溪洛渡水电站左岸地下厂房蜗壳混凝土施工技术

谭 华

（中国能源建设集团有限公司，北京 100029）

1 工程概况

溪洛渡左岸地下电站主厂房共布置9台机组，单机容量70万kW。主厂房桩号0-015.60～0+291.21为机组段，依次布置1～9号机组，总长306.81 m，其中1号机间长为34.81 m，2～9号机间长均为34 m，主厂房纵向宽28.4 m。354.6～364.0 m高程为蜗壳层，蜗壳外围混凝土以单台机组为一个浇筑段，浇筑高度9.4 m。蜗壳段主要施工项目有钢筋制安、预埋件安装、蜗壳混凝土浇筑 （C9030）、接触灌浆等。

2 主要施工要求

（1）蜗壳混凝土以常态混凝土为主，局部采用泵送混凝土，蜗壳下半圆和一些阴角部位采用自密实混凝土。

（2）每一个机组段蜗壳混凝土分层浇筑，一般分层厚度为1.5～2.0 m，最大不超过3.0 m。层间间歇时间不小于5～7 d，分层施工缝按要求凿毛冲洗，并埋设插筋。

（3）因基础环、座环下环与蜗壳下表面所形成的区域非常狭小，混凝土浇筑难以达到密实效果，为保证蜗壳与混凝土能够联合承载，避免该处蜗壳应力集中，在混凝土浇筑后，需通过座环上的预留灌浆孔等对该部位混凝土进行接触灌浆。

（4）蜗壳混凝土温控要求为：夏季最高温度不大于43℃，冬季最高温度不大于41℃。如以上最高温度难以满足要求，应辅以通水冷却等措施。

3 主要施工规划

3.1 施工分层分块

主厂房在机组之间结构缝处分段，每个机组为一浇筑段。单台机组蜗壳外围混凝土分层按 “1.5～2.0 m高度，最大不超过3.0 m”原则共分4层浇筑（见图1a）。为便于施工组织，保证混凝土浇筑的连续性，第一层在座环与蜗壳连接隔板位置设置环向施工缝，分为座环阴角混凝土和外围混凝土，外围混凝土以机组轴心横向偏移0.5 m处为原点、沿轴线设施工缝，分成四个象限施工，共5分块，浇筑顺序为：座环内阴角→Ⅰ象限→Ⅲ象限→Ⅱ象限→Ⅳ象限 （见图1b）。第二、三、四层则整块浇筑。

图1 蜗壳混凝土浇筑施工示意（尺寸单位：cm）

3.2 主要施工布置

3.2.1 浇筑设备的选择

蜗壳混凝土主要采用泵机和布料机输送，桥机作为辅助浇筑手段。同时，第一层浇筑现场布置1台注浆机，在蜗壳阴角处，自密实混凝土无法浇筑密实时，采用注浆机注砂浆。

3.2.2 浇筑设备的布置

（1）泵机。泵机主要布置在相邻机组技术性供水泵房356.3 m高程底板上，或布置在安装间和副安装间376.5 m高程层板面上。

（2）皮带机及布料机。主厂房共布置3台布料机，机座布置在机组技术性供水泵房底板上 （拐臂布料机则安装在主厂房下游墙壁上），机组蜗壳混凝土浇筑完成后进行周转。皮带机布置在母线洞内，混凝土通过主变室上游通道运输至主变室技术水泵房侧的皮带机收料斗内。

（3）桥机配吊罐。主要利用100 t桥机配吊罐，吊罐的取料点分别布置在安装间和副安装间。

3.2.3 第一层仓内送料管路布置

（1）座环阴角。采用泵机供料，泵管由环向主泵管和径向分泵管组成，主泵管沿蜗壳底部环向布置，分支部位接径向分泵管。径向分泵管共12根，为φ150 mm无缝钢管，管口伸至356.3 m高程左右。

（2）蜗壳内侧。采用泵机供料，泵管由主泵管和径向泵管组成，主泵管由泵机沿蜗壳外侧高于仓位线以上环向布置，浇筑时逐步接径向分泵管延伸至蜗壳外阴角部位。 径向分泵管每个象限布置5根，3高2低。2根低泵管用于蜗壳内侧底部以下大面积混凝土浇筑，3根高泵管用于蜗壳阴角顶部混凝土浇筑。

3.2.4 第一层排气管布置

后浇块 （Ⅱ、Ⅳ象限）施工时，蜗壳阴角部位四周均已施工，形成一封闭空间。为保证混凝土浇筑过程中能有效排气，在后浇块蜗壳小头侧安装一根φ80 mm钢管，钢管接至座环阴角，管口开45°斜口，伸至阴角顶部，斜口面朝座环侧。

3.3 主要施工程序

主要施工程序为：蜗壳安装→混凝土缝面处理→锥管外围钢筋恢复并引出→座环阴角混凝土浇筑→蜗壳腰线以下钢筋安装 （弹性垫层安装）→泵管、灌浆管路安装、冷却水管安装、监测仪器安装→蜗壳第一层外围混凝土浇筑→蜗壳及座环底部接触灌浆→蜗壳第二层外围混凝土浇筑→蜗壳腰线以上钢筋安装→蜗壳第三、四层混凝土浇筑。

4.蜗壳混凝土浇筑施工

4.1 混凝土料选择

泵送料为坍落度14～16 cm的二级配混凝土和扩散度55～65 cm的自密实混凝土，布料机和吊罐混凝土为坍落度12～14 cm的二级配混凝土。当蜗壳阴角上部空隙较大时，可采用注浆机注M30砂浆。

4.2 浇筑施工

4.2.1 第一层座环阴角

采用2台泵机供料，混凝土料通过泵机输送入仓，作业人员通过座环板上预留的φ150 mm孔振捣。

4.2.2 第一层蜗壳部位

蜗壳外侧先采用布料机开始浇筑，仓面从蜗壳半径较大侧布料，蜗壳内侧采用泵机通过径向低泵管跟进下料，采取外高内低的浇筑方法。

蜗壳内侧无法振捣时，作业人员撤出，开始通过径向高泵管将自密实混凝土泵送至阴角部位，径向高泵管应从蜗壳大半径向小半径逐根启用。

第Ⅳ象限则应从蜗壳左侧开始浇筑，人工在蜗壳右侧拖料，右侧底部混凝土无法振捣时，作业人员从 “舌型板”位置撤出，泵送自密实混凝土。

通过座环下环板上排气孔观察混凝土浇筑情况，座环板排气孔冒稀浆后，人工用细钢条通孔，待浮浆全部流出各孔均冒浓浆后，蜗壳内侧收仓，外侧则一直浇筑至规定收仓高程。

为防止蜗壳抬动，根据制造商关于蜗壳底部混凝土浇筑上升速度为30 cm/h的要求，结合现场实际情况，在混凝土浇筑至距离座环阴角顶面60 cm时 （约剩余混凝土9 m3），严格控制浇筑速度，要求浇筑时间控制在2 h以上，即每隔10～15 min泵送1～2次，便于混凝土料流动和均匀分布。

蜗壳内侧浇筑的过程中，派专人通过排气孔及振捣孔实时观察、量测浇筑速度的情况。当浇筑至最后1.0 m时，采用细钢条定时对排气孔进行疏导排气，防止内部产生密闭空间，保证混凝土料的流动性。

4.2.3 第二～四层蜗壳部位

第二～四层混凝土采取平铺法浇筑， 采用2台泵机+1台布料机+桥机配吊罐入仓，人工振捣。对于钢筋密集部位，为防止骨料分离和堆积，钢筋网局部预留下料口，浇筑至此部位时及时恢复钢筋，并及时将堆积的骨料分散开来。

每浇筑层收仓面与蜗壳交角处做倒角处理。

4.3 蜗壳抬动监测

浇筑过程中，在座环和蜗壳上安装百分表，安排专人进行监测、记录，防止蜗壳抬动变形。当蜗壳出现异常变形时，立即暂停浇筑，并采取调整浇筑顺序、减小浇筑速度、减压或泄压等措施，减小变形或防止变形情况加剧。

5 接触灌浆施工

为确保蜗壳和座环底部接触灌浆效果，左岸地下电站采用3套灌浆系统进行接触灌浆，3套系统互为备用。

5.1 拔管系统

蜗壳底部拔管以蜗壳底部最低轴线为中心线，向内1 m处作为拔管的最里端，引至外露套管以上1 m，两拔管之间用φ32 mm PVC管连接，并在管上引一支管作为进浆管。

拔管及φ32 mmPVC管均均用φ48 mm钢管剖成半边后制作的托架固定，焊接在蜗壳底部环行钢筋网上。每30～50 cm安装一托架，安装时需保持拔管顺直，紧紧贴住蜗壳底部钢板。拔管安装完成后，将拔管通气，采用木塞对管口进行保护，并作好标识。

拔管的拔出时间按混凝土的初凝时间控制。在底部混凝土初凝约1 h后即可进行拔管作业。拔管应缓慢均匀地拔出，拔除后用压力风检查管路的通畅情况，并将里面的细微杂物吹出。

5.2 灌浆盒系统

蜗壳出浆盒沿蜗壳底部轴线内外1.0 m处布设，每象限4对，内外两个出浆盒相连接，两根进浆管用DN25钢管连接，形成一套两进两回灌浆管路，引至蜗壳外围混凝土面以上50 cm处。

进浆、回浆管口应作好标记，防止管道混淆或发生漏灌。管路预埋施工中，应尽量减少接头及弯头数量，以减小堵管的可能性。

座环阴角出浆盒埋设在基础环板下方，灌浆管从座环底部预留的φ150 mm预留振捣浇筑孔引出进行灌浆。

5.3 新型灌浆管系统

新型灌浆管为上海捷特防水技术有限公司生产，规格型号为JTG300-38/22，内径22 mm，外径38 mm，其内层为PVC管体，整个管体上规则地排列出浆孔，中间有一层弹性橡胶密封条用来保护出浆孔，阻止混凝土里的细小颗粒进入管体内，当注浆管注浆时在内部一定的压力作用下又能打开，以便液体均匀的向外流出，外层为加固纺织网。管体四周均匀设置多道出浆孔和单向开关，可全断面出浆，当浇注混凝土时，可防止砂浆堵塞出将浆孔；灌浆时，水泥浆液的压力可将单向开关打开，然后均匀地注入混凝土结构与基层之间的任何缝隙中。灌浆完成后，内部冲洗干净，可重复使用。

蜗壳底部最低处及轴线内外侧1.5 m位置处环向均布置1根新型灌浆管，共3根，先浇块引至后浇块，再用PVC管引至浇筑面以上；后浇快直接用PVC管引至浇筑面以上，PVC管埋入混凝土中。座环阴角位置灌浆管通过预留孔贯穿整个象限，然后用PVC管从蜗壳底部引至浇筑面以上。

6 温控措施

为满足混凝土设计温控要求，主要采用埋管通水冷却和表面洒水降温等措施。自密实混凝土区和常态混凝土区冷却水管分别布置，分上下两层铺设。底层采用DN25黑铁管，中间采用φ32 mmPE塑料管，呈蛇形布置，间距100 cm，层间距150 cm。冷却水管距边1 m左右，单组水管总长不超过150 m。为便于冷却通水和检查，冷却水管进出口统一引至技术性供水泵房侧，并作好标识。

冷却水管开仓前应进行通水检查，通水压力0.3～0.4 MPa，发现漏水现象需立即处理。混凝土浇筑过程中，水管内必须保持通水状况，发现堵塞或漏水时，应及时处理。需特别注意严禁振捣棒接触冷却水管。

在冷却水管安装完成后，每仓位混凝土埋设1～2支温度计，检测混凝土内部温度。温度上升期间，每6 h测温一次。温度下降期间，可12 h测温一次。检测后，及时通报通水人员，以便调整通水流量。

7 施工效果 （以8号机组为例）

8号机组座环抬动最大值为0.09 mm，蜗壳抬动最大值为0.15 mm，远远小于允许最大抬动值 （座环2 mm，蜗壳4 mm）。混凝土内部最高温度36.8℃，平均最高温度35.18℃，低于设计允许最高温度41℃，温控效果明显。

蜗壳脱空检查及接触灌浆成果见表1。

从表1可以看出，浇筑密实度和接触灌浆效果均较好。

表1 8号机组蜗壳混凝土脱空检查情况及接触灌浆成果

8 结 语

溪洛渡水电站主厂房蜗壳混凝土施工工期紧、施工强度高、难度大、制约因素多、技术要求高，在总结、借鉴以往施工经验的基础上，针对对溪洛渡工程本身的特点，对左岸地下电站主厂房蜗壳混凝土施工技术进行了一些创新和改进，并加强了现场组织管理和协调，摸索出一套成熟的蜗壳混凝土施工技术措施和组织管理经验，创建了溪洛渡水电站第一个蜗壳混凝土优质样板工程，正在为建设国内一流的地下电站工程作出积极贡献。