取水結(jié)構(gòu)是LNG(液化天然氣)接收站重要的組成部分。通常情況下，取水泵房不僅要給 LNG 氣化器供水，還要提供廠區(qū)消防用水。

取水區(qū)域平面布置本著有利生產(chǎn)、便于管理、節(jié)約用地、經(jīng)濟(jì)合理的原則，結(jié)合建設(shè)場地的具體情況進(jìn)行總平面布置,并嚴(yán)格遵守國家現(xiàn)行的規(guī)劃、防火、防爆、安全等規(guī)程、規(guī)范以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

取水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮到當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，氣候條件等，在利用地方材料和資源的同時(shí)，積極合理地采用新技術(shù)，新材料，新結(jié)構(gòu)，努力做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全適用。設(shè)計(jì)時(shí)需認(rèn)真進(jìn)行方案比較，選擇合理方案。

目前應(yīng)用較多的取水結(jié)構(gòu)有沉箱、沉井、現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)(大開挖方法施工)。下面列舉三個(gè)工程實(shí)例來說明每種結(jié)構(gòu)的適用條件及各自的特點(diǎn)。

取水結(jié)構(gòu)采用沉箱的案例

漳州LNG 擬建場地位于福建省漳州龍海市隆教多流會(huì)村興古灣，該海區(qū)位處福建南部沿海丘陵地帶，地貌類型復(fù)雜，整個(gè)海岸岬角與海坳相間，岸線蜿蜒曲折基巖海岸現(xiàn)代海蝕作用較弱，海岸相對穩(wěn)定。場地地處水下岸坡帶,近岸局部地段為潮間帶。海底地面標(biāo)高約5.1~-17.30m(根據(jù)鉆孔標(biāo)高):地形總體由北向南由岸側(cè)向海側(cè)逐漸變深。

根據(jù)本次勘探揭露的各巖、土層的地質(zhì)時(shí)代、成因類型、埋藏深度、空間分布發(fā)育規(guī)律、物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及工程地質(zhì)特征，將場地地層自上而下劃分為3個(gè)大層及其相應(yīng)的亞層。各巖、土層的工程地質(zhì)特征分述如下:

Ⅵ 全風(fēng)化層:

灰綠色或灰白色，濕，密實(shí)。原巖結(jié)構(gòu)完全破壞，已經(jīng)風(fēng)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(fēng)化層母巖為花崗巖，在24孔揭露的全風(fēng)化層母巖為火山熔巖。該層在場地內(nèi)，僅在Z2和24 孔有揭露，其余孔未見發(fā)育。頂板標(biāo)高一般為4.8~-4.9m，厚度一般為0.4~0.8m。實(shí)測標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)一般為 43擊。

W1散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖:

褐黃色為主,密實(shí)。原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，風(fēng)化嚴(yán)重，大部分已風(fēng)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，巖芯具散體狀結(jié)構(gòu)。該層在勘察區(qū)分布較少,僅在21和25 孔有揭示，頂板標(biāo)高一般為-5.5~-5.6m,厚度一般為 0.4~0.8m。實(shí)測標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)一般為>50擊。

Ⅶ2碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖:

灰黃色為主，硬。原巖結(jié)構(gòu)較清晰，風(fēng)化較嚴(yán)重，大部分已鳳化成碎塊狀，局部為砂礫狀，手掰可沿裂隙面破碎，巖芯具碎裂狀結(jié)構(gòu)。該層在勘察區(qū)分布較少，僅在 22、24 和25 孔有揭示，頂板標(biāo)高一般為-4.3~5.9m，厚度一般為 0.4~0.6m。

Ⅷ1中等風(fēng)化火山碎屑巖:

灰黑色，硬。由部分風(fēng)化的長石、石英及火山碎屑等組成，巖石敲擊聲啞，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯較破碎，呈柱狀、碎塊狀，局部呈長柱狀，巖石表面有孔洞。該層僅在 Z4、28、pZ2和 pZ3 有揭示，厚度未揭穿，頂板標(biāo)高一般為-4.3~-8.8m，揭示厚度為 2.4~5.1m。巖體基本質(zhì)量等級為I級，局部為級。Ⅷ2中等風(fēng)化花崗巖:

灰白色，堅(jiān)硬。主要成分為長石、石英、及云母，原巖結(jié)構(gòu)清晰，節(jié)理裂隙不發(fā)育，局部較發(fā)育，沿裂隙面見有風(fēng)化痕跡和鐵錳質(zhì)浸染痕跡，錘擊聲較脆:金剛石鉆進(jìn)緩慢，巖芯多呈短柱、長柱狀。該層在擬建區(qū)域大部分鉆孔有揭示，頂板標(biāo)高一般為-4.3~-6.7m，層厚均未揭穿，已揭示厚度一般為4.0~6.5m。巖體基本質(zhì)量等級為Ⅱ 級。

結(jié)合工程區(qū)域的地形、地質(zhì)和水文等自然條件，對雞屎礁東、西兩側(cè)的建設(shè)條件作了比較，鑒于雞屎礁西側(cè)港池范圍巖面埋深較淺，存在較大炸礁量，故將工程位置選擇在雞屎礁以東。

整個(gè)廠區(qū)圍海造地而成，擬建取水口位于漳州LNG接收站南護(hù)岸，取水結(jié)構(gòu)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(jīng)展開，當(dāng)時(shí)廠區(qū)正在進(jìn)行護(hù)岸的拋填工作，為了節(jié)省工程造價(jià)，泵房采用沉箱結(jié)構(gòu)，取水結(jié)構(gòu)和填海造地工程相結(jié)合。前期在南護(hù)岸留出取水沉箱的施工通道，待沉箱安放之后護(hù)岸合攏,再回填該區(qū)域。取海水泵房零米標(biāo)高為8.80m底板底標(biāo)高-6.90m，室內(nèi)外高差為 300mm，泵房底部少量炸礁。取水沉箱頂標(biāo)高5.80m，預(yù)留 3m 接高，待廠區(qū)回填結(jié)束，有工作面以后再進(jìn)行現(xiàn)澆工作。本工程取水泵房位于 LNG 碼頭前沿，取水泵房應(yīng)用沉箱結(jié)構(gòu)，與填海造地工作相結(jié)合，避免了二次開挖，解決了碼頭前沿深基礎(chǔ)止水難的問題。

取水結(jié)構(gòu)采用沉井的案例

廣東珠海金灣LNG(液化天然氣)接收站位于珠海市，高欄島平排山海域，位于九豐 LPG(液化石油氣)碼頭南側(cè)，該區(qū)域規(guī)劃為危險(xiǎn)品作業(yè)區(qū)。碼頭水域開闊天然掩護(hù)條件較好，一般情況下風(fēng)浪較小，泥沙回淤強(qiáng)度較小。LNG 接收站的 ORV(開架式氣化器)的熱源為海水，因此 LNG 取排水工程是 LNG 接收站的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)組成部分,直接關(guān)系到ORV汽化工藝的正常運(yùn)行。場區(qū)位于濱海近岸地帶，海底標(biāo)高在-3.5~-6.0米之間,海底自岸線向海側(cè)緩緩降落傾斜。場地為淺海岸灘填石,強(qiáng)夯平整而成,東北面岸域?qū)儆诘蜕角鹆甑孛睬鹆觏敳繕?biāo)高約 90 米，相對高度約 50~80 米，臨海側(cè)丘陵坡度陡峭,可見基巖直接出露。海岸線經(jīng)開山填筑，形成寬約 30米，較為平坦的地帶，岸坡已筑有砌石護(hù)岸，并且大部分岸坡拋筑有扭王塊，岸坡穩(wěn)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(yù)壓方案。處理后地面平均標(biāo)高在6.0m 左右。接收站為圍海造地形成，整個(gè)廠區(qū)的拋石護(hù)岸及扭王塊防波護(hù)面施工基本完成,接收站廠區(qū)室外自然標(biāo)高為 7.50m在取海水泵房范圍內(nèi)回填中粗砂，中粗砂回填底面長度 X 寬度=110mX60m，回填沙區(qū)外邊界距離海堤軸線25m，從原海床回填至 3.450m 標(biāo)高，其上堆載開山石至標(biāo)高 10.750m 左右進(jìn)行堆載預(yù)壓。堆載預(yù)壓已經(jīng)完成。

取海水泵房零米標(biāo)高為7.750m，室內(nèi)外高差為250m，底板頂標(biāo)高-5.050me

取海水泵房各分部工程施工次序:砂墊層，沉井制作,下沉,封底,澆筑底板，地下二次結(jié)構(gòu)接高，澆筑頂板，其他設(shè)備基礎(chǔ)。

根據(jù)工程地質(zhì)和設(shè)計(jì)計(jì)算,沉井采用施工方法采用不排水法下沉，沉井分三次制作，第一節(jié)高磨4.3m，第二、三節(jié)高度 4.5m，一次下沉。沉井制作前必須將泵房區(qū)域在中粗砂之上花崗混合巖填石層(粒徑5~30cm，部分粒徑超過50cm)清除，將砂墊層回填至標(biāo)高-3.3m 并將區(qū)域整平、壓實(shí)，鋪設(shè)承墊術(shù)，砂墊層厚度，承墊木間距等應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況和制作重量經(jīng)計(jì)算確定，控制沉井制作的地基沉降,確保結(jié)構(gòu)安全沉井下沉前，應(yīng)對封底及底板接縫部位鑿毛處理。然后分節(jié)預(yù)制沉井，待井壁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，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(jī)械沖泥、吸泥機(jī)排出泥漿，同時(shí)向沉井中灌水，保證井內(nèi)水位高于井外水位1~2m，進(jìn)行不排水下沉。當(dāng)沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止挖土，清除井底浮泥，澆筑水下混凝土封底。封底混凝土最小廳度1500mm。施工過程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范進(jìn)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(shí)至少測量2次下沉速率和平面位置，接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)兩小時(shí)一次，當(dāng)下沉速率較快時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)觀測。如發(fā)現(xiàn)偏斜及位移時(shí)，應(yīng)及時(shí)糾正，正常下沉過程中，如四角控制點(diǎn)的高差>10cm，即要求糾偏，糾偏時(shí)以井內(nèi)挖土高差<1為宜，不得過大。刃腳下的土塞一定要控制好，因該土體被破壞極易產(chǎn)生涌土，所以挖靠井壁時(shí)，鍋底位置應(yīng)控制好，穩(wěn)定好井壁外圈土體，同時(shí)對井壁外圈流失的土體應(yīng)及時(shí)回填好。做好沉井下沉中的記錄工作，畫出下沉速率圖，并整理好與沉井下沉相對的關(guān)系圖，為終沉階段的施工提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)。沉井最大下沉速率不得大于50cm/d.

實(shí)際沉井下沉過程中，遇到了開山石抵住刃腳導(dǎo)致無法下沉的情況，此時(shí)要借助長臂挖掘機(jī)，清除塊石靠近西護(hù)岸一側(cè)局部出現(xiàn)了涌水涌砂，此時(shí)在西護(hù)岸側(cè)做止水帷幕，減小涌水量，保證沉井順利下沉。

本工程取水泵房采用沉井結(jié)構(gòu)，盡管在泵房區(qū)域回填了中粗砂，但實(shí)際下沉過程中還是遇到了開山石,所以做地質(zhì)勘查的時(shí)候，鉆孔應(yīng)盡量多的布置在隔墻上，避免刃腳下出現(xiàn)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(gè)取水區(qū)域的投資比例較小，安全適用。

取水結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的案例

深圳 LNG 接收站位于深圳東部大鵬灣的東北岸，深圳大鵬灣北岸迭福村，屬龍崗區(qū)大鵬鎮(zhèn)管轄。東北方向距大鵬鎮(zhèn)約 5km，西北方向距深圳市區(qū)約33km。

按照深圳 LNG 項(xiàng)目的總體規(guī)劃，海水取水口布置在港口碼頭棧橋的東南側(cè)海岸邊，此處地形特點(diǎn)是海岸陡峭，巖石山體下即為大鵬灣海域，水面以下海底坡度較大，在距海岸邊 170m 左右即為海域的深水區(qū)。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:由于LNG 接收站站址距離海濱有800m左右的距離，從海水取水首端至泵站約有1000m的距離，此段距離的輸水方式:從取水戽頭開始經(jīng)過186m 長的方涵式的引水方涵。引水方涵之后通過閘門井與輸水隧洞相銜接。海水通過輸水隧洞自流至LNG廠區(qū)內(nèi)，隧洞出口通過一座閘門井與泵房的前池相連，此前池為梯形封閉式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，前池的上游側(cè)與隧洞出口的溝道相接，前池的下游側(cè)與取水泵房銜接，其尺寸與泵房相匹配。

取水泵房頂標(biāo)高 4.808m，場地整平標(biāo)高 4.508m,泵房底板底標(biāo)高-8.584m，設(shè)計(jì)高水位2.28m，設(shè)計(jì)低水位0.35m。取水泵房采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，由于泵房區(qū)域地下水位較高，泵房地下結(jié)構(gòu)埋深較深，為保證泵房地下結(jié)構(gòu)施工，需在泵房地下結(jié)構(gòu)施工前，在泵房基坑周圍設(shè)置高壓噴射注漿止水帷幕墻止水。在止水帷幕墻施工完畢后即可進(jìn)行基坑開挖，開挖采用自然放坡式，開挖過程中采用坑內(nèi)周圍設(shè)置明溝加集水坑的降水。基坑開挖完畢后即可進(jìn)行泵房地下部分的土建施工，當(dāng)泵房地下部分的混凝土強(qiáng)度達(dá)到 100%時(shí)即可同時(shí)進(jìn)行基坑回填、泵房上部土建結(jié)構(gòu)的施工及設(shè)備安裝。

本工程取水泵房距離海岸線 800米左右，場地從上到下土層為雜填土、含有機(jī)質(zhì)粉砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土含卵石礫砂、強(qiáng)風(fēng)化中粒花崗巖，泵房底板落在含卵石礫砂和強(qiáng)風(fēng)化中粒花崗巖上,采用了先做止水帷幕，再開挖的方式，泵房本體為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，工藝簡單，難度集中在深 13m 多的基坑施工和基坑排水上。

結(jié)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(shè)計(jì)工作應(yīng)盡早開展，因?yàn)槿∷Y(jié)構(gòu)的選擇受場地現(xiàn)狀的限制。如果場區(qū)需要填海造地形成，那么取水泵房可以選擇沉箱結(jié)構(gòu)，和填海造地工程結(jié)合，利用防波堤或者護(hù)岸的施工船舶，在早期就把沉箱安放就位，后期接高，做上部結(jié)構(gòu)和設(shè)備基礎(chǔ):如果場區(qū)已經(jīng)形成，滿足沉井施工的條件，首選沉井結(jié)構(gòu):如果泵房離岸較遠(yuǎn)，可以通過施工措施降低基坑內(nèi)的地下水位，可以選擇現(xiàn)澆結(jié)構(gòu):如果是在岸邊，想要制造干施工的條件做現(xiàn)澆泵房，可以通過臨時(shí)圍堰的方式，但圍堰的工程造價(jià)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(gè)工程實(shí)例介紹了不同取水結(jié)構(gòu)的適用情況，現(xiàn)實(shí)工程中，沉箱和沉井應(yīng)用較多，施工技術(shù)成熟，安全可靠，節(jié)約投資，對類似工程具有普遍的參考借鑒意義。