邢 伟，冯 倩

（国核电力规划设计研究院，北京 100095）

某核电厂循环水泵房截渗结构设计与施工

邢 伟，冯 倩

（国核电力规划设计研究院，北京 100095）

为满足某滨海核电厂循环水泵房基坑干施工条件，基于相关专题研究结论，设计全风化岩及以上采用塑性混凝土地连墙、强风化岩及以下采用高压帷幕灌浆的技术进行基坑止水。基于相关规范确定相关设计与施工参数。结果表明，在此类地质条件下，塑性混凝土地连墙与帷幕灌浆组合的截渗结构，止水效果较好，且具有造价低、施工速度快的优点。可供类似工程参考借鉴。

截渗结构；塑性混凝土；高压帷幕灌浆；基坑止水

引 言

墙体结构可根据设计及使用要求采用普通混凝土、钢筋混凝土、塑性混凝土、固化灰浆等材料。使用塑性混凝土防渗墙结构时，应注意其引起的浸润线的变化，并分析由此产生的对边坡稳定的影响[1]。注浆技术可应用于地基加固及防渗结构，可分为静压注浆、水泥搅拌注浆和高压喷射注浆[2]。使用时，应根据相关规程规范选择安全可靠，经济合理的注浆技术。

1 工程概况

某滨海核电厂，由1台高温气冷堆、4台AP1000压水堆、2台CAP1400压水堆组成。采用直流供水系统，以海水作为冷却水源。设计 2台 CAP1400压水堆共用一座循环水泵房，循环水泵房基坑采用大开挖方式施工，由于地下水位较高，为保证循环水泵房下部结构的干施工条件，需要对基坑进行截渗结构设计。

2 工程勘探及设计输入分析

循环水泵房区域原地面高程为3.9～7.8 m，其底板底高程最深处为-14.70 m，泵房距海岸线最近距离约280 m。根据地勘报告，当地地下水水量丰富，地下水水位最高见于地表附近，循环水泵房区域地质情况如下，从上至下依次为：

③2海积层（Q4m）粉质粘土：层厚1.6～2.2 m；

⑥1全风化花岗片麻岩：层厚0～3.8 m；

⑥2强风化花岗片麻岩：层厚0.9～3.6 m；

⑥3中等风化花岗片麻岩：层厚11.4 m。

场地基岩裂隙水以网脉状、支脉状赋存于风化裂隙、构造节理中，富水性极不均匀。根据本工程核岛和常规岛初步设计阶段岩土工程勘察抽水试验成果，工程场地全风化和强风化基岩的渗透系数为0.01～0.60 m/d，属弱～中等透水岩体。根据压水试验成果，场地内强风化岩体的透水率为1.78～51.90 Lu，属弱～中等透水岩体；场地内中等风化岩体的透水率一般为 0.82～9.37，属微～弱透水岩体，局部位置岩体破碎，透水率达到14.07～27.95 Lu，属中等透水岩体；场地内微风化岩体的透水率为0.54～4.44 Lu，属微～弱透水岩体。

该场地岩体透水性呈现由浅至深逐步减小的趋势。说明上部岩体裂隙较发育，下部岩体裂隙不甚发育或闭合，基岩裂隙水富水性由上到下逐渐减小。

3 截渗处理

3.1 截渗方案选择

循环水泵房基坑采用大开挖方式施工。由于此区域地下水补充量丰富，基坑内外水头差大，导致边坡渗流量大。根据土力学原理，渗流会导致基坑边坡抗滑稳定系数减小。此外，如遇强降雨等极端工况，渗流与强降雨的叠加工况将对施工期泵房的抗浮能力产生巨大考验。

柔性地连墙与高压帷幕灌浆的组合结构是海岸工程应用较多的一种截渗止水结构。它具有造价相对较低（造价仅为普通混凝土的0.75倍左右）、设计相对简单（无结构内力及配筋计算过程）、止水效果好、施工速度快等优点。

结合地勘资料及相关专题研究结论，设计截渗结构采用柔性地连墙与高压帷幕灌浆的组合形式。

3.2 截渗机理

垂直防渗墙的墙体材料采用具有弱透水性的塑性混凝土材料，要求材料的渗透系数远小于被截断的透水土层的渗透系数。假设墙体材料的渗透系数为 1×10-6cm/s，透水土层的渗透系数为 1× 10-3cm/s，根据等效渗径概念，可认为1cm厚的防渗墙相当于1 000cm厚的透水土层阻挡水流透过的能力。因此，防渗墙可起到 3个作用：1）降低透水土层内的渗流流速；2）削减渗水压力和静水头；3）减少土层内水流量。这 3个作用的结果直接反映为渗流状态的改变。

劈裂灌浆是高压的浆液破坏地层的初始应力，使岩石和土层沿垂直于小主应力平面发生劈裂而引起的结构破坏，增大原有裂隙或者空隙，浆液在裂隙中渗透、填充、压密，并逐渐凝固。从而达到阻止水流渗透，提高地层密实度及承载力的作用。

3.3 结构设计

1）墙体厚度

在墙体材料已选定，成墙质量能得到保证的前提下，截渗墙厚度决定了墙体抵抗渗透破坏的能力。汛期，截渗墙发挥截渗作用，墙体将会承受较大的水头。从技术上讲，墙体越厚，截渗墙的运行效果就会越好。一般墙体厚度d可以参照下面公式来估算：

式中：H为最大作用水头，设计中常以截渗墙所在堤段的上下游水位差作为最大作用水头；[i]为墙体的允许渗透比降。根据相关设计输入，设计柔性地连墙厚度为0.6 m。

柔性地连墙顶高程2.0 m，墙底打入强风化岩1.0 m。墙主体采用膨润土－水泥浆构成。墙体材料28 d龄期的物理力学指标必须满足：

抗压强度P≥1.0 MPa，且不宜大于2.5 MPa；

渗透系数：K≤1×10-7cm/s；

弹性模量：E=250～300 MPa；

容重：r≥20 kN/m3；

抗拉强度PL≥0.3 MPa；

内摩擦角Φ≥32°，内聚力C≥0.27 MPa。

上述前三项为控制性指标，在进行配合比试验和施工时必须达到；后三项为参考性指标，在配合比试验及具体施工后必须提供，但不做强制性要求。

2）高压帷幕灌浆

灌浆底高程控制在中风化岩层以下1 m。灌浆所用水泥应采用普通硅酸盐水泥，水泥的强度等级不得低于 42.5 MPa；对水泥细度的要求为通过80 μm方孔筛的筛余量不宜大于5 %。灌浆浆液水灰比不宜稀于 1：1（重量比），灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水的要求。帷幕灌浆后的岩体，其透水率不大于5 Lu。灌浆压力、分级灌浆压力均需通过试验确定。灌浆孔为单排孔，孔距1.5 m，孔径Φ91 mm。

3）经试验试配，塑性混凝土配合比如表1。

表1 塑性混凝土配合比

配合比各项物理力学指标均满足设计要求。

4）注浆压力及配合比设计

依据地质条件和承受水头情况，并结合现场灌浆试验结果，灌浆压力定为 0.5 MPa。依据《DLT 5148-2012 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》，采用多级水灰比浆液灌注法，浆液水灰比按3、2、1、0.8四个等级，开灌水灰比为3。

5）注浆孔位布置

注浆孔采用单排孔，三顺序灌浆法施工，灌浆孔间距1.5 m，检查孔布置在灌浆孔中间。

3.4 施工工艺

依据设计要求及地勘报告，强风化岩层埋深较浅，柔性地连墙采用挖掘机成槽即可槽深3～4 m，最终深度由地质工程师确认。

主要施工工艺：定位→成槽→模板支立→塑性混凝土浇筑→结束。

帷幕灌浆在地连墙施工结束14天后开始施工。

本次施工计划采用 SGZ-ⅢA 型地质钻机，钻进功效为4 m/（台·小时）。该钻机适用于成孔直径为91 mm的钻孔。灌浆施工采用BW-250/50型灌浆泵，单个灌浆孔需要灌浆时间预计为1.5 h，灌浆完毕后静压灌浆时间为 1.0 h，单孔灌浆总用时约2.5 h。现场设置灌浆机同钻孔施工进度相协调（根据实际情况调整）。采用冲击回转式钻机成孔，成孔深度依据地勘报告并结合施工经验确定，且钻孔底部1 m范围的透水率应小于5 Lu，采用压水试验检验。

3.5 质量检测

1）柔性地连墙

依据《SL174-1996水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》，墙身质量检查在成墙一个月后进行，检查内容为墙体的均匀性、可能存在的缺陷和墙段接缝。检查采用钻孔取芯法，检查孔的位置和数量。

2）帷幕灌浆

依据《DLT 5148-2012 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》，帷幕灌浆工程的质量检查采用钻孔压水试验的方法，试验压力0.4 MPa。检查时间为灌浆完成后的7 d以后，检查孔的数量为总灌浆孔数量的5 %，压水试验检查孔完成检测工作后，进行灌浆和封孔。

4 结 语

工程实践表明，在此类地质条件下，塑性混凝土地连墙与帷幕灌浆组合的截渗结构，止水效果较好，且具有造价低、施工速度快的优点。可供类似工程参考借鉴。

[1]SL 174-2014 水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范[S].北京:中国水利水电出版社,2014.

[2]JGJ 79-2012 建筑地基处理技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[3]DLT 5148-2012 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].北京:中国电力出版社,2012.

[4]孙钊.大坝基岩灌浆[M].北京:水利水电出版社,2004.

[5]李思慎.堤防防渗工程技术[M].武汉:长江出版社,2006.

[6]毛昶熙.渗流计算分析与控制[M].北京:水利电力出版社,2003.

Design and Construction of Seepage Interception Structure Applying to Circulating Water Pump House in One Nuclear Power Plant

Xing Wei,Feng Qian
(State Nuclear Electric Power Planning Design & Research Institute,Beijing 100095,China)

To satisfy the requirements for foundation pit dry construction of circulating water pump house in one coastal nuclear power plant,based on relevant subject research results,the water interception of foundation pit has been designed by applying plastic concrete diaphragm wall in the case of fully weathered rock and above,or high pressure curtain grouting technique in the case of strong weathered rock and below.The design and construction parameters have been determined according to relevant standards.The results show that plastic concrete diaphragm wall is combined with curtain grouting to build seepage interception structure,which is of good water-stop effect,low cost and high construction speed under the above geological conditions,and serves as a reference for similar projects.

seepage interception structure; plastic concrete; high-pressure curtain grouting; water-interception of foundation pit

TU46+3

：A

：1004-9592（2016）06-0048-03

10.16403/j.cnki.ggjs20160612

2016-03-15

邢伟（1980-），男，中级工程师，主要从事岩土工程勘察、地基处理及工程管理等工作。