LNG工程取水泵房結構形式的選擇

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(jin) 要給 LNG 氣化器供水，還要提供廠區消防用水。

取水區域平麵布置本著有利生產(chan) 、便於(yu) 管理、節約用地、經濟合理的原則，結合建設場地的具體(ti) 情況進行總平麵布置,並嚴(yan) 格遵守國家現行的規劃、防火、防爆、安全等規程、規範以及技術標準。

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)。下麵列舉(ju) 三個(ge) 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 擬建場地位於(yu) 福建省漳州龍海市隆教多流會(hui) 村興(xing) 古灣，該海區位處福建南部沿海丘陵地帶，地貌類型複雜，整個(ge) 海岸岬角與(yu) 海坳相間，岸線蜿蜒曲折基岩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(wei) 潮間帶。海底地麵標高約5.1~-17.30m(根據鑽孔標高):地形總體(ti) 由北向南由岸側(ce) 向海側(ce) 逐漸變深。

根據本次勘探揭露的各岩、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(wei) 3個(ge) 大層及其相應的亞(ya) 層。各岩、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。原岩結構完全破壞，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岩為(wei) 花崗岩，在24孔揭露的全風化層母岩為(wei) 火山熔岩。該層在場地內(nei) ，僅(jin) 在Z2和24 孔有揭露，其餘(yu) 孔未見發育。頂板標高一般為(wei) 4.8~-4.9m，厚度一般為(wei) 0.4~0.8m。實測標準貫入試驗擊數一般為(wei) 43擊。

W1散體(ti) 狀強風化花崗岩:

褐黃色為(wei) 主,密實。原岩結構基本破壞，風化嚴(yan) 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，岩芯具散體(ti) 狀結構。該層在勘察區分布較少,僅(jin) 在21和25 孔有揭示，頂板標高一般為(wei) -5.5~-5.6m,厚度一般為(wei) 0.4~0.8m。實測標準貫入試驗擊數一般為(wei) >50擊。

Ⅶ2碎塊狀強風化花崗岩:

灰黃色為(wei) 主，硬。原岩結構較清晰，風化較嚴(yan) 重，大部分已鳳化成碎塊狀，局部為(wei) 砂礫狀，手掰可沿裂隙麵破碎，岩芯具碎裂狀結構。該層在勘察區分布較少，僅(jin) 在 22、24 和25 孔有揭示，頂板標高一般為(wei) -4.3~5.9m，厚度一般為(wei) 0.4~0.6m。

Ⅷ1中等風化火山碎屑岩:

灰黑色，硬。由部分風化的長石、石英及火山碎屑等組成，岩石敲擊聲啞，節理裂隙發育，岩芯較破碎，呈柱狀、碎塊狀，局部呈長柱狀，岩石表麵有孔洞。該層僅(jin) 在 Z4、28、pZ2和 pZ3 有揭示，厚度未揭穿，頂板標高一般為(wei) -4.3~-8.8m，揭示厚度為(wei) 2.4~5.1m。岩體(ti) 基本質量等級為(wei) I級，局部為(wei) 級。Ⅷ2中等風化花崗岩:

灰白色，堅硬。主要成分為(wei) 長石、石英、及雲(yun) 母，原岩結構清晰，節理裂隙不發育，局部較發育，沿裂隙麵見有風化痕跡和鐵錳質浸染痕跡，錘擊聲較脆:金剛石鑽進緩慢，岩芯多呈短柱、長柱狀。該層在擬建區域大部分鑽孔有揭示，頂板標高一般為(wei) -4.3~-6.7m，層厚均未揭穿，已揭示厚度一般為(wei) 4.0~6.5m。岩體(ti) 基本質量等級為(wei) Ⅱ 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(dong) 、西兩(liang) 側(ce) 的建設條件作了比較，鑒於(yu) 雞屎礁西側(ce) 港池範圍岩麵埋深較淺，存在較大炸礁量，故將工程位置選擇在雞屎礁以東(dong) 。

整個(ge) 廠區圍海造地而成，擬建取水口位於(yu) 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(wei) 了節省工程造價(jia) ，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，待沉箱安放之後護岸合攏,再回填該區域。取海水泵房零米標高為(wei) 8.80m底板底標高-6.90m，室內(nei) 外高差為(wei) 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，有工作麵以後再進行現澆工作。本工程取水泵房位於(yu) LNG 碼頭前沿，取水泵房應用沉箱結構，與(yu) 填海造地工作相結合，避免了二次開挖，解決(jue) 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(dong) 珠海金灣LNG(液化天然氣)接收站位於(yu) 珠海市，高欄島平排山海域，位於(yu) 九豐(feng) LPG(液化石油氣)碼頭南側(ce) ，該區域規劃為(wei) 危險品作業(ye) 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(wei) 海水，因此 LNG 取排水工程是 LNG 接收站的一個(ge) 重要結構組成部分,直接關(guan) 係到ORV汽化工藝的正常運行。場區位於(yu) 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(ce) 緩緩降落傾(qing) 斜。場地為(wei) 淺海岸灘填石,強夯平整而成,東(dong) 北麵岸域屬於(yu) 低山丘陵地貌丘陵頂部標高約 90 米，相對高度約 50~80 米，臨(lin) 海側(ce) 丘陵坡度陡峭,可見基岩直接出露。海岸線經開山填築，形成寬約 30米，較為(wei) 平坦的地帶，岸坡已築有砌石護岸，並且大部分岸坡拋築有扭王塊，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。處理後地麵平均標高在6.0m 左右。接收站為(wei) 圍海造地形成，整個(ge) 廠區的拋石護岸及扭王塊防波護麵施工基本完成,接收站廠區室外自然標高為(wei) 7.50m在取海水泵房範圍內(nei) 回填中粗砂，中粗砂回填底麵長度 X 寬度=110mX60m，回填沙區外邊界距離海堤軸線25m，從(cong) 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(wei) 7.750m，室內(nei) 外高差為(wei) 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，沉井製作,下沉,封底,澆築底板，地下二次結構接高，澆築頂板，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，沉井分三次製作，第一節高磨4.3m，第二、三節高度 4.5m，一次下沉。沉井製作前必須將泵房區域在中粗砂之上花崗混合岩填石層(粒徑5~30cm，部分粒徑超過50cm)清除，將砂墊層回填至標高-3.3m 並將區域整平、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製作重量經計算確定，控製沉井製作的地基沉降,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。然後分節預製沉井，待井壁混凝土強度達到設計強度後，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衝(chong) 泥、吸泥機排出泥漿，同時向沉井中灌水，保證井內(nei) 水位高於(yu) 井外水位1~2m，進行不排水下沉。當沉井下沉至設計標高後，停止挖土，清除井底浮泥，澆築水下混凝土封底。封底混凝土最小廳度1500mm。施工過程中嚴(yan) 格按照設計要求和施工規範進行施工，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次下沉速率和平麵位置，接近設計標高時兩(liang) 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，如四角控製點的高差>10cm，即要求糾偏，糾偏時以井內(nei) 挖土高差<1為(wei) 宜，不得過大。刃腳下的土塞一定要控製好，因該土體(ti) 被破壞極易產(chan) 生湧土，所以挖靠井壁時，鍋底位置應控製好，穩定好井壁外圈土體(ti) ，同時對井壁外圈流失的土體(ti) 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，並整理好與(yu) 沉井下沉相對的關(guan) 係圖，為(wei) 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於(yu) 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(ce) 局部出現了湧水湧砂，此時在西護岸側(ce) 做止水帷幕，減小湧水量，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，鑽孔應盡量多的布置在隔牆上，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(ge) 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 接收站位於(yu) 深圳東(dong) 部大鵬灣的東(dong) 北岸，深圳大鵬灣北岸迭福村，屬龍崗區大鵬鎮管轄。東(dong) 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(ti) 規劃，海水取水口布置在港口碼頭棧橋的東(dong) 南側(ce) 海岸邊，此處地形特點是海岸陡峭，岩石山體(ti) 下即為(wei) 大鵬灣海域，水麵以下海底坡度較大，在距海岸邊 170m 左右即為(wei) 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:由於(yu) LNG 接收站站址距離海濱有800m左右的距離，從(cong) 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(cong) 取水戽頭開始經過186m 長的方涵式的引水方涵。引水方涵之後通過閘門井與(yu) 輸水隧洞相銜接。海水通過輸水隧洞自流至LNG廠區內(nei) ，隧洞出口通過一座閘門井與(yu) 泵房的前池相連，此前池為(wei) 梯形封閉式鋼筋混凝土結構，前池的上遊側(ce) 與(yu) 隧洞出口的溝道相接，前池的下遊側(ce) 與(yu) 取水泵房銜接，其尺寸與(yu) 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，由於(yu) 泵房區域地下水位較高，泵房地下結構埋深較深，為(wei) 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牆止水。在止水帷幕牆施工完畢後即可進行基坑開挖，開挖采用自然放坡式，開挖過程中采用坑內(nei) 周圍設置明溝加集水坑的降水。基坑開挖完畢後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(cong) 上到下土層為(wei) 雜填土、含有機質粉砂、淤泥質粉質粘土含卵石礫砂、強風化中粒花崗岩，泵房底板落在含卵石礫砂和強風化中粒花崗岩上,采用了先做止水帷幕，再開挖的方式，泵房本體(ti) 為(wei) 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(wei) 取水結構的選擇受場地現狀的限製。如果場區需要填海造地形成，那麽(me) 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，後期接高，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(nei) 的地下水位，可以選擇現澆結構:如果是在岸邊，想要製造幹施工的條件做現澆泵房，可以通過臨(lin) 時圍堰的方式，但圍堰的工程造價(jia) 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(ge) 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(yi) 。