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        LNG工程取水泵房結構形式的選擇

        2024-04-12 3次
        摘要:LNG工程的取水結構形式,要根據取水泵房的規劃位置及現狀,綜合考慮技術及經濟因素來確定。取水泵房在碼頭陸域回填區的,泵房可以和碼頭陸域回填結合,采用沉箱的形式:取水泵房在碼頭前沿且陸域已經形成的,可以采用沉井的形式:遠離岸邊的取水泵房,可以采用大開挖方法施工,泵房采用現澆形式。取水結構選擇合適的形式,采用成熟的施工工藝,不僅能降低施工難度,減小對周邊環境的影響,還能節約項目成本,縮減工期。

        取水結構是LNG(液化天然氣)接收站重要的組成部分。通常情況下,取水泵房不僅要給 LNG 氣化器供水,還要提供廠區消防用水。

        取水區域平面布置本著有利生產、便于管理、節約用地、經濟合理的原則,結合建設場地的具體情況進行總平面布置,并嚴格遵守國家現行的規劃、防火、防爆、安全等規程、規范以及技術標準。

        取水結構設計應充分考慮到當地的自然條件,氣候條件等,在利用地方材料和資源的同時,積極合理地采用新技術,新材料,新結構,努力做到技術先進,經濟合理,安全適用。設計時需認真進行方案比較,選擇合理方案。

        目前應用較多的取水結構有沉箱、沉井、現澆結構(大開挖方法施工)。下面列舉三個工程實例來說明每種結構的適用條件及各自的特點。

        取水結構采用沉箱的案例

        漳州LNG 擬建場地位于福建省漳州龍海市隆教多流會村興古灣,該海區位處福建南部沿海丘陵地帶,地貌類型復雜,整個海岸岬角與海坳相間,岸線蜿蜒曲折基巖海岸現代海蝕作用較弱,海岸相對穩定。場地地處水下岸坡帶,近岸局部地段為潮間帶。海底地面標高約5.1~-17.30m(根據鉆孔標高):地形總體由北向南由岸側向海側逐漸變深。

        根據本次勘探揭露的各巖、土層的地質時代、成因類型、埋藏深度、空間分布發育規律、物理力學性質指標及工程地質特征,將場地地層自上而下劃分為3個大層及其相應的亞層。各巖、土層的工程地質特征分述如下:

        Ⅵ 全風化層:

        灰綠色或灰白色,濕,密實。原巖結構完全破壞,已經風化成粘性土和砂土狀,手捏易散,遇水易軟化。在 22 孔揭露的全風化層母巖為花崗巖,在24孔揭露的全風化層母巖為火山熔巖。該層在場地內,僅在Z224 孔有揭露,其余孔未見發育。頂板標高一般為4.8~-4.9m,厚度一般為0.4~0.8m。實測標準貫入試驗擊數一般為 43擊。

        W1散體狀強風化花崗巖:

        褐黃色為主,密實。原巖結構基本破壞,風化嚴重,大部分已風化成砂土狀或砂土混礫石狀,混少量黏性士成分,遇水易軟化崩解,手搓可散,巖芯具散體狀結構。該層在勘察區分布較少,僅在2125 孔有揭示,頂板標高一般為-5.5~-5.6m,厚度一般為 0.4~0.8m。實測標準貫入試驗擊數一般為>50擊。

        2碎塊狀強風化花崗巖:

        灰黃色為主,硬。原巖結構較清晰,風化較嚴重,大部分已鳳化成碎塊狀,局部為砂礫狀,手掰可沿裂隙面破碎,巖芯具碎裂狀結構。該層在勘察區分布較少,僅在 22、24 25 孔有揭示,頂板標高一般為-4.3~5.9m,厚度一般為 0.4~0.6m。

        1中等風化火山碎屑巖:

        灰黑色,硬。由部分風化的長石、石英及火山碎屑等組成,巖石敲擊聲啞,節理裂隙發育,巖芯較破碎,呈柱狀、碎塊狀,局部呈長柱狀,巖石表面有孔洞。該層僅在 Z4、28、pZ2 pZ3 有揭示,厚度未揭穿,頂板標高一般為-4.3~-8.8m,揭示厚度為 2.4~5.1m。巖體基本質量等級為I級,局部為級。Ⅷ2中等風化花崗巖:

        灰白色,堅硬。主要成分為長石、石英、及云母,原巖結構清晰,節理裂隙不發育,局部較發育,沿裂隙面見有風化痕跡和鐵錳質浸染痕跡,錘擊聲較脆:金剛石鉆進緩慢,巖芯多呈短柱、長柱狀。該層在擬建區域大部分鉆孔有揭示,頂板標高一般為-4.3~-6.7m,層厚均未揭穿,已揭示厚度一般為4.0~6.5m。巖體基本質量等級為級。

        結合工程區域的地形、地質和水文等自然條件,對雞屎礁東、西兩側的建設條件作了比較,鑒于雞屎礁西側港池范圍巖面埋深較淺,存在較大炸礁量,故將工程位置選擇在雞屎礁以東。

        整個廠區圍海造地而成,擬建取水口位于漳州LNG接收站南護岸,取水結構由取水口、取水箱涵、取水泵房組成,工程可研階段取水工作就已經展開,當時廠區正在進行護岸的拋填工作,為了節省工程造價,泵房采用沉箱結構,取水結構和填海造地工程相結合。前期在南護岸留出取水沉箱的施工通道,待沉箱安放之后護岸合攏,再回填該區域。取海水泵房零米標高為8.80m底板底標高-6.90m,室內外高差為 300mm,泵房底部少量炸礁。取水沉箱頂標高5.80m,預留 3m 接高,待廠區回填結束,有工作面以后再進行現澆工作。本工程取水泵房位于 LNG 碼頭前沿,取水泵房應用沉箱結構,與填海造地工作相結合,避免了二次開挖,解決了碼頭前沿深基礎止水難的問題。

        取水結構采用沉井的案例

        廣東珠海金灣LNG(液化天然氣)接收站位于珠海市,高欄島平排山海域,位于九豐 LPG(液化石油氣)碼頭南側,該區域規劃為危險品作業區。碼頭水域開闊天然掩護條件較好,一般情況下風浪較小,泥沙回淤強度較小。LNG 接收站的 ORV(開架式氣化器)的熱源為海水,因此 LNG 取排水工程是 LNG 接收站的一個重要結構組成部分,直接關系到ORV汽化工藝的正常運行。場區位于濱海近岸地帶,海底標高在-3.5~-6.0米之間,海底自岸線向海側緩緩降落傾斜。場地為淺海岸灘填石,強夯平整而成,東北面岸域屬于低山丘陵地貌丘陵頂部標高約 90 米,相對高度約 50~80 米,臨海側丘陵坡度陡峭,可見基巖直接出露。海岸線經開山填筑,形成寬約 30米,較為平坦的地帶,岸坡已筑有砌石護岸,并且大部分岸坡拋筑有扭王塊,岸坡穩定。前期已完成陸域形成,采用回填開山土石、水上插板堆載預壓方案。處理后地面平均標高在6.0m 左右。接收站為圍海造地形成,整個廠區的拋石護岸及扭王塊防波護面施工基本完成,接收站廠區室外自然標高為 7.50m在取海水泵房范圍內回填中粗砂,中粗砂回填底面長度 X 寬度=110mX60m,回填沙區外邊界距離海堤軸線25m,從原海床回填至 3.450m 標高,其上堆載開山石至標高 10.750m 左右進行堆載預壓。堆載預壓已經完成。

        取海水泵房零米標高為7.750m,室內外高差為250m,底板頂標高-5.050me

        取海水泵房各分部工程施工次序:砂墊層,沉井制作,下沉,封底,澆筑底板,地下二次結構接高,澆筑頂板,其他設備基礎。

        根據工程地質和設計計算,沉井采用施工方法采用不排水法下沉,沉井分三次制作,第一節高磨4.3m,第二、三節高度 4.5m,一次下沉。沉井制作前必須將泵房區域在中粗砂之上花崗混合巖填石層(粒徑5~30cm,部分粒徑超過50cm)清除,將砂墊層回填至標高-3.3m 并將區域整平、壓實,鋪設承墊術,砂墊層厚度,承墊木間距等應根據現場情況和制作重量經計算確定,控制沉井制作的地基沉降,確保結構安全沉井下沉前,應對封底及底板接縫部位鑿毛處理。然后分節預制沉井,待井壁混凝土強度達到設計強度后,抽除承墊木,開始采用人工挖土下沉,待沉井沉至地下水位附近可采用水力機械沖泥、吸泥機排出泥漿,同時向沉井中灌水,保證井內水位高于井外水位1~2m,進行不排水下沉。當沉井下沉至設計標高后,停止挖土,清除井底浮泥,澆筑水下混凝土封底。封底混凝土最小廳度1500mm。施工過程中嚴格按照設計要求和施工規范進行施工,確保順利完成泵間地下部分沉井施工。

        沉井下沉過程中,每8小時至少測量2次下沉速率和平面位置,接近設計標高時兩小時一次,當下沉速率較快時,應加強觀測。如發現偏斜及位移時,應及時糾正,正常下沉過程中,如四角控制點的高差>10cm,即要求糾偏,糾偏時以井內挖土高差<1為宜,不得過大。刃腳下的土塞一定要控制好,因該土體被破壞極易產生涌土,所以挖靠井壁時,鍋底位置應控制好,穩定好井壁外圈土體,同時對井壁外圈流失的土體應及時回填好。做好沉井下沉中的記錄工作,畫出下沉速率圖,并整理好與沉井下沉相對的關系圖,為終沉階段的施工提供可靠數據依據。沉井最大下沉速率不得大于50cm/d.

        實際沉井下沉過程中,遇到了開山石抵住刃腳導致無法下沉的情況,此時要借助長臂挖掘機,清除塊石靠近西護岸一側局部出現了涌水涌砂,此時在西護岸側做止水帷幕,減小涌水量,保證沉井順利下沉。

        本工程取水泵房采用沉井結構,盡管在泵房區域回填了中粗砂,但實際下沉過程中還是遇到了開山石,所以做地質勘查的時候,鉆孔應盡量多的布置在隔墻上,避免刃腳下出現塊石。沉井施工工藝成熟,雖然做了局部的止水帷幕,但其占整個取水區域的投資比例較小,安全適用。

        取水結構采用現澆結構的案例

        深圳 LNG 接收站位于深圳東部大鵬灣的東北岸,深圳大鵬灣北岸迭福村,屬龍崗區大鵬鎮管轄。東北方向距大鵬鎮約 5km,西北方向距深圳市區約33km。

        按照深圳 LNG 項目的總體規劃,海水取水口布置在港口碼頭棧橋的東南側海岸邊,此處地形特點是海岸陡峭,巖石山體下即為大鵬灣海域,水面以下海底坡度較大,在距海岸邊 170m 左右即為海域的深水區。取海水泵房布置在接收站西北角,此處距離海水出口閘門井最近。

         

        海水輸送路徑:由于LNG 接收站站址距離海濱有800m左右的距離,從海水取水首端至泵站約有1000m的距離,此段距離的輸水方式:從取水戽頭開始經過186m 長的方涵式的引水方涵。引水方涵之后通過閘門井與輸水隧洞相銜接。海水通過輸水隧洞自流至LNG廠區內,隧洞出口通過一座閘門井與泵房的前池相連,此前池為梯形封閉式鋼筋混凝土結構,前池的上游側與隧洞出口的溝道相接,前池的下游側與取水泵房銜接,其尺寸與泵房相匹配。

        取水泵房頂標高 4.808m,場地整平標高 4.508m,泵房底板底標高-8.584m,設計高水位2.28m,設計低水位0.35m。取水泵房采用現澆結構,由于泵房區域地下水位較高,泵房地下結構埋深較深,為保證泵房地下結構施工,需在泵房地下結構施工前,在泵房基坑周圍設置高壓噴射注漿止水帷幕墻止水。在止水帷幕墻施工完畢后即可進行基坑開挖,開挖采用自然放坡式,開挖過程中采用坑內周圍設置明溝加集水坑的降水?;娱_挖完畢后即可進行泵房地下部分的土建施工,當泵房地下部分的混凝土強度達到 100%時即可同時進行基坑回填、泵房上部土建結構的施工及設備安裝。

        本工程取水泵房距離海岸線 800米左右,場地從上到下土層為雜填土、含有機質粉砂、淤泥質粉質粘土含卵石礫砂、強風化中?;◢弾r,泵房底板落在含卵石礫砂和強風化中?;◢弾r上,采用了先做止水帷幕,再開挖的方式,泵房本體為現澆結構,工藝簡單,難度集中在深 13m 多的基坑施工和基坑排水上。

        結語

        LNG 工程的取水泵房大多布置在碼頭前沿或者離岸很近的位置,取水設計工作應盡早開展,因為取水結構的選擇受場地現狀的限制。如果場區需要填海造地形成,那么取水泵房可以選擇沉箱結構,和填海造地工程結合,利用防波堤或者護岸的施工船舶,在早期就把沉箱安放就位,后期接高,做上部結構和設備基礎:如果場區已經形成,滿足沉井施工的條件,首選沉井結構:如果泵房離岸較遠,可以通過施工措施降低基坑內的地下水位,可以選擇現澆結構:如果是在岸邊,想要制造干施工的條件做現澆泵房,可以通過臨時圍堰的方式,但圍堰的工程造價較高,圍堰止水同樣是難題,除非是其他方法都行不通,否則不建議做圍堰。以上通過三個工程實例介紹了不同取水結構的適用情況,現實工程中,沉箱和沉井應用較多,施工技術成熟,安全可靠,節約投資,對類似工程具有普遍的參考借鑒意義。

        文章來源:上海弘泱機械科技有限公司
        責任編輯:admin
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