大型核火电厂取水结构施工技术分析

摘要：大型核、火电厂厂址多位于沿江、滨海地区，地质条件复杂，其取水构筑物均为大型水工结构，如超大超深的循泵房沉井、大口径取水管道和取水口等，施工具有相当大的难度和风险，因此针对沿江、滨海复杂软土地层中大型取水结构施工关键技术研究有着十分重要的理论意义和工程应用前景。基于此，本文分析了大型核火电厂取水结构施工技术。

关键词：大型核火电厂；取水结构；施工技术

一、 研究意义

21世纪初，随着经济的持续发展，我国电力需求量不断攀升，在我国，大型火、核电厂直流取水水工构筑物设计通常根据地质、水文等条件采用多种不同的形式。在涉及岩层较多或地质条件相对较好的区域，如广东、海南、辽宁等沿海火、核电厂循泵房往往采用放坡或支护开挖，取水管线常采用明渠、沉管、矿山法隧道等设计形式。此类工艺相对应用较成熟，在投入足够设备和人员的前提下，施工难度相对较小。

随着科技进步以及对环境保护要求的提高，能源需求将更加依赖电力，大型核、火电厂建设仍是近期乃至今后相对长的一段时间内能源建设的重点。华东及沿海软土广泛分布区域正好处于我国经济最发达地区，新扩建核、火电厂项目众多，建设过程中将会更多地面临上述大型取水水工构筑物在施工中所遇到的难题。

同时由于电厂建设期间，满足调试用水需要，运行调试前必须完成所有循环水系统水工结构物的建造，导致工期要求非常紧，而取水工程又常遭遇各种特殊复杂的地质条件，因此被认为是电厂建设过程中的“卡脖子”关键工程。

对此很有必要对复杂地层中火、核电厂的大型取水水工构筑物的施工技术进行研究：针对不同复杂地质条件，提供科学合理的施工方案并进行分析比选、提出能解决施工难点的可行技术措施进行研究，并将施工技术研究成果应用于工程实践，过程中进行优化改进，并总结提炼为后续类似工程提供技术支持。

二、 大型核火电厂取水结构施工技术

（一）循泵房（取水泵房）的施工工艺及技术

根据地质条件的不同，取水泵房运用的施工技术包括放坡开挖、支护开挖、沉井等。

1. 放坡开挖后结构制作施工

放坡开挖是水工地下结构施工最普遍的常规施工工艺，适用于土质较好，地下水位低的区域。沿江、滨海地区的大型电厂取水泵房由于地质较差、埋深大，设计往往不采用大开挖的工艺。且由于工艺简单，研究价值不大，国内外针对电厂泵房放坡开挖施工技术研究成果甚少。

2. 支护开挖后结构制作施工

支护开挖的应用范围非常广泛，很多大型城市地下工程运用地下连续墙和钻孔排桩、SMW工法等支护工艺。由于在软弱土层使用深基坑支护造价高，风险大等原因，地质较差的大型电厂泵房支护开挖运用的并不多见。国内对电厂循泵房支护技术研究属于软土地区普通深基坑支护范畴，有特点和创新特色的研究成果不多。

3. 沉井施工

沿江、滨海电厂的大型取水泵房周边建筑物不多，但埋置较深、地基软弱，大开挖和支护开挖方法一般不经济，此时常采用沉井法施工。沉井是修筑地下结构和深基础的一种结构形式，在不稳定含水地层施工竖井时，首先在设计的井筒位置上预先制作一段井筒，井筒下端有刃脚。施工时沉井利用刃脚插入土层，工作面不断破土排渣，依靠井壁自重或略施外力使之不断下沉，当沉井刃脚达到设计标高或基岩后，即进行封底与底板浇筑制作。

沉井技术上比较稳妥可靠，沉井结构截面尺寸和刚度大，承载力高，抗渗、耐久性好，内部有可利用空间，可用于很大深度地下工程的施工，深度可达50 m以上；施工不需复杂的机具设备，在排水和不排水情况下均能施工；当沉井尺寸较大，在制作和下沉时，均能使用机械化施工；比大开挖和支护施工，可大大减少土方施工量，可加快施工速度，降低施工费用。

（二）取水管（渠）施工工艺及技术

1. 取水明渠

敞开式取水明渠在基岩区或地质条件较好的区域适用。一般陆域明渠放坡开挖、基岩区可采用爆破开挖，水域内为导流斜坡堤形式，该施工工艺成熟，施工技术难度小，当水深较深或淤泥厚度较大时但导流堤的造价非常高。由于工艺的不断发展和大型施工设备的使用，现今导流明渠工艺施工难度已不大，国内外研究重点主要是设计方面如何布置优化，以达到加快进度和节约造价的目的。

2. 盾构法取水隧道

盾构法是在软土地层中修建隧道的施工工法，基本工作原理是利用一件有形的钢制组件沿隧洞轴线开挖土体而向前推进，排土、衬砌等作业在该钢制组件的掩护下安全进行。这个钢制组件最终隧道衬砌建成前，主要起防止软土开挖面崩塌、地下水或流沙入侵；承受地层压力，保证作业人员和机械设备的安全，简称为盾构。盾构法有以下优点：施工作业大部分在地下，既降低振动和噪声，又不影响地面交通；施工人员较少；土方量少；不影响通航；施工不受气候条件影响；盾构法应用于埋深大、地质条件差、地下水位高的隧道工程，有明显的技术经济优越性。

3. 取水口工艺与施工技术

取水口（intake）又称取水头，是河、海床式取水构筑物的重要进水部分。沿江、滨海火（核）电厂取水口方式，通常为满足水深和水质的要求，多采用离岸式取水，由泵房延伸出的取水涵管，伸入到深水區域取水，具体的取水头型式有多种，蘑菇式取水头是大型电厂运用最具代表性的取水头形式。蘑菇式取水头，适用性广，特别适合于地质条件差的滩地水域，施工方法成熟。工艺简单，可靠，建成的取水头基础安全可靠，抗冲刷能力强，节省了施工费用和运行费用，易取得理想的低温水，具有很好的适用性和经济性。

总之，大型核、火电取水水工结构作为组成电厂的重要构筑物，涉及沉井、盾构、顶管、垂直顶升等多个不同施工技术领域，其施工难度大、技术含量高，进一步加强研究非常有必要。

参考文献：

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[2]李亚军.火电厂集控运行技术的相关问题分析[J].中国高新技术企业，2014（33）.

[3]王三平，王浩宇，韩震等.火电厂地下水环境影响评价技术方法探讨[J].环境与可持续发展，2013（6）.

作者简介：

白宇宁，沈阳三科核电设备有限公司；

王翠合，中国能源建设集团沈阳电力机械总厂有限公司。