乌姆盖万海水淡化工程土建部分技术研究

■ 中铁十八局集团有限公司天津国际工程分公司 冯彪

阿联酋乌姆盖万150MIDG海水淡化项目是全球TOP5海水淡化工程、“2036阿联酋水安全战略”的重要工程，旨在解决作为世界“水资源压力极大”的阿联酋居民饮水问题。项目集海水淡化、蓄水、供水于一体，采用先进的“膜法”海水淡化工艺，建成后日处理海水量能够达到68万吨，每天可提供68.2万吨洁净饮用水。本文分析了该项目土建部分建设重难点及施工质量控制措施，对优化建设方案、控制项目进度及后期管道、设备的顺利安装具有重要意义，可为类似工程提供参考与借鉴。

1.工程概况

阿联酋乌姆盖万150MIGD海水淡化项目位于阿联酋北部城市乌姆盖万工业开发区，该工程直接面临波斯湾海域，通过霍尔木兹海峡与阿曼湾和阿拉伯海相联通，主要工程内容包括新建一座乌姆盖万150MIGD的海水淡化厂。工程占地面积161918m2，主要建筑包含3组海水过滤系统、1个取水泵房、2座电气楼、3组设备车间、5个存水罐及若干水处理辅助设施。该工程属于民生工程，提早交付使用可极大缓解当地居民用水紧张现状，工期十分紧张，尤其是留给土建施工的期限更是少之又少。同时该工程属于工业性质存水结构施工，且钢筋混凝土表面不进行二次涂装，对混凝土浇筑结构的防水性能及完成面状态要求极高。

2.工程重难点分析

2.1 浅水位、松散地质条件下深基坑支护难度大

根据初步设计勘测报告显示，工程现场地质松软，以中密细中砂为主，整体性差，地基土构成如表1所示。

表1 初步勘察报告

项目场坪后的施工场地绝对高程为3.5m—4m，其中，属节点控制性结构物取水泵房的筏板基础顶面绝对高程为—8m，开挖深度接近12m，加上区域工作面狭小，地下水埋深4.5m，因此在筏板施工过程中，降水及开挖支护的难度很大。

2.2 高温差条件下对大体积混凝土浇筑工艺要求极高

阿联酋属于热带沙漠气候，最高温度可达到50℃，9月以后昼夜温差逐渐加大，最高温差可达到20℃。此外，该工程存在多个大型筏板基础施工，如何保证在高温及高温差条件下对大体积混凝土进行浇筑、控温以防混凝土开裂，是土建施工的一大难题。

3.采取的施工方案及质量控制措施

3.1 取水泵房深基坑开挖支护方案

如图1所示，该取水泵房的结构边缘长35.2m、宽21.1m、深度为13.3m，结合深挖区域场地狭小、地下水位高、软弱地基作业、工期紧的特点，通过对一系列支护方案从经济性及安全性进行对比，最终采用轻型井点降水（内部6个直径400mm管井和外部8个直径400mm管井的内外结合方式），内外双层设置拉森钢板桩加内部支撑的施工方案。

图1 钢板桩示意图

（1）拉森钢板桩的选用

采用AU 20型钢板桩（b=750mm、h=444mm、t=12mm），内排选用16m，外排选用12m长度的钢板桩。

（2）钢板桩及内撑施工

两排钢板桩间距6m，内排钢板桩桩长16m，外排钢板桩桩长12m，两排钢板桩之间在—6m处用拉杆连接，西南侧拉杆间距为1.0m，除西南侧外拉杆间距为3m；在内部—7m处设置围檩和角撑，具体施工工艺流程如图2所示。

图2 施工工艺流程

为了缩短钢板桩施工工期，现场采用单根桩打入法，先潜部泄土4m，使用90t履带吊带液压振锤逐片插打逐渐纠偏直至合拢。内排钢板桩外露高度为1m，入土深度为15m，外排钢板桩外露高度为1m，入土深度为11m，双排钢板桩防护周长约为266m。

钢板桩围护共设置两道围檩，第一道在—6.0m处，围檩采用2×300型钢；第二道在—7.0m处，围檩采用3×H610×305×149型钢。在钢板桩竖向放出围檩安装标高位置，确保围檩安装在同一平面，拉杆采用430AT SAS螺杆拉住，钢板桩围护效果如图3所示。

图3 钢板桩围护效果图

（3）拉杆、围檩及钢板桩拆除

围檩、钢板桩之间应用电焊焊接牢固。把拉杆和角撑安装完毕后才能进行土方开挖作业。泵房底板和—7.45m以下墙体浇筑完成并回填至—11.45m后，拆除—7.0m角撑和围檩。在全部地下工程完成并回填后进行板桩和拉杆拆除。板桩拆除及时清理出场地。

（4）基坑监测监控

结合改取水泵房基坑施工的具体情况，该基坑监测项目主要包括钢板桩水平位移、钢板桩（基坑周边地表）竖向位移、基坑地下水位、周边场地地表裂缝、支护结构应力及其他监测。变形监测点分别设置在—6.0m和—8.0m，每个标高处设置8个监测点，共16个；支撑及围檩应力观测点设置在—10.0m，共11个监测点。

根据已有的测量控制点，并建立起施工测量控制网。在基坑监测中将测量控制点同时作为监测控制网的基准点和工作基点。

钢板桩水平位移监测：建立好基坑监测控制网后，土方开挖前使用全站仪测定每个监测点的定位坐标，并做好记录；日常监测主要是使用全站仪观测监测点位置是否出现绝对位移，并通过每边的监测点通长拉线测定点与点之间的相对位移，并做好记录。

钢板桩（基坑周边地表）竖向位移监测：建立好基坑监测控制网后，土方开挖前使用水准仪测定每个监测点的高程，并做好记录；日常对监测点进行高程控制，水准仪测量，并做好记录，以作为基坑周围场地沉降分析依据；发现沉降超计算值时，及时查看基坑是否出现流砂及集水井水携带砂量是否过多。

基坑地下水位监测：通过测定观测井的水位标高作为确定基坑地下水位标高的依据，基坑地下水位监测在土方开始开挖后进行。日常监测主要是通过水准仪测定观测井顶标高，再通过测量井顶至井内水位的竖向距离，计算出地下水位标高，并做好记录。

周边场地地表裂缝及其他监测：此项监测主要是在土方开挖及基础施工过程中进行，安排专人日常巡查。巡查内容包括周边场地地表及边坡是否出现裂缝、边坡是否出现渗水、抽水是否正常、坡顶排水沟是否渗水、坑顶规定范围内是否有大堆载等，并做好记录。发现渗水或流砂现象时马上上报，并加强地下降水。

3.2 大体积混凝土浇筑施工控制措施

该项目存在多个大型筏板基础，上接水池，混凝土表面无任何防水材料及二次涂装，对浇筑混凝土完成面质量要求极高。针对该工业项目对防水等级的特殊要求，结合阿联酋当地气候条件，以该项目其中一个海水过滤系统DMGF3为例，实际采取控制措施如下：

一是浇筑前对混凝土原料及配合比进行控制，提升其抗水能力及降低水化热速率。该项目混凝土供应均采用商品混凝土，通过提前协商，将该筏基基础混凝土矿渣微粉（GGBS）含量调整到50%，以减少水泥用量，降低混凝土水化热升温速度。同时，选用高效缓凝减水剂，降低单位混凝土用水量，有利于推迟水化热温度峰值时间，使绝热温升曲线变缓，有效控制混凝土的早期裂缝。除了在调整混凝土配合比及选用适当的添加剂外，若温度太高，可加入冰块降低水温，以保证混凝土入模温度控制在30℃以内。

二是优化浇筑施工方案及施工工艺。该筏基结构尺寸为75.8m＊55.5m＊1m，因整体性要求比较高，同时避免产生冷缝，采用分段分层连续浇筑的形式。现场采用6台55m臂长泵车同时泵送混凝土，从底层开始，浇筑至12m后浇筑第二层，每层浇筑高度50cm，采用振捣棒进行振捣，在振动界限前对混凝土进行二次振捣，排除混凝土因振捣不到位致使粗骨料、水平钢筋下部形成空隙，增加混凝土密实度，防止因混凝土沉落而出现裂纹。同时在浇筑上层时，振捣棒要插入下层5cm—10cm处进行振捣，以防形成施工冷缝。混凝土浇筑结束后要认真处理表面，处理的基本方法是在混凝土浇筑完成后，先初步按设计标高用长刮杠刮平，在初凝前用电抹子收光，以防表面出现裂纹。

三是浇筑后养护到位并持续对大体积混凝土温度进行监控。该筏基养护方法采取保温及保湿同时进行的养护方式，即混凝土完成浇筑10小时后，达到初凝条件即覆盖单层湿润的麻袋片，上层覆盖塑料薄膜，防止混凝土表面因脱水产生干缩裂缝，确保水泥顺利水化。因项目工期紧张，结合当地施工规范，该筏基浇水湿润养护持续周期为14天。大体积混凝土温度监测是对水泥水化热情况、内外温度差进行监测。由于阿联酋昼夜温差大，为精确掌握混凝土内部温差，使用布设的测温导线进行测温，当同一断面不同高度内部温度相差、表面与外部温差超过20℃，及时在混凝土表面加盖双层麻袋片，以防止混凝土的抗拉强度大于其平均总温差所产生的拉应力，形成贯穿裂缝，同时也防止混凝土表面由于温度散失快，发生温度梯度现象，造成混凝土表面出现裂缝。

4.取得的成效

该工程从项目初期就由项目经理牵头，组织图纸会审确认图纸与设计相符后，开展施工前作技术交底，管理小组严控施工过程，保证每一步都符合设计质量要求。认真做好标高控制、轴线控制，确保符合当地现行的设计、施工、验收等采用的规范标准和设计要求，各分项、分部工程施工质量检验合格率达到100%，单位工程一次验收合格率达到100%，主体工程施工进度完全达到施工计划要求，质量“零缺陷”，无重大及以上质量事故。

在土木工程建设过程中，深基坑支护技术是一项非常重要的建筑防护技术，混凝土质量缺陷也一直是建筑工程中的通病，以上两项不仅仅是文中所列项目的施工难点，在其他工程中也经常会出现一些问题，影响施工进度的同时也会威胁到土建工程的整体质量和安全。因此，企业要以建筑物用途作为质量控制的方向，全面预判重、难点单项工程，做好可实施性施工组织设计，充分了解可能影响施工进度的“拦路虎”，选择合适的施工技术，细化每种技术的具体应用和操作过程，提前做好方案策划，才能有效地推进现场施工进程。