（山东电力建设第三工程有限公司 山东省青岛市 266100）
摘要：火力发电厂循环水系统中取水明渠的设计、施工一直都是项目的重点和难点，尤其是深层软土地基的地质情况，更增加了设计施工难度。本文以印度尼西亚某项目深层软土地基地质情况为案例，设计分析多种设计方案，供同类型项目参考。
关键词：取水明渠；深层软土地基
引言
印度尼西亚某燃煤电厂位于东加里曼丹省，靠近Dondang河，为循环硫化床机组的新建电厂，项目大部分区域处于深层软土地基区域，尤其是靠近布置在河床的取水明渠区域。
1.结构设计要求
根据水工工艺专业的设计提资要求，本项目取水明渠净宽9.76m，明渠前端伸入至河内-4m等高线附近，明渠底部绝对标高-3.70m（泵房相对标高-6.0m）,明渠长度25.8米，全部在河流中。
2.地质情况介绍
2.1地质情况说明
本工程地层岩性主要为第四系冲洪积层及坡残积层。地基岩土层由上至下详细描述如下：
（1）层淤泥质粘土：深灰色、灰黑色，流塑状态，含腐殖质。
（2-1）层粉细砂：灰色、浅灰色，饱和，砂粒成份主要为石英、长石与白云母，含少量粘性土，松散。
（2-2）层粉细砂：灰色、浅灰色，饱和，砂粒成份主要为石英、长石与白云母，含少量粘性土，稍密。
（2-3）层粉细砂：灰黄色、灰褐色，饱和，砂粒成份主要为石英、长石与白云母，局部含少量粘性土，中密。
（2-4）层粉细砂：灰色、灰褐色，饱和，砂粒成份主要为石英、长石与白云母，局部含少量粘性土，密实。
（3-1）层粉质粘土：褐黄色、灰褐色，软塑状态，湿，含多量砂粒。
（3-2）层粉质粘土：褐黄色、灰褐色，可塑状态，湿，含多量砂粒。
（3-3）层粉质粘土：褐黄色、灰黄色、灰白色，硬塑状态，稍湿，含少量砂粒。
2.2设计钻孔点描述
取水明渠设计参照P01和P02号钻孔资料，P01号钻孔自上而下土层分别是10.6m厚（1）层淤泥质粘土，3.9m厚（3-1）层粉质粘土，9.95m（3-2）层粉质粘土，大于1m厚（3-3）层粉质粘土；P02号钻孔自上而下土层分别是10.5m厚（1）层淤泥质粘土，12.5m厚（3-1）层粉质粘土，3.6m厚（2-1）层粉细砂，1.9m厚（2-2）层粉细砂，4.5m厚（2-3）层粉细砂，大于7m厚（2-4）层粉细砂。
3.设计方案介绍
3.1现场情况
本项目取水明渠布置在河床区域，主要布置在河流中，河床区域取水明渠与取水泵房连接（照片分界线区域）。
3.2方案介绍
3.2.1钢筋混凝土主体方案（钢板桩临时支护止水措施）
3.2.1.1主体方案说明
此方案的适用范围：此方案适应于位于河海床构建筑物的设计，是沟渠类结构的常规结构形式，需要做钢板止水围堰的临时措施，以能够在无水条件下施工。
经过设计分析计算，本项目中明渠采用现浇混凝土结构，顶部设置6根300x500mm支撑梁。明渠底部标高为-6.0m段，侧壁厚400mm，底板厚500mm；底部标高在-6.0m~-8.60m段，侧壁厚600mm，底板厚700mm。
为防止河流冲刷导致底板下土体被掏空，明渠前端底板伸入河床以下700mm。为加固明渠底板土体，增加承载力，在底板范围内布置D550mm@1650mm，L=6.60m~9.40m水泥土搅拌桩，共计80根。
1、人工、材料和机械价格水平按国内山东地区调整。
2、对于火力概预算定额不包含的施工项目，其单价按市场价计入：预制钢筋混凝土板桩1800元/m³，水泥土搅拌桩320元/m³，木桩1450元/m³，水工格栅10元/㎡。
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3.2.2混凝土板桩方案
3.2.2.1主体方案说明
此方案的适用范围：此方案适应于河床为深层软土地基淤泥质土，河床处于不稳定状态的工程。钢筋混凝土板桩具有施工简单、现场作业周期短等特点，在基坑中广泛应用。
经过设计分析计算，本项目采用两种类型板桩作为明渠侧壁：明渠底部标高为-6.0m段采用W-500-B-1000型混凝土板桩，L=13m，共30根。板桩顶部设置700mmx1000mm冠梁将板桩联为整体；明渠底部标高在-6.0m~-8.60m段采用W-600-B-1000型混凝土板桩，L=15m，共20根，其顶部设置800mmx1200mm冠梁并与700mmx1000mm的冠梁平顺衔接。垂直于顶部冠梁设置7根350x700mm横向支撑梁，为减小支撑梁的计算长度，在支撑梁中间沿明渠纵向设置250x500mm混凝土梁。
整个明渠底部浇注厚500mm的素混凝土底板，底板下设置300mm砂垫层。为防止河流冲刷导致底板下土体被掏空，明渠前端8m及其两侧3m范围内铺设块石护面，并延伸到与厂区护坡相连。
3.2.3钢结构方案
3.2.3.1主体方案说明
此方案适应于明渠本体延伸到河流内部，且河床为深层软土地基淤泥质土，河床处于不稳定状态。
经过设计分析计算，本项目采用型钢制作的钢框架作为结构主体，侧壁及底板采用12mm厚钢板作为围护结构。明渠两侧分别设置6根D=500mm，L=30m钢管桩作为明渠基础，将整个刚明渠悬挂在钢管桩上。明渠的顶部、中间采用方管作为内支撑，使整个明渠形成自身稳定体系。
3.2.4混凝土灌注桩方案
3.2.4.1主体方案说明
此方案的适用范围及特点：适应于深层淤泥质土，水位较高，难于施工区域。此方案施工时无振动、无噪音等环境公害，无挤土现象，对周围环境影响小墙身强度高，刚度大，支护稳定性好，变形小。短桩间缝隙易造成水土流失，特别时在高水位软粘土质地区，需根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决挡水问题适用于软粘土质和砂土地区。
经过设计分析计算，本项目采用D=1m@1.2m，L=25m混凝土灌注桩作为明渠侧壁的永久结构，灌注桩之间缝隙补增D700mm水泥土搅拌桩作为止水帷幕，防止泥浆等涌入明渠内。灌注桩顶部设置800x1000mm冠梁将侧壁灌注桩连成整体。为防止-8.6m段明渠侧土压力过大导致侧壁受力较大，在该处的明渠顶部布置一根1100x800mm混凝土内支撑梁。
整个明渠底部浇注厚500mm的素混凝土底板，底板下设置D700mm@500mm水泥土搅拌桩。为防止河流冲刷导致底板下土体被掏空，明渠前端6m范围内铺设块石护面。
4.分析对比
通过对钢筋混凝土主体方案、混凝土板桩方案、钢结构方案、混凝土灌注桩方案的设计分析，四种方案均满足设计计算要求和系统配置要求，现场施工均能达到预期目标。但是，鉴于方案对经济、安全、工期的分析均不相同，具体分析如下：
4.1经济性分析
钢筋混凝土方案的成本最高，混凝土板桩方案成本最低，钢结构方案和混凝土灌注桩方案成本相近。
在能够满足系统设计需求以及合同要求的前提下，从经济性角度考虑，混凝土板桩方案仍然是取水明渠方案的首选。
4.2安全分析
钢筋混凝土主体方案、混凝土板桩方案和混凝土灌注桩方案，施工方案为无水条件下施工，具备了无水条件施工的作业条件，安全系数最大；钢结构方案中部分工作需要在水下进行，施工过程中有一定的安全隐患。
4.3工期分析
钢筋混凝土主体方案，由于首先考虑到钢板桩止水的维护结构，施工措施方案前期工作较为繁琐，施工时间较长，明渠主体施工完成后，需要对钢板止水围护措施拆除回收，故施工工期较长。
钢结构方案由于主体钢结构在陆上加工完成，然后进行现场安装，其施工工期最短。
混凝土板桩方案和混凝土灌注桩方案，在考虑到项目当地市场环境情况，在材料、人力、设备充足的情况下，施工工期相近。
4.4本项目设计
由于项目处于印度尼西亚东加里曼丹省的一座孤岛，从人力、材料、设备、经济性、安全性和工期角度出发，充分发挥了当地灌注桩的优势，本项目选择了混凝土灌注桩方案，设计、施工方案理想，满足项目需求。
5.结束语
通过本工程深层软土地基取水明渠设计方案的对比分析，总结了取水明渠设计方案的经济性、安全性和工期的优势，在类似项目深层软土地基条件下，能够得到合同要求的前提下，要因地制宜，充分考虑到项目当地的市场环境特点，综合分析经济性、成本和工期的影响，合理选择适应于本项目的设计方案。
论文作者:于航
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/2
标签：明渠论文; 方案论文; 混凝土论文; 底板论文; 粘土论文; 细砂论文; 项目论文; 《电力设备》2018年第17期论文;