橋街水電站燈泡貫流式機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工技術(shù)

胡海軍

【摘要】本文闡述燈泡貫流式機(jī)組電站在砂礫石地基上建設(shè)采用灌注樁基礎(chǔ)的施工工藝和電站廠房結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其混凝土施工技術(shù)，類似電站較少，其施工技術(shù)值得推廣。

【關(guān)鍵詞】砂礫石地基；鉆孔灌注樁；燈泡貫流式機(jī)組；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；施工技術(shù)

1、工程概況

橋街電站位于騰沖縣橋街村，是一座以水力發(fā)電為開發(fā)任務(wù)的河床式電站。攔河壩最大壩高48.5m，壩頂高程1280.5m，壩頂長(zhǎng)度180.25m，壩頂寬度6.0m，總庫(kù)容998.4×104 m3，電站裝機(jī)容量45MW，安裝兩臺(tái)燈泡貫流式機(jī)組。工程規(guī)模為小（1）型，工程等別為Ⅳ等；永久性主要建筑物大壩、泄洪、發(fā)電建筑物為4級(jí)，次要建筑物為5級(jí)，臨時(shí)性建筑物為5級(jí)。樞紐建筑物主要由攔河壩擋水建筑物、泄水建筑物、發(fā)電建筑物及臨時(shí)導(dǎo)流建筑物組成。

2、灌注樁基礎(chǔ)

2.1 地質(zhì)條件

電站廠壩區(qū)工程地質(zhì)條件為第三系芒棒組下段（N2m1）漂粒巖、卵粒巖組夾砂粒巖組，微成巖，巖性以花崗巖、花崗片麻巖為主夾片麻巖，花崗巖和花崗片麻巖多為強(qiáng)風(fēng)化至弱風(fēng)化狀態(tài)，片麻巖多為全強(qiáng)風(fēng)化，砂質(zhì)微膠結(jié)物，擾動(dòng)后多分散開。遇水易軟化無(wú)粘性膠結(jié)力差。

2.2 廠壩地基處理特點(diǎn)

電站地質(zhì)條件特殊性，樞紐廠壩地基處理采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁進(jìn)行壩基抗滑穩(wěn)定設(shè)計(jì)和施工。鉆孔灌注樁樁徑φ1.2m，樁長(zhǎng)20.0m，樁間距4.0m，超灌段0.8m，錨固長(zhǎng)度1.5m，梅花形布置，樁基鋼筋籠HRB400和HPB300，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25F100。

2.3 樁基施工工藝

（1）作業(yè)平臺(tái)

廠房壩段樁基施工作業(yè)平臺(tái)選定在基坑開挖時(shí)預(yù)留1～3m厚保護(hù)層作為鉆孔工作場(chǎng)所，該場(chǎng)地與場(chǎng)內(nèi)主干道路連接。

（2）鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)

為避免施工對(duì)砂礫石基礎(chǔ)造成擾動(dòng)、破壞，鉆孔設(shè)備選用三一重工SR280RⅡ-SANYchassis旋挖鉆機(jī)，該鉆機(jī)具有施工噪音低震動(dòng)小特點(diǎn)，能有效減弱震動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)帶來的不利影響。

（3）樁位放樣

施工員按圖在作業(yè)平臺(tái)上測(cè)量放樣，布置出定位樁和施工樁的樁位中心，并用φ25鋼筋樁打入地面，噴涂紅漆編號(hào)標(biāo)識(shí)清楚。

（4）鉆孔

鉆機(jī)定位后，調(diào)整鉆頭和鉆桿垂直度，并保持鉆桿與樁孔中心始終在一條直線上，通過上下提升鉆桿鉆頭來進(jìn)一步驗(yàn)證校核垂直度。開鉆后控制前5～6m（第一節(jié)鉆桿）的鉆孔偏差至關(guān)重要，是保證成孔質(zhì)量的關(guān)鍵，經(jīng)常檢查鉆孔偏斜，開始鉆進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)速以8～10r/min慢速鉆進(jìn)，待鉆進(jìn)深度快達(dá)到第一節(jié)鉆桿時(shí)，逐步提升鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速至18～22r/min。在堅(jiān)硬土層中不能強(qiáng)行加壓，吊住鉆桿，控制轉(zhuǎn)速，低速進(jìn)尺，遇到地下障礙物時(shí)采取“孔內(nèi)弱爆破”或“換沖擊鉆沖壓鑿除”措施預(yù)先處理干凈，還需經(jīng)常檢查鉆頭磨損程度及時(shí)更換鉆頭。

（5）清孔

鉆孔深度、直徑、位置和孔形直接關(guān)系到成樁質(zhì)量和樁身曲直。鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度時(shí)，要檢查孔深、孔位、孔形、孔徑等。終孔檢查合格后，將鉆頭提至距孔底0.2～0.3m處空轉(zhuǎn)3～5圈，把殘存在孔底的鉆渣吸出。橋街電站特殊的地層構(gòu)造，地基基礎(chǔ)滲透系數(shù)0.2～0.3呂榮且地下水位較低，孔內(nèi)基本無(wú)滲水，未發(fā)生塌孔、縮徑現(xiàn)象，鉆孔過程未進(jìn)行泥漿護(hù)壁和埋設(shè)護(hù)筒。

（6）吊放鋼筋籠

鋼筋籠提前在加工廠分節(jié)加工成9.0m+9.0m+4.9m半成品，用炮車托運(yùn)至作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)樁位孔口附近，25t吊車吊放入孔內(nèi)，槽鋼懸吊固定后孔口焊接鋼筋接頭，籠體骨架用預(yù)制混凝土墊塊控制保護(hù)層厚度均勻。鋼筋籠吊入孔內(nèi)進(jìn)行二次清孔，檢查合格。

（7）安裝導(dǎo)管

樁基孔口鋪設(shè)枕木，混凝土澆筑導(dǎo)管順樁孔鋼筋籠中心偏一側(cè)吊入，法蘭盤連接導(dǎo)管，并固定在孔口枕木架中心，導(dǎo)管上部安裝混凝土入倉(cāng)集料斗。導(dǎo)管安裝須平直密封內(nèi)壁光滑，導(dǎo)管下口距孔底0.3～0.5m為宜。

（8）灌注混凝土

樁身混凝土使用坍落度18～22cm、粗骨料粒徑不超過40mm、和易性好的二級(jí)配C25F100自密實(shí)混凝土，運(yùn)輸設(shè)備9m3罐車，澆筑設(shè)備25t吊車?；炷凉嘧⒃诙吻蹇捉Y(jié)束后30min內(nèi)進(jìn)行，鋼筋籠入孔后4小時(shí)內(nèi)澆灌完畢。開澆后首盤混凝土須保證導(dǎo)管底部埋入混凝土內(nèi)0.8m以上，且連續(xù)澆筑中途不斷料，正常灌注導(dǎo)管底部埋入混凝土內(nèi)深度2～6m為宜。導(dǎo)管提升速度不宜太快，每次提升保證導(dǎo)管埋深2～6m，一次拆卸導(dǎo)管不超過6m，特別到樁頂時(shí)，嚴(yán)禁大幅度提升導(dǎo)管。

3、廠房混凝土

3.1 廠房結(jié)構(gòu)特征

電站布置2臺(tái)燈泡貫流式機(jī)組，單機(jī)裝機(jī)容量22.5MW，樞紐布置整體設(shè)計(jì)主廠房結(jié)構(gòu)兩臺(tái)機(jī)組間不分縫，且上游排架柱牛腿與上游閘墩胸墻分離。主廠房最大平面尺寸：57.855m×30.5m（順?biāo)鞣较颉翑嗨鞣较颍?，基礎(chǔ)混凝土單位高度澆筑量較大約1765m3，混凝土溫控難度較大。

3.2 混凝土分層分塊

為解決基礎(chǔ)大體積混凝土溫控問題，滿足施工需要，主廠房混凝土在壩縱0+21.044和壩縱0+48.745處設(shè)置兩條施工縫，將廠房分成進(jìn)水口段、主機(jī)段和尾水段三段施工。進(jìn)水口段21.044m，尾水段9.11m，主機(jī)段27.701m。進(jìn)水口段和尾水段橫向平面上不分塊，兩臺(tái)機(jī)整倉(cāng)分層澆筑，分層高度1.6～3.0m，主機(jī)段一期混凝土兩臺(tái)機(jī)整體分成左邊墻、右邊墻和中隔墻，分層高度1.5～3.0m。

3.3 混凝土施工技術(shù)

（1）施工縫處理

兩條豎向施工縫采取縫面安裝鍵槽，預(yù)埋插筋、止?jié){片和PVC拔管，進(jìn)行接縫灌漿處理方案。鍵槽尺寸0.9m×0.4m×0.3m（長(zhǎng)×寬×高），插筋規(guī)格Φ16@500 L=900mm，止?jié){片規(guī)格δ=1mm厚鍍鋅鋼板200mm寬，拔管為φ28mmPVC塑料軟管。見圖1所示。通過安裝縫面鍵槽能防止一二期混凝土發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，起到抗剪切作用；通過預(yù)埋插筋能限制一二期混凝土塊體分裂，起到抗拉作用；通過安裝止?jié){片形成不同灌區(qū)，阻隔灌漿時(shí)漿液滲漏，起到閉漿作用；預(yù)埋PVC管主要作接縫灌漿用，須待縫面充分漲開后進(jìn)行接縫灌漿以填充縫隙達(dá)到防滲水作用。采取上述工程技術(shù)措施后起到了抗剪、抗拉和防滲作用，能有效防止一二期混凝土間上下左右前后變形，密實(shí)和封閉滲漏通道，對(duì)保證工程質(zhì)量和運(yùn)行安全起到應(yīng)有功效。

（2）入倉(cāng)手段

主廠房基礎(chǔ)混凝土入倉(cāng)手段上游進(jìn)水口段采用搭設(shè)滑槽罐車卸料入倉(cāng)，下游尾水段采取從尾水渠用長(zhǎng)臂反鏟入倉(cāng)，主機(jī)段采用尾水布置K80/115塔機(jī)吊3.0m3混凝土罐入倉(cāng)；上部結(jié)構(gòu)混凝土采用HBT60C混凝土輸送泵入倉(cāng)澆筑。

（3）進(jìn)水口胸墻施工

進(jìn)口胸墻斜坡面坡度為1：1和1：2，模板承重支架采用滿堂紅方案，鋼管為φ48×3.5mm國(guó)標(biāo)鋼管，立桿間排距0.6m，步距1.2～1.5m，扣件連接緊固。承重架上面安裝木排架內(nèi)貼竹膠合板，接縫用雙面膠帶粘貼，φ14拉桿內(nèi)拉。該部位模板安裝完后將弧形鋼筋一次性安裝到位，混凝土分4層澆筑，第一層1.44m覆蓋住圓弧段，斜直段3.0m一層。拆模后混凝土無(wú)變形和下沉魚肚，流線形曲面整潔優(yōu)美，符合設(shè)計(jì)要求，水力學(xué)流線性好。

（4）尾水管模板

尾水管由鋼襯段和混凝土段組成，與鋼襯段連接處預(yù)留0.5m長(zhǎng)的二期混凝土槽。混凝土段異形模板采用制作定型木模板排架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)人工安裝拉桿內(nèi)拉鋼管加調(diào)節(jié)絲桿頂撐加固。鋼襯安裝驗(yàn)收后回填二期槽微膨脹混凝土。見圖2所示。

3.4 裂縫的處理

設(shè)計(jì)對(duì)電站混凝土溫控要求不高，施工采用常規(guī)溫控措施，期間局部有細(xì)微裂縫發(fā)生，主要集中在基礎(chǔ)部位。針對(duì)裂縫采取了鑿槽鋪筋措施，鑿槽后發(fā)現(xiàn)均為淺層裂縫，深度在3～11cm，下部致密不再延伸。

4、結(jié)束語(yǔ)

目前中高水頭水電資源開發(fā)殆盡，可開發(fā)的水電資源多為低水頭，貫流式水輪機(jī)適合低水頭應(yīng)用，且效率高投資低，近年來發(fā)展較快，功率也越來越大，其施工技術(shù)在國(guó)內(nèi)外均得到了廣泛應(yīng)用。但在砂礫石地基基礎(chǔ)上建燈泡貫流式機(jī)組電站壩基采用灌注樁這種設(shè)計(jì)理念和施工應(yīng)用尚為少見，廠房機(jī)組結(jié)構(gòu)間不分縫混凝土整體澆筑的施工方法也不常見，其施工技術(shù)在地基條件為遇水極易軟化崩解的類似工程中值得推廣和借鑒。