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[摘 要]阳江核电站1-6#排水隧洞出口水下明渠位于广东阳江东侧临海，面临海况复杂、水下孤石较多、大型船只难于靠近等施工困难，为了按期完成，施工中采取了利用水下浮箱平台钻孔爆破较为先进的爆破开挖技术。
[关键词]电站出海口；水下明渠；浮箱平台；钻爆开挖；技术应用
中图分类号：TV542 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0352-01
一、工程概况
阳江核电厂厂址位于广东省阳江市东南方约35公里处东平镇环沙村，地处北津港湾的东南部。核电站设置有6条排水隧洞，隧洞的总体布置为一机一洞形式。从南往东，依次编为1#～6#机组循环排水隧洞，隧洞出口末端布置有水下明渠段。
水下明渠设计底宽4.6m、底标高▽-8.0m，基岩按1：0.7放坡，覆盖层按1：1.5放坡。为达到设计效果，将开挖底宽放宽至6.0m，钻孔底标高▽-9.0m，两侧边坡自然放坡，清除坡顶10m范围内松散层防止回淤。1#-6#水下明渠开挖长度分别为148m、136m、97m、70m、96m、159.8m。
二、施工难点
2.1、工程量小，施工资源难组织。
开挖工程量较小（约30000立方），加上专业设备紧缺，专业队伍均不愿意进场施工，此条件是主要组织难点。
2.2、隧洞出海口风高浪急、礁石参差密、海水深度较浅（3～7m），施工难度大
排水隧洞出海口属于外海，由于周围没有遮挡物长期处于风急浪高的环境下，风浪造成小型船舶定位钻孔困难；再者出水明渠范围礁石密布，不适合大型船舶停靠施工，此客观条件是主要施工难点。
三、施工总体部署
3.1 施工部署
出海口水下明渠开挖分三阶段施工，依次分别对1#2#机组3#4#机组5#6#机组出口水下明渠开挖，开挖前先对覆盖层清渣；之后利用自制的浮箱钻孔平台钻孔爆破。开挖全部采用从远端至近端的顺序。投入主要设备：水上开挖船1艘、开底船1艘、锚艇1艘、钻孔浮箱平台1座（配25立方高风压空压机3台，改进型地质钻4台）。
利用自制的浮箱钻孔平台是开挖的重点和难点。
3.2 施工流程
出口水下明渠开挖施工流程：清渣→钻孔平台及配套设备到场→拼装下水→拖带至施工区域→测量定位→落下支腿→上升平台→钻机定位→钻孔→验收→装药→联网→下降平台→拖离爆破警戒区→起爆→下一循环施工→水下开挖→初验收→报检（不合格，再次利用平台钻爆清碴）→挖机水下清渣→扫海测量验收。
四、钻孔平台设计加工方案
4.1 浮箱结构设计
根据浮箱平台功用及明渠爆破宽度为6m的情况，平台中间设6.5m×10.5m方框空洞，作为每节段可施工10m的钻孔作业方位。方框外围为矩形浮箱、浮箱断面为2m×1.8m。考虑运输因素，浮箱设计分成四组小浮箱，长度分别为10m和11.44m。
浮箱及平台平面总尺寸为10.5m×14.5m。整个平台分为浮箱平台和支腿升降两个体系，浮箱采用10mm厚钢板加工、布置在明渠单节段爆破范围的四周，浮箱顶面采用钢板全封闭，避免雨水或海浪进入浮箱引发沉没事故。浮箱内部采用钢板每隔1.5m设1道隔板形成多舱浮箱，以达到浮箱加固和避免浮箱渗漏不致引起整个浮箱进水的目的。平台和支腿以升降系统连接，支腿通过浮箱高度范围以支腿穿过焊接在浮箱上的套管采用滑动连接。以加长支腿固定长度和防止浮箱倾翻。
4.2 浮箱伸缩支腿平台重量计算
4.2.1平台构件重量计算
重量小计：90.001 t
4.2.2作业配置重量计算
（1） 作业人员：G=10人×75 kg/人=0.75t
（2） 改装型地质钻机及配件：G=4台×1.2t/台=4.8t
（3） 柴油发电机25kw/h：1台。G=1.2t
（4） 操作平台铺板：G=68.25m2×0.04m×500kg/ m3=1.365 t
（5） 其它：G=0.5t
作业配置重量小计：8.615 t
所有平台及作业配置重量合计：
90.001 t+8.615 t=98.616t
4.2.3浮箱排水重量计算
浮箱高度1.8m，宽度2m，呈中空矩形布置。
浮箱全部没入排水重量为：
（1.8×2×11.44×2+1.8×2×10×2）×1.025=158.23t
② 浮箱吃水1.3m、露出水面0.5m时排水重量：
（2×1.3×11.44×2+2×1.3×10×2） ×1.025=114.275t>98.616t，即能承载浮船体系全部重量98.616t且有一定高度空间，浮力满足承载要求。
4.3 浮箱平台平台定位、升降时的安全措施
本浮箱平台方案升降系统采用液压系统实现，且每个支腿采用双油缸伸缩控制，从而保证升降时平台的平稳性。每个油缸可同时控制又可独立控制，保证置换销孔时每个支腿至少有一个油缸支撑，确保浮箱平台不会出现意外下坠；平台就位后通过液压伸缩系统将四角支腿深入海底，并将平台升离至海面设定高度，并将工作平台调整水平，然后调整固定定位千斤锁死平台位置高度，防止平台因液压系统原因出现晃动。
4.4 浮箱平台锚泊系统配置方案
浮箱平台锚泊系统采用双八字锚泊配置方案，靠近海岸一边的八字锚固在岸上的定位桩，远端则锚固于海底。
五、施工方案
采用方形多舱浮箱+液压伸缩方形钢管600mm*600mm支腿平台，直接在浮箱上制作作业平台，利用1艘锚艇牵引+4条锚缆系统在海上移动，解决大船无法进入作业问题；平台到达大致钻爆位置后，通过缩放四角缆绳将平台大致定位，其定位精度要求控制在50cm以内，以满足在浮箱中间方框内能够进行明渠宽度范围所有钻孔作业，钻孔准确位置通过调节钻机位置进行精确定位。平台就位后将四角支腿深入海底，每个支腿制作时设置升降系统将平台支撑在海底，解决船只漂浮摇摆无法钻孔的问题。
整个平台分成两个体系：作业平台和支腿升降体系，作业平台与浮箱为一整体，靠浮箱移动、靠伸缩支腿稳固，每个支腿设升降系统达到伸缩支腿升降平台体系的目的；作业平台靠支腿稳固后、顶升支腿将平台 （浮箱）系统提升一定高度减小风浪冲击浮箱造成平台摇晃，浮箱提升高度视风浪情况而定，顶伸系统设计达到最大限度可将浮箱系统完全提离水面以上。正常作业时平台高度保持在水面以上2.0m。
5.1 浮箱平台制作
浮箱平台的制作由专业船舶制作公司设计、加工，以确保浮箱平台的结构、升降功能、专业性能满足相关要求。
5.2 浮箱平台入海
浮箱平台加工完成后，各性能均满足使用要求后用码头的600t吊机直接吊装下海。
5.3 浮箱平臺的维护、使用
浮箱平台在海上作业和移动时靠收放四条缆绳和专门配置的锚艇配合进行。明渠作业完成后，将浮箱移至靠岸附近，下锚固定在规定位置。为防止型钢结构在海里快速腐蚀，加工时采用专门用于造船钢材，加工完成后在平台表面涂刷防锈漆以减缓结构腐蚀。
平台在海面停靠稳固后，利用平台上的地质钻机及岸边的空压机风动钻爆破孔，之后装药联线水下爆破；每次爆破前浮箱平台转移至安全位置。后续重复类似开挖工序依次爆破。
通过以上方案的实施，在保证安全的前提下，圆满完成了阳江核电站排水隧洞长700余米水下明渠的钻爆开挖，为核电类似工程提供了参考方案。
[关键词]电站出海口；水下明渠；浮箱平台；钻爆开挖；技术应用
中图分类号：TV542 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0352-01
一、工程概况
阳江核电厂厂址位于广东省阳江市东南方约35公里处东平镇环沙村，地处北津港湾的东南部。核电站设置有6条排水隧洞，隧洞的总体布置为一机一洞形式。从南往东，依次编为1#～6#机组循环排水隧洞，隧洞出口末端布置有水下明渠段。
水下明渠设计底宽4.6m、底标高▽-8.0m，基岩按1：0.7放坡，覆盖层按1：1.5放坡。为达到设计效果，将开挖底宽放宽至6.0m，钻孔底标高▽-9.0m，两侧边坡自然放坡，清除坡顶10m范围内松散层防止回淤。1#-6#水下明渠开挖长度分别为148m、136m、97m、70m、96m、159.8m。
二、施工难点
2.1、工程量小，施工资源难组织。
开挖工程量较小（约30000立方），加上专业设备紧缺，专业队伍均不愿意进场施工，此条件是主要组织难点。
2.2、隧洞出海口风高浪急、礁石参差密、海水深度较浅（3～7m），施工难度大
排水隧洞出海口属于外海，由于周围没有遮挡物长期处于风急浪高的环境下，风浪造成小型船舶定位钻孔困难；再者出水明渠范围礁石密布，不适合大型船舶停靠施工，此客观条件是主要施工难点。
三、施工总体部署
3.1 施工部署
出海口水下明渠开挖分三阶段施工，依次分别对1#2#机组3#4#机组5#6#机组出口水下明渠开挖，开挖前先对覆盖层清渣；之后利用自制的浮箱钻孔平台钻孔爆破。开挖全部采用从远端至近端的顺序。投入主要设备：水上开挖船1艘、开底船1艘、锚艇1艘、钻孔浮箱平台1座（配25立方高风压空压机3台，改进型地质钻4台）。
利用自制的浮箱钻孔平台是开挖的重点和难点。
3.2 施工流程
出口水下明渠开挖施工流程：清渣→钻孔平台及配套设备到场→拼装下水→拖带至施工区域→测量定位→落下支腿→上升平台→钻机定位→钻孔→验收→装药→联网→下降平台→拖离爆破警戒区→起爆→下一循环施工→水下开挖→初验收→报检（不合格，再次利用平台钻爆清碴）→挖机水下清渣→扫海测量验收。
四、钻孔平台设计加工方案
4.1 浮箱结构设计
根据浮箱平台功用及明渠爆破宽度为6m的情况，平台中间设6.5m×10.5m方框空洞，作为每节段可施工10m的钻孔作业方位。方框外围为矩形浮箱、浮箱断面为2m×1.8m。考虑运输因素，浮箱设计分成四组小浮箱，长度分别为10m和11.44m。
浮箱及平台平面总尺寸为10.5m×14.5m。整个平台分为浮箱平台和支腿升降两个体系，浮箱采用10mm厚钢板加工、布置在明渠单节段爆破范围的四周，浮箱顶面采用钢板全封闭，避免雨水或海浪进入浮箱引发沉没事故。浮箱内部采用钢板每隔1.5m设1道隔板形成多舱浮箱，以达到浮箱加固和避免浮箱渗漏不致引起整个浮箱进水的目的。平台和支腿以升降系统连接，支腿通过浮箱高度范围以支腿穿过焊接在浮箱上的套管采用滑动连接。以加长支腿固定长度和防止浮箱倾翻。
4.2 浮箱伸缩支腿平台重量计算
4.2.1平台构件重量计算
重量小计：90.001 t
4.2.2作业配置重量计算
（1） 作业人员：G=10人×75 kg/人=0.75t
（2） 改装型地质钻机及配件：G=4台×1.2t/台=4.8t
（3） 柴油发电机25kw/h：1台。G=1.2t
（4） 操作平台铺板：G=68.25m2×0.04m×500kg/ m3=1.365 t
（5） 其它：G=0.5t
作业配置重量小计：8.615 t
所有平台及作业配置重量合计：
90.001 t+8.615 t=98.616t
4.2.3浮箱排水重量计算
浮箱高度1.8m，宽度2m，呈中空矩形布置。
浮箱全部没入排水重量为：
（1.8×2×11.44×2+1.8×2×10×2）×1.025=158.23t
② 浮箱吃水1.3m、露出水面0.5m时排水重量：
（2×1.3×11.44×2+2×1.3×10×2） ×1.025=114.275t>98.616t，即能承载浮船体系全部重量98.616t且有一定高度空间，浮力满足承载要求。
4.3 浮箱平台平台定位、升降时的安全措施
本浮箱平台方案升降系统采用液压系统实现，且每个支腿采用双油缸伸缩控制，从而保证升降时平台的平稳性。每个油缸可同时控制又可独立控制，保证置换销孔时每个支腿至少有一个油缸支撑，确保浮箱平台不会出现意外下坠；平台就位后通过液压伸缩系统将四角支腿深入海底，并将平台升离至海面设定高度，并将工作平台调整水平，然后调整固定定位千斤锁死平台位置高度，防止平台因液压系统原因出现晃动。
4.4 浮箱平台锚泊系统配置方案
浮箱平台锚泊系统采用双八字锚泊配置方案，靠近海岸一边的八字锚固在岸上的定位桩，远端则锚固于海底。
五、施工方案
采用方形多舱浮箱+液压伸缩方形钢管600mm*600mm支腿平台，直接在浮箱上制作作业平台，利用1艘锚艇牵引+4条锚缆系统在海上移动，解决大船无法进入作业问题；平台到达大致钻爆位置后，通过缩放四角缆绳将平台大致定位，其定位精度要求控制在50cm以内，以满足在浮箱中间方框内能够进行明渠宽度范围所有钻孔作业，钻孔准确位置通过调节钻机位置进行精确定位。平台就位后将四角支腿深入海底，每个支腿制作时设置升降系统将平台支撑在海底，解决船只漂浮摇摆无法钻孔的问题。
整个平台分成两个体系：作业平台和支腿升降体系，作业平台与浮箱为一整体，靠浮箱移动、靠伸缩支腿稳固，每个支腿设升降系统达到伸缩支腿升降平台体系的目的；作业平台靠支腿稳固后、顶升支腿将平台 （浮箱）系统提升一定高度减小风浪冲击浮箱造成平台摇晃，浮箱提升高度视风浪情况而定，顶伸系统设计达到最大限度可将浮箱系统完全提离水面以上。正常作业时平台高度保持在水面以上2.0m。
5.1 浮箱平台制作
浮箱平台的制作由专业船舶制作公司设计、加工，以确保浮箱平台的结构、升降功能、专业性能满足相关要求。
5.2 浮箱平台入海
浮箱平台加工完成后，各性能均满足使用要求后用码头的600t吊机直接吊装下海。
5.3 浮箱平臺的维护、使用
浮箱平台在海上作业和移动时靠收放四条缆绳和专门配置的锚艇配合进行。明渠作业完成后，将浮箱移至靠岸附近，下锚固定在规定位置。为防止型钢结构在海里快速腐蚀，加工时采用专门用于造船钢材，加工完成后在平台表面涂刷防锈漆以减缓结构腐蚀。
平台在海面停靠稳固后，利用平台上的地质钻机及岸边的空压机风动钻爆破孔，之后装药联线水下爆破；每次爆破前浮箱平台转移至安全位置。后续重复类似开挖工序依次爆破。
通过以上方案的实施，在保证安全的前提下，圆满完成了阳江核电站排水隧洞长700余米水下明渠的钻爆开挖，为核电类似工程提供了参考方案。