一种核电厂取排水结构及施工方法与流程

本发明涉及核电厂海域取排水工程，特别涉及一种核电厂取排水结构及施工方法。

背景技术：

1、核电厂取排水工程是滨海核电站的主要组成部分，是保证核电机组安全运行的重要因素之一。取排水工程包括取循环冷却水或补给水的取水工程和排放循环冷却水和液态流出物的排水工程。随着近年来国家对海洋生态保护要求的提高，国内越来越多的核电厂采用隧洞暗涵形式伸入海域一定水深处进行取排水，即通过在海床下建设隧洞将深海海水引入取水泵房、或通过隧道将污水排往大海。此外，以往在海边建立的直流冷却系统，随着新建核电厂为越来越多的近岸厂址(距离海边约10公里左右)，开始采用更为环保的以冷却塔为标志的二次循环冷却系统，用于解决直流冷却系统带来的环境问题，这样造成单台机组需求的取排水流量减小，对应隧洞断面直径约2m～3m，目前这种小直径长距离的隧洞通常都是采用盾构法施工。

2、盾构隧道从陆域始发掘进到深海之后，在现有的核电厂取排水结构的施工过程中，一般在已施工好的隧洞内部采用垂直顶升工艺形成取排水口，垂直顶升施工需要在主隧洞内(盾构隧道内)预留顶升孔，然后采用闷顶的方式将预制好的立管管节从顶升孔顶出至海底泥面以上。大断面隧洞中的垂直顶升工艺技术较为成熟，但隧洞直径2m～3m的小断面隧洞施工垂直顶升难度极大，隧洞内开孔对隧洞结构安全难以评估，使得现有的核电厂取排水结构存在施工难度大，风险高，且会造成盾构机无法回收，盾构机埋弃海底又会引起资源浪费，增大工程造价的问题。

技术实现思路

1、本发明通过提供一种核电厂取排水结构及施工方法，解决现有的核电厂取排水结构存在施工难度大，风险高，且会造成盾构机无法回收，盾构机埋弃海底又会引起资源浪费，增大工程造价的技术问题。

2、本发明采用的技术方案是：一种核电厂取排水结构，包括挡水钢筒、埋设在海床中的沉箱和用于与核电厂取排水装置连通的盾构隧道，所述沉箱的一个侧面上设置有盾构机接收端墙，所述盾构机接收端墙用于盾构机穿入所述沉箱内，使所述盾构隧道连通至所述沉箱内；

3、所述沉箱的顶端开设有吊装口用于将穿入所述沉箱内的所述盾构机吊出；

4、所述吊装口处设置有盖板，所述盖板用于在所述盾构机吊出后封闭所述吊装口；

5、所述盖板的顶端设置有至少一个连通所述沉箱内部的安装口，所述安装口用于安装取排水头部；

6、所述挡水钢筒的底端与所述沉箱的顶端可拆卸地固定连接，所述挡水钢筒的顶端延伸至海平面上方的高度不小于预设高度，所述挡水钢筒用于防止海水进入所述沉箱内。

7、通过设置所述沉箱和所述挡水钢筒，并在所述沉箱的顶端开设所述吊装口，使得穿入所述沉箱内的所述盾构机能够被吊出回收；通过使所述沉箱与所述盾构隧道连通，使得本发明所提供的核电厂取排水结构无需在所述盾构隧道内顶升立管，施工难度低，安全风险小；解决了现有的核电厂取排水结构存在施工难度大，风险高，且会造成盾构机无法回收，盾构机埋弃海底又会引起资源浪费，增大工程造价的技术问题。

8、而通过设置所述挡水钢筒，还能够使所述盾构隧道与所述沉箱的连通施工、所述盾构机的吊装回收、所述沉箱和所述盾构隧道的内部结构的施工过程中，均能够阻隔海水流入所述沉箱和所述盾构隧道的内部，提供干施工的施工条件。

9、进一步的，所述挡水钢筒的底端围绕在所述吊装口的四周，所述挡水钢筒的底端与所述沉箱的顶端之间设置有密封橡胶垫；所述挡水钢筒的底端与所述沉箱的顶端通过法兰盘螺栓连接。

10、进一步的，所述盖板的顶端设置有多个所述安装口；所述沉箱内设置有分隔结构，以将所述沉箱内的空间分隔为多个水流通道；每个所述水流通道均连通所述盾构隧道和至少一个所述安装口；

11、所述盾构隧道内沿其轴向铺设有多条取排水管道，所述取排水管道的数量与所述水流通道的数量一致，各所述取排水管道均一端与核电厂取排水装置连通，各所述取排水管道的另一端均伸入至所述沉箱内后，与不同的所述水流通道连通。

12、通过在所述盖板的顶端设置有多个所述安装口，并将所述沉箱内的空间分隔为多个连通所述盾构隧道和至少一个所述安装口的水流通道，在所述盾构隧道内沿其轴向铺设有多条取排水管道，并使各所述取排水管道均一端与核电厂取排水装置连通，各所述取排水管道的另一端均伸入至所述沉箱内后，与不同的所述水流通道连通；可以使各个所述取排水管道分别用于核电厂的各设备的取排水，避免了常规的一机一洞形式需要施工多条取排水隧洞来配合核电厂的各设备而使得工程量增大，节省了工程量，降低了在盾构隧道内施工时间，施工安全性高；而通过将多个取排水隧洞整合于一个所述盾构隧道内，用海面积小，减小了对海域的影响；也避免了将多台盾构机埋弃于海底引起资源浪费，增大工程造价的技术问题。

13、进一步的，所述沉箱的一侧设置有用于连通所述沉箱内外的进水阀门。

14、通过设置所述进水阀门，即可在将所述沉箱自海平面沉落至海底的设计位置时，能够通过所述进水阀门向所述沉箱内灌水，使所述沉箱能够下沉。

15、进一步的，所述盾构隧道的第一端面穿入所述盾构机接收端墙，直至与所述盾构机接收端墙的内壁齐平；所述第一端面上沿所述盾构隧道的周向浇筑有洞门环梁。

16、进一步的，所述沉箱采用混凝土制成，所述盾构机接收端墙内设置有玻璃纤维筋及洞门防水装置。

17、基于本发明所提供的一种核电厂取排水结构，本发明还提供了一种核电厂取排水结构的施工方法，包括以下步骤：

18、步骤1：组装沉箱和挡水钢筒；

19、步骤2：将所述沉箱埋设在海床中；

20、步骤3：进行盾构隧道与所述沉箱的连接施工；

21、步骤4：盾构机穿过盾构机接收端墙进入所述沉箱的内部后，将所述盾构机自所述沉箱的顶端的吊装口和所述挡水钢筒的内腔吊出回收；

22、步骤5：进行所述沉箱的内部结构施工；

23、步骤6：在所述吊装口处安装盖板；

24、步骤7：在所述盖板的顶端的安装口处安装取排水头部，拆除所述挡水钢筒。

25、进一步的，在所述步骤1中，预制沉箱，组装所述沉箱和挡水钢筒的具体方法包括：

26、采用混凝土预制所述沉箱，在所述沉箱的顶端预留所述吊装口，在所述沉箱的一侧设置盾构机接收端墙，在所述盾构机接收端墙内设置玻璃纤维筋及洞门防水装置；

27、所述沉箱预制完成后，将所述挡水钢筒的底端与所述沉箱的顶端通过法兰盘螺栓连接，并在所述挡水钢筒的底端与所述沉箱的顶端之间设置密封橡胶垫，所述挡水钢筒的高度能够在所述沉箱埋设在海床中后，所述挡水钢筒的顶端延伸至海平面上方的高度不小于预设高度。

28、进一步的，所述步骤2包括以下子步骤：

29、s201：在海床上的预设位置开挖基床，在所述基床的四周按照预设坡比放坡；

30、s202：在所述基床开挖至预设深度后，通过水下抛石在所述基床的底部铺设垫层，使所述沉箱沉落至所述垫层上时，所述沉箱的顶部高出海床面；

31、s203：将所述沉箱运输至所述基床所在海域，通过设置在所述沉箱一侧的进水阀门往所述沉箱内灌水，使所述沉箱沉落至所述垫层上；

32、s204对所述沉箱的沉落位置进行检测判断，若判断所述沉箱的沉落位置合格，则转入子步骤s206，若判断所述沉箱的沉落位置不合格，则转入子步骤s205；

33、s205：将所述沉箱内的海水抽出，使所述沉箱起浮后，再通过设置在所述进水阀门往所述沉箱内灌水，使所述沉箱再次沉落至所述垫层上后，返回子步骤s204；

34、s206：往所述沉箱内填料，以增大所述沉箱的配重；以防止所述沉箱随涨潮而浮起，增加所述沉箱抗波浪、水流的稳定性。

35、s207：对所述沉箱四周与所述基床的边坡之间的空间进行砂土回填，形成回填层，并使所述回填层的顶部标高与海床面的标高相同；

36、s208：在所述回填层的顶部绕所述沉箱的四周设置抛石反压体。

37、其中，在所述子步骤s207中，回填时应两侧对称回填，避免因一侧填土过高挤压所述沉箱造成所述沉箱偏位。

38、进一步的，在所述子步骤s208中，在所述抛石反压体的外周采用扭王字块回填压重。

39、进一步的，所述步骤3包括以下子步骤：

40、s301：将所述沉箱内的海水全部抽出；

41、s302：盾构机自陆域始发井始发至所述沉箱的盾构机接收端墙外，构建与核电厂取排水装置连通的盾构隧道；

42、s303：所述盾构机继续掘进破开所述盾构机接收端墙，使所述盾构机所构筑的所述盾构隧道的第一端面穿入所述盾构机接收端墙，直至与所述盾构机接收端墙的内壁齐平；再通过所述盾构机的盾尾对盾构隧道的管片的外周和所述沉箱的侧壁之间的缝隙注浆充填密实后，使所述盾构机整体穿过所述盾构机接收端墙进入所述沉箱的内部。

43、在一个技术方案中，在所述步骤5中，进行所述沉箱的内部结构施工，并进行所述盾构隧道的内部结构施工；

44、在所述步骤6中，在所述吊装口处安装盖板，并在所述盖板上设置多个安装口。

45、在另一个技术方案中，所述步骤6包括以下子步骤：

46、s601：在所述吊装口处安装盖板，并在所述盖板上设置多个安装口；

47、s602：在所述盖板的顶端的每个安装口处均安装上闷板，以封闭各所述安装口；

48、所述步骤7包括以下子步骤：

49、s701：拆除所述挡水钢筒；

50、s702：进行所述盾构隧道的内部结构施工；

51、s703：拆除各所述闷板后，在所述盖板的顶端的每个安装口处均安装上取排水头部。

52、其中，通过盾构机的陆域始发井或核电厂取排水装置向所述沉箱内灌入海水，使所述沉箱的内部充满海水；即可避免因所述沉箱内外的压差，而无法拆除所述闷板。

53、其中，所述沉箱的内部结构施工的具体方法包括：在所述盾构隧道穿入所述盾构机接收端墙，直至与所述盾构机接收端墙的内壁齐平的第一端面上沿所述盾构隧道的周向浇筑洞门环梁，并对所述洞门环梁与所述沉箱的内壁之间的空隙进行注浆填充后；在所述沉箱内设置分隔结构，以将所述沉箱内的空间分隔为多个水流通道；使每个所述水流通道均连通所述盾构隧道和所述吊装口。

54、其中，所述盾构隧道的内部结构施工的具体方法包括：在所述盾构隧道内铺设多条取排水管道，所述取排水管道的铺设数量与所述水流通道的设置数量一致；使各所述取排水管道均一端与核电厂取排水装置连通，各所述取排水管道的另一端均伸入至所述沉箱内与不同的所述水流通道连通后；再采用轻质泡沫混凝土对所述盾构隧道内各所述取排水管道之间的空隙进行填充。

55、通过本发明所提供的齿轮箱扭疲试验系统及试验方法，至少具有如下技术效果或优点：

56、1、通过设置所述沉箱和所述挡水钢筒，并在所述沉箱的顶端开设所述吊装口，使得穿入所述沉箱内的所述盾构机能够被吊出回收；通过使所述沉箱与所述盾构隧道连通，使得本发明所提供的核电厂取排水结构无需在所述盾构隧道内顶升立管，施工难度低，安全风险小；解决了现有的核电厂取排水结构存在施工难度大，风险高，且会造成盾构机无法回收，盾构机埋弃海底又会引起资源浪费，增大工程造价的技术问题。

57、2、而通过设置所述挡水钢筒，还能够使所述盾构隧道与所述沉箱的连通施工、所述盾构机的吊装回收、所述沉箱和所述盾构隧道的内部结构的施工过程中，均能够阻隔海水流入所述沉箱和所述盾构隧道的内部，提供干施工的施工条件。