溧陽抽水蓄能電站蝸殼保壓混凝土施工技術(shù)

景 立 建，　楊 愛 霞

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都　610066)

溧陽抽水蓄能電站蝸殼保壓混凝土施工技術(shù)

景 立 建，楊 愛 霞

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都610066)

摘要：溧陽抽水蓄能電站發(fā)電廠房為地下廠房，作業(yè)空間受限，其中主機(jī)間二期混凝土施工是其關(guān)鍵核心。如何保證蝸殼保壓混凝土澆筑密實(shí)并滿足設(shè)計(jì)要求是施工中的重點(diǎn)、難點(diǎn)。陰角自密實(shí)混凝土施工技術(shù)研究與應(yīng)用達(dá)到了預(yù)期效果，為后續(xù)施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。闡述了該項(xiàng)施工技術(shù)的實(shí)施過程。

關(guān)鍵詞：溧陽抽水蓄能電站；蝸殼保壓；自密實(shí)混凝土；技術(shù)研究；應(yīng)用

1工程概述

江蘇溧陽抽水蓄能電站共安裝6臺(tái)單機(jī)容量為250 MW的混流可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1 500 MW。座環(huán)由上環(huán)板、下環(huán)板、固定導(dǎo)葉及下法蘭構(gòu)成，上、下環(huán)板通過固定導(dǎo)葉連接在一起，由于運(yùn)輸條件的限制，座環(huán)及蝸殼分兩瓣運(yùn)至工地在安裝間組裝，蝸殼共有21節(jié)、分八部分組成，第6節(jié)和第16節(jié)為湊合節(jié)，第3-5與17-21共8小節(jié)同座環(huán)-X軸側(cè)為一個(gè)整體，第7-15共9節(jié)同座環(huán)+X軸側(cè)為一個(gè)整體，蝸殼第一、第二節(jié)和蝸殼進(jìn)口段第一、第二節(jié)為四個(gè)單節(jié)。地下廠房主要由主廠房、主變洞和尾閘室組成，其中主廠房由主機(jī)間、安裝間和副廠房組成；主機(jī)間自下而上分為錐管層、蝸殼層、水輪機(jī)層、母線層、電動(dòng)發(fā)電機(jī)層，主機(jī)間廠橫23.2 m，廠縱161 m，電動(dòng)發(fā)電機(jī)層樓板高程為-41.5 m，錐管層高程在-59.6 m以上，其 中 自 高 程-59.6～

-53.5 m部位為蝸殼保壓混凝土。

2蝸殼設(shè)計(jì)參數(shù)及研究對(duì)象

2.1設(shè)計(jì)參數(shù)

蝸殼中心安裝高程為-57 m，進(jìn)口直徑為(內(nèi)徑)3 050 mm,座環(huán)高1 050 mm,內(nèi)徑6 070 mm,座環(huán)材質(zhì)為Q345R-Z35，上、下過渡段和蝸殼材質(zhì)為B610CF，單臺(tái)座環(huán)、蝸殼重量為148.36 t；水輪機(jī)工況額定水頭為259 m。

2.2研究對(duì)象

蝸殼在機(jī)組運(yùn)行時(shí)承擔(dān)高速旋轉(zhuǎn)水流產(chǎn)生的作用力，其二期外包混凝土澆筑及陰角部位填充密實(shí)度為重點(diǎn)研究對(duì)象。充水保壓澆筑蝸殼外包二期混凝土的過程是利用悶頭及內(nèi)密封環(huán)封閉蝸殼、充水加壓使蝸殼預(yù)先微膨脹、維持內(nèi)部水壓并保壓澆筑外包混凝土，澆筑完成待后續(xù)灌漿完畢滿足標(biāo)準(zhǔn)后放水泄壓，泄壓后蝸殼微收縮將與混凝土之間產(chǎn)生一定間隙，此空間為保障蝸殼在運(yùn)行期間水頭作用下微膨脹所需的空間，可避免其產(chǎn)生破壞。

3施工難點(diǎn)分析

3.1蝸殼保壓鋼筋安裝困難

蝸殼鋼筋隨其直徑漸變，制作后標(biāo)示分類，蝸殼保壓狀態(tài)下鋼筋的安裝受其空間及條件因素的限制，蝸殼底部及支墩之間空間狹小，鋼筋安裝困難，保護(hù)層難以控制，并且要保障蝸殼本身不被電焊傷害。

3.2蝸殼陰角部位填充密實(shí)難度大

蝸殼安裝完成后，蝸殼與座環(huán)下部連接處的陰角部位(反弧區(qū))因高出蝸殼下底線，加之此處鋼筋及埋件埋管較多，混凝土澆筑飽滿較為困難。

4蝸殼保壓混凝土施工技術(shù)研究與應(yīng)用

4.1蝸殼保壓固定

蝸殼封閉后充水加壓也可作為實(shí)驗(yàn)及檢查焊縫質(zhì)量的一種措施。該機(jī)組蝸殼充水保壓值為1.75 MPa,采用加壓泵加壓后觀測(cè)。蝸殼安裝完畢且鋼支座固定后，再利用一期混凝土表面一周預(yù)先埋設(shè)均布的11個(gè)地錨拉緊固定，防止其在第一層混凝土澆筑時(shí)發(fā)生抬動(dòng)，待第二層混凝土澆筑前，需將周邊11個(gè)蝸殼地錨割除并且表面需做處理，防止影響之后蝸殼泄壓收縮與混凝土之間的間隙。

4.2灌漿管路的布置

座環(huán)蝸殼下部陰角的回填灌漿系統(tǒng)包括四套進(jìn)回漿管路(其中各兩套在±Y、±X軸4處有連通管相通)、一套排氣管，進(jìn)回漿管、排氣管及連通管均采用φ42鐵管焊接加工制作，出漿盒為喇叭形。灌漿管和排氣管沿蝸殼環(huán)向埋入蝸殼座環(huán)基礎(chǔ)陰角部位，灌漿管管路的固定采用φ12鋼筋加固。施工過程中，座環(huán)蝸殼下部的進(jìn)回漿管及排氣管管路可通過下游廊道引出，各引出管路編號(hào)需詳細(xì)，澆筑施工時(shí)管口需加套管進(jìn)行保護(hù)，防止其堵塞，管口外露混凝土表面50 cm。

4.3鋼筋安裝

為了保證蝸殼材質(zhì)質(zhì)量及施工安全，充水保壓后蝸殼表面嚴(yán)禁焊接鋼筋。首先，焊接鋼筋容易破壞蝸殼材質(zhì)并且還會(huì)出現(xiàn)壓力危險(xiǎn)；其次，還會(huì)影響后續(xù)蝸殼泄壓收縮時(shí)與混凝土之間的間隙；施工中采用制作蝸殼鋼筋骨架，骨架上端利用里襯固定，下端利用支墩預(yù)先預(yù)埋的插筋固定，骨架順蝸殼環(huán)向、縱向布置為一體，骨架與蝸殼之間使用同標(biāo)號(hào)水泥砂漿墊塊隔離，墊塊相互錯(cuò)開，分散布置，必須保證混凝土保護(hù)層厚度滿足設(shè)計(jì)要求，這些措施的實(shí)施，較好地解決了鋼筋安裝及保護(hù)層控制的難題。

4.4模板的設(shè)計(jì)及支立

為確?；炷镣庥^質(zhì)量及表面平整度，蝸殼層保壓混凝土模板主要采用18 mm厚、1.2 m×2.4 m的大面復(fù)合板。支模前，模板表面均勻涂刷脫模劑，板縫之間使用雙面膠帶或橡膠卡扣密封，模板加固的次龍骨采用方木；因其外圍結(jié)構(gòu)面為弧形，故主龍骨采用φ25鋼筋現(xiàn)場(chǎng)制作并加固，采用φ12拉筋螺栓加固，拉筋與一期混凝土設(shè)置的插筋焊接牢固，拉筋間距為500(豎向)mm×500(橫向)mm。蝸殼保壓混凝土下游側(cè)廊道頂拱主要以5 cm×8 cm方木拼裝為主，頂拱部位為確保平整度，在其表面鋪設(shè)寶麗板；蝸殼座環(huán)內(nèi)側(cè)部位使用木模封閉且沿間距1.5 m均布埋設(shè)φ125鋼管配泵管接頭制作完成，待陰角填充自密實(shí)混凝土?xí)r輔助振搗及泵送使用。

4.5設(shè)備的布置

為防止混凝土澆筑期間蝸殼抬動(dòng)及位移，澆筑過程中每層鋪料厚度按不大于0.5 m計(jì)，取混凝土初凝時(shí)間為4 h，混凝土最小澆筑強(qiáng)度約為42.5 m3/h。主要考慮采用泵送及橋機(jī)吊罐兩種入倉方式，支設(shè)兩臺(tái)HBT6016型混凝土地泵，并通過主機(jī)間橋機(jī)吊運(yùn)8 m3混凝土立罐的方式入倉，兩種入倉方式強(qiáng)度滿足要求。

4.6混凝土分層和溫控

蝸殼層混凝土計(jì)劃分三層澆筑完成。其中第一層澆筑高度為2.15 m，接近蝸殼腰線，第二層澆筑高度為2.35 m至蝸殼頂部,第三層澆筑高度為1.55 m至樓板位置。由于該部位混凝土體積大，內(nèi)部熱量不易散發(fā)，不利于防裂，為降低內(nèi)部溫度，施工過程中主要通過優(yōu)化分層分倉方案減少混凝土水化熱，在高溫季節(jié)施工時(shí)采用預(yù)冷混凝土，運(yùn)輸罐車遮陽；混凝土澆筑完畢初凝后將其表面及時(shí)覆蓋保溫、保濕材料，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)始終使混凝土表面保持濕潤等措施進(jìn)行溫控與防護(hù)。

4.7混凝土澆筑

混凝土澆筑施工過程中，以機(jī)組中心線為界，首先將蝸殼層保壓混凝土分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個(gè)區(qū)域。兩臺(tái)HBT6016混凝土泵各負(fù)責(zé)兩個(gè)區(qū)域泵送入倉，橋機(jī)8 m3吊罐可根據(jù)需要對(duì)各區(qū)域進(jìn)行靈活補(bǔ)料，吊罐配溜槽、溜筒入倉，分區(qū)情況見圖1。

圖1　主機(jī)間蝸殼層保壓混凝土分區(qū)示意圖

蝸殼外包混凝土主要采用“平鋪法”施工。當(dāng)混凝土面接近蝸殼下底時(shí)，控制各區(qū)域?qū)ΨQ下料，即蝸殼層保壓混凝土Ⅰ區(qū)下料時(shí)，與之對(duì)稱的Ⅲ區(qū)同時(shí)下料，Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)亦然，采用φ100振搗器及φ70軟軸振搗器振搗；下料過程中，要根據(jù)蝸殼機(jī)電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)控制下料速度，均勻?qū)ΨQ上升，防止蝸殼發(fā)生位移及抬動(dòng)。下料點(diǎn)務(wù)必避開埋件埋管及金屬蝸殼，防止擾動(dòng)損壞金屬埋件。

因蝸殼與座環(huán)下部連接處的陰角部位(反弧區(qū))高出蝸殼下底線，加之此處鋼筋及埋件埋管較多，混凝土入倉較為困難，澆筑過程中考慮在蝸殼下部首先采用“平鋪法”鋪料，待鋪料平面接近蝸殼內(nèi)側(cè)鋼筋網(wǎng)后改用“臺(tái)階法”鋪料，并在接近蝸殼外側(cè)部位預(yù)留空隙，然后通過泵送C25自密實(shí)混凝土，利用自密實(shí)混凝土良好的流動(dòng)性、填充性和擴(kuò)展度，在其自身重力作用下能夠流動(dòng)、密實(shí)，既使存在致密鋼筋，也能完全填充模板；其中一臺(tái)HBT6016混凝土泵通過蝸殼座環(huán)內(nèi)側(cè)部位預(yù)埋的φ125鋼管輔助泵送自密實(shí)混凝土并配合盡可能的振搗，與此同時(shí)，利用廠家座環(huán)鋼襯上預(yù)留的孔洞進(jìn)行觀測(cè)，確保蝸殼陰角部位混凝土澆筑密實(shí)(圖2)。

圖2　主機(jī)間蝸殼陰角混凝土施工示意圖

4.8蝸殼陰角回填灌漿施工

由于蝸殼陰角部位澆筑困難，為確保該部位混凝土澆筑密實(shí)，在該部位混凝土澆筑前，沿蝸殼底部根據(jù)設(shè)計(jì)要求首先預(yù)埋回填灌漿管，回填灌漿在蝸殼外包混凝土第一層施工完畢、混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%且基本達(dá)到穩(wěn)定溫度后開始。

回填灌漿的水泥采用普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號(hào)為P.O42.5。灌漿漿液水灰比采用0.5∶1(水∶水泥重量比)開灌，灌漿按逐級(jí)加濃變換水灰比，在設(shè)計(jì)規(guī)定的0.1 MPa壓力下，當(dāng)進(jìn)漿管的漿液濃度與出漿管的出漿濃度相同時(shí)，即可改濃一級(jí)水灰比灌注，以最濃級(jí)漿液結(jié)束；結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：在設(shè)計(jì)規(guī)定的壓力下，灌漿孔停止吸漿，延續(xù)灌注10 min。灌漿過程中，設(shè)立專門的儀器并由專人負(fù)責(zé)，觀測(cè)檢查蝸殼鋼板是否有突出變形。為防止灌漿對(duì)蝸殼抬動(dòng)的影響，施工中嚴(yán)格控制灌漿壓力，并對(duì)灌漿區(qū)域進(jìn)行分組，采取分序分組的方法灌漿。

5結(jié)語

從各方共同研究決定到陰角部位填充自密實(shí)混凝土的應(yīng)用，工程實(shí)踐證明該項(xiàng)技術(shù)達(dá)到了預(yù)期效果。通過研究分析，解決了施工過程中遇到的難點(diǎn)問題，經(jīng)過論證并且積累經(jīng)驗(yàn)，首臺(tái)機(jī)組二期混凝土提前合同工期兩個(gè)月完成，得到了業(yè)主及監(jiān)理的好評(píng)。實(shí)踐證明：自密實(shí)混凝土在工程類似部位施工中具有廣闊的應(yīng)用前景。

收稿日期:2016-04-06

中圖分類號(hào):TV7;TV544;TV554;TV52

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1001-2184(2016)03-0019-03

作者簡介:

景立建(1985-)，男，河北邢臺(tái)人，助理工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作；

楊愛霞(1983-)，女，甘肅隴南人，助理工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)