近日，由上海建工基础集团承建的镇江大港水厂一期取水工程，自主研发破硬土压沉系统，创新改造施工设备，41.2米超深双沉井成功下沉到位，周边沉降控制在6mm以内，远远小于设计方要求的6cm以内，顺利实现微扰动。同时，创新施工大大提高了施工功效，降低了工程成本，标志着该超深双沉井下沉成功攻克并穿越硬土层取得重要的阶段性胜利。 镇江大港水厂一期取水工程，位于城市东侧、长江沿岸，是镇江市的重大民生工程。建成后的大港水厂，将与原有的城市西侧的供水水厂实现对置供水，以解决以往长距离供水带来的高成本、低安全问题，提升市民饮水品质，保障市民用水安全。建成运行后，将进一步扩大镇江地区的供水能力，有效缓解城市供水能力不足、用水紧张的现状，为镇江市经济的新一轮高速发展奠定坚实基础。 上海建工基础集团负责承建的一期工程，主要包括二座外径17.6m、总下沉高度达41.2m的国内超深沉井的制作下沉，一根长达1615m的钢顶管穿越长江主航道，一个位于长江主航道下方的取水头。 双沉井集技术与智慧 锁定土体微扰动 一期取水工程的两座超深沉井紧邻江心汽渡码头、道路及长江堤岸，土层渗透系数大，施工现场周边环境复杂。西线沉井紧邻长江堤岸，江堤部分已被江水长期冲刷侵蚀至沉井位置以内。经现场回填围堰，西线沉井外壁距离江堤仅15m；东线沉井东侧紧邻江心洲交通“咽喉要道”江心汽渡码头及道路，现场实测距离仅15m；两座沉井相距也仅15米。如此3个间距仅15米的超短距离，决定了两个超深沉井的制作下沉相互之间几乎不能有土体沉降、位移，这对沉井的制作下沉提出了极其高的要求。对此，设计方要求：周边沉降严格控制在6cm以内，实现微扰动！也就是说，两个沉井在制作下沉过程中，必须保证长江边回填的围堰、24小时运营的江心汽渡码头和道路，及两个沉井间的施工现场场地沉降都控制在6cm以内。 如何实现微扰动，成为一道技术施工难题。工程投标伊始，第二工程公司领导班子针对面临的技术难题，立即组织项目团队，召集内部技术专家召开专题会议加强前期策划研究。若采用常规沉井施工工艺，周边环境沉降可能达几米，土体深层扰动破坏将非常严重。工程若发生沉降险情，危及长江堤岸、码头道路、施工现场，后果不堪设想。凭借集团在水系统治理工程领域的行业领先地位和多年的成熟经验，在保证周边环境沉降满足设计要求的前提下，基础集团果断决定采用两个超深沉井将采用全程不排水压沉施工工艺，这在国内尚属首次。 创新设计国内首座水上多功能全回旋浮平台 正如地质勘查报告分析，两座超深沉井在第三次下沉阶段遭遇“极硬土层”。整个地下硬土层区域从内陆向长江逐渐向下延伸，两座沉井恰好位于土层变化的“斜坡”上，硬土层对原有通用施工设备性能提出了新的挑战。硬土层极为坚硬，业内通常使用的高压水泵根本难以进行有效地冲碎取土，取土十分困难，沉井根本无法下沉，施工进度一度停滞不前。如何创新改造提升原有施工设备的性能来解决工程面临的难题，摆在了项目经理张海峰的面前，久久困扰着他的思绪。牢牢扎根在施工现场，仔细观察每一个技术环节、施工环节，甚至凑在出泥泵上侧耳倾听砾石排出打在泵上的响声，张海峰在心中默默研究着、思考着…… 经过多次咨询与探讨，张海峰大胆创新设计，因地制宜优化方案，提出加工制作水上多功能全回旋浮平台，并在平台上安装超高压破土设备进行破土取土。设计平台根据井体实际尺寸设计加工，由若干箱体拼接而成，上面安置钻机设备行走轨道，满足设备轴向行走要求；平台四周间隔布置主动轮、从动轮，使平台可以绕井体360°转动，实现井下作业面全覆盖；同时，平台自身具备承载能力，满足施工阶段相关设备在平台上的运用。水上多功能全回旋浮平台在工程上的成功应用，极大地提高了施工工效，工程缩短工期达二个月以上。 创新超高压水破土设备 项目团队在张海峰带领下，结合分析勘察取芯土质情况，调整沉井结构底梁由“井字梁”为“十字梁”以更加方便取土；通过对市场的全面综合分析比对，首次使用低能耗、工效高的国产高压泵——天津聚能泵来代替原有进口设备；同步创新改良钻杆和喷嘴，设计制作土体破碎机械，利用超高压水流对坚硬土体进行预破碎松散，然后再利用高压水枪和高扬程水泵进行水下冲吸泥，有效将硬土层予以破碎松散，取土效率大大提高。 创新压沉系统辅助设备 项目部技术负责人徐英武介绍到：根据沉井相关参数验算分析，即便采取超深沉井破土施工工艺及泥浆护壁减阻，采用超高压对硬土层进行有效破碎，但在终沉阶段下沉系数依然不足。特别是在接近40m水深的条件下，有效取土十分困难，沉井端面阻力十分强大，因此需要采取压沉措施增加下沉系数，增加沉井竖向下压力。对此，项目部设计制作环形钢筋混凝土承台，采用钢绞线、外井壁焊制钢牛腿等措施，上铺钢板配重的方式辅助沉井下沉，并起到辅助沉井纠偏的效果。项目部利用若干个压沉点位，设计加工穿心千斤顶，并用高强钢绞线代替刚性细杆与承台连接，利用PLC控制系统，实现所有千斤顶的联动，采用压沉及纠偏措施，极大辅助沉井在最终阶段下沉至设计标高。 “谁掌握了先进技术，谁就拥有美好的未来。”在历时一年多的建设中，张海峰项目部大胆创新，全力攻坚超深双沉井超高压破土压沉施工技术，自主创新设计改造超深沉井破土压沉系统，成功穿越硬土层，显著提升超深沉井压沉施工工效，实现土体微扰动，保护了周边建筑，为我国超深沉井超高压破土压沉施工技术突破与创新提供了新的样本。
