对如此严峻的问题，我们再一次组成技术攻关小组，并请来有关爆破专家，共同进行分析、计算，借鉴陆上相关爆破技术，结合水下特点和现场情况提出了"水下孔内毫秒微差多段爆破"的方案，也就是将爆破段分得更小，每个孔内也分成几段。同时我们采用角钢焊接框架挂满废橡胶轮胎，轮胎上面扎竹排，竹排外面铺钢板保护的方法对端帽进行多层保护。经过精心准备，严密组织，随着爆破一声巨响，近岸爆破终于取得了圆满的成功，不仅没有破坏混凝土端帽，而且爆破产生的振动速度也达到了预期的效果，受到了各界专家的高度评价。
3 利用弃碴 建筑场坪
秦山三期施工场地属于开山所得，十分狭窄。本工程的预制构件属特大型预制构件。构件预制和堆放场地不仅要满足地基承载力的要求，还要满足1000 t吊船的作业要求，按常规做法需建造一座万吨级的施工码头。为节约经费、缩短工期，我们经现场踏勘及多方研究论证，决定利用厂区南侧海边弃碴场地作为构件预制和堆放场地。但各预制构件的重量大，数量多，此处的海况又很恶劣，此方案是否安全可靠，万一在台风季节被风浪摧毁，不仅要带来更大的经济损失和工期殆误，甚至会造成重大的人员伤亡，这又是摆在取水口工程建设者面前的一个重大风险难题。
为了确保构件预制和堆放场地的安全，我们以最小的代价、最快的速度来排除岩面产生滑坡的可能，对弃碴断面进行了人工挖槽剖析，提出了部分打锚杆、局部做沉井、顶面浇筑混凝土的施工方案，在施工方案中将场地的顶标高降低到高潮位以下4 m，三面设防浪墙，一面靠岸边，这样大胆地将预制场地建在海平面以下的方案是最经济的方案，代替了施工码头，解决了1800 m2施工场地，并经受了2000年的多次台风袭击，保证了构件的安全，也为秦山三核节省了大量的投资。
4 立体作业 化解难题
秦山三期取水口施工海域如前面所述是我国海上施工海况最差的海域之一。水下作业难度大，技术要求高，水下安装工艺复杂。取水口工程要在近30 m的深水下做双向坡度不同的构件支墩，要安装几百吨重的构件，要在3~5 m/s的流速中浇筑混凝土，要在海底沟槽中和管道内清理淤泥，这是一项十分艰巨的任务。许多单位在这恶劣的海况面前，在这高难技术面前望而却步，有位具有多年海上施工经验的人士曾预言在此处建设秦山三期的取水口是不可能的，也有几位工程管理者预测此处水下建设取水口最少需要三名亡人指标。总之，此处对水下施工来说几乎是一个禁区。为闯这个禁区，为了实现秦山三核的目标，为了给中国人争气，我们大胆设想，专门设计并制造了适合于本海况要求的海上移动工作平台，以克服恶劣自然条件带来的种种不利因素，通过与导向架等辅助设施的连接，实现了"水下变水上"的设想；还设计制作了一座轻型46 m大跨度的自由旋转式的海上钢桥，同时在岸边安装了一台R=70 m自升式塔吊，实现了"水上变陆上"的设想。导向架、海上移动工作平台、海上钢桥和塔吊形成一副水下、水上、陆上立体作业的场面。这样，我们通过优化施工工艺，克服恶劣海况，简化施工难度，确保了工程的顺利完成。
5 水下高流 完成浇筑
秦山三期取水口施工现场对面有一座门山岛，使这个水流本来就很急的海水水域变得更加复杂，要在这3~5 m/s的流速中浇筑混凝土，这是我们对于恶劣海况再一次作出的挑战。目前我国现行规范要求水下混凝土浇筑时的水流速不能超过0.05 m/s，如何克服高速海流对水下混凝土的冲蚀，成了一个难以攻克的难题。我们查阅了大量国内外有关资料，借鉴各种可利用的技术，在半日潮的变化特点上找突破口，用多普勒大测程流速仪对每天的两个涨潮、落潮过程中的流速变化规律进行全程观测、分析，发现每年的夏秋季节流速大，冬春季节流速小，每月（农历）初一至初六和十五至二十一流速大，称大潮期，其它时间流速小，称小潮期，夜晚流速大，白天流速小，涨潮流速大，落潮流速小，每个涨潮约5个小时完成，每个落潮约7个小时完成，我们将流速的这种变化规律与潮汐表联系起来，从而可以确定每月的大潮期在当日高潮后2小时至低潮时为可施工时间，每月的小潮期在当日高潮前1小时至低潮时为可施工时间。因风浪影响应作相应调减（作业时间减小）。我们利用了可作业时间，采用了国内水下混凝土常用的导管法施工技术，加上在混凝土中掺加目前尚未列入规范的絮凝剂和安设模板围护的方案，以及在水上混凝土导管口处掺加适量的水玻璃型的速凝剂，这一套组合方案叠加使用，使水下混凝土施工在流速达到了规范规定允许流速的近百倍的条件下完成了12000多m3的水下混凝土的浇筑任务，符合设计要求，保证了取水口各构件的安全稳固，达到了秦山三期按期调试和投产的目标。
6 结语
取水口工程的施工在如此恶劣的自然条件下，面临如此高难技术，之所以能够攻克一个又一个技术难关，是因为秦山三
核能够与时俱进，根据国外的先进管理，结合水下施工的特点，为取水口工程的水下施工开通了一条"绿色通道"，有利于水下施工不失去任何一个可以作业的时间。同时也是海军全体官兵坚持了严谨的科学态度，发扬了工程兵特别能战斗、特别能吃苦，勇于奉献，顽强拼搏精神的结果。使海军工程部队在科学管理、技术创新的道路上迈出了坚实的一步。
你可能只是这世界的一个人，但对于某个人来说，你就是世界的全部
发表于 2010-9-14 13:07:26