向家坝右岸地下电站蜗壳混凝土施工技术研究及应用

2012-07-19钱军

水电站机电技术 2012年5期

关键词：通水蜗壳泵送

钱军

（向家坝水力发电厂，四川宜宾 644612）

1 概述

向家坝水电站右岸地下厂房二期混凝土起始高程为248.5 m，顶部高程为263.21 m。机组蜗壳安装中心高程255 m，采取弹性垫层的方式埋入混凝土内，混凝土标号为C9030，单台机组二期混凝土方量约为 10 400 m3。

2 施工布置

2.1 蜗壳混凝土浇筑分层及分块

蜗壳混凝土浇筑总体分为5层施工（见图1），第一层混凝土分层高程略高于座环阴角部位，其上分层主要考虑蜗壳和水车室进人廊道的结构分布情况进行，分层高度均不超过3.0 m。具体如下:

第一层：EL248.500 m（EL251.000）～EL253.700 m，高度5.2 m～2.7 m；

第二层：EL253.700m～EL256.500m，高度2.8m；

第三层：EL256.500m～EL259.500m，高度3.0m；

第四层：EL259.500m～EL261.500m，高度2.0m；

第五层：EL261.500m～EL263.210m，高度1.71 m；

单台机组蜗壳底部第一层分四个象限（Ⅰ～Ⅳ象限），其中Ⅰ、Ⅲ象限为先浇块，Ⅱ、Ⅳ象限为后浇块（见图2），第二层通仓浇筑，其上3～5层分南北2块，缝间设置拼缝钢筋，第一层施工过程中对角两块同时备仓，连续浇筑。

2.2 施工交通布置

主厂房上游墙▽273 m布置“之”字形脚手架转梯至机组施工部位，该通道随着仓位的上升而拆除；南端安装间与北段混凝土施工廊道布置脚手架转梯至8号、5号机组仓面，各个机组之间设置脚手架小爬梯至机组施工部位。

蜗壳外围混凝土施工场地狭窄，交通梯道主要利用下料平台和蜗壳外围钢筋做支撑，现场临时搭设钢管爬梯，爬梯踏步采用钢板制做，并设置扶手。

2.3 施工排水布置

蜗壳外围混凝土施工废水通过浇筑锥管段混凝土预埋的排水钢管排至肘管底部，再由尾水系统已有排水设施抽排至洞外，发电机层混凝土施工完后对排水管作回填灌浆处理。

3 弹性垫层

3.1 弹性垫层的作用

为改善压力钢管或钢蜗壳周围混凝土的应力状态，提高其抗裂安全度。通常采取在压力钢管或钢蜗壳上半圆表面铺设弹性垫层，人为增大钢管与混凝土之间的缝隙，使内水压力先由钢管独自承担，当管内水压力达到一定值后，钢管产生膨胀压缩垫层，再由垫层将一定的压力传递到外包钢筋混凝土中。

3.2 向家坝弹性垫层的布置

蜗壳外围垫层材料为高压聚乙烯闭孔泡沫板，垫层范围为Ⅰ、Ⅳ象限内的上半圆。泡沫板厚度30 mm，当在钢蜗壳曲率半径较小范围粘贴有困难时，将30 mm厚度分成两层（即每层15 mm）。

弹性垫层施工前，先将钢管表面冲洗干净（无锈、无灰层），并用纱布抹干。在泡沫板面均匀涂抹氯丁胶，等氯丁胶呈不拉丝状再涂第二次，等到板面二次涂抹的氯丁胶呈不拉丝，且钢管表面已涂氯丁胶呈不拉丝状，便将泡沫板与钢管粘合。贴粘过程中，用木锤敲击板面，防止泡沫板松动弹出，板缝处用氯丁胶粘合密闭牢固。安装好的垫层材料在结合面进行砂光和表面喷涂聚氨酯类防水材料。弹性垫层施工过程中，禁止火源靠近，并在每个施工部位配备1～2台手持式灭火器。

图1 蜗壳二期混凝土分层横剖面图

图2 蜗壳二期混凝土第一层分块示意图

4 施工主要工序

4.1 施工程序

蜗壳安装验收、混凝土缝面处理→蜗壳腰线以下钢筋安装→弹性垫层安装→泵管、溜筒及灌浆管路安装、冷却水管安装、监测仪器安装→蜗壳第1层混凝土浇筑→蜗壳腰线以上钢筋安装→蜗壳第2层混凝土浇筑→蜗壳及座环底部回填灌浆→蜗壳第3层至第5层混凝土浇筑、基础环底部回填灌浆。

4.2 主要施工方法

4.2.1 缝面处理

在混凝土浇筑前用高压水冲毛枪将基岩面或主厂房墙面喷护混凝土的淤积物冲洗干净，表面松散块石人工撬挖清除。水平缝面采用高压水枪冲毛成毛面，粗砂微露。

4.2.2 钢筋施工

蜗壳钢筋安装顺序为先里后外，施工顺序为：仓面清洗→测量放样→安装样架钢筋→蜗壳内侧钢筋就位→环向主筋焊接→接头验收→分布筋安装。

钢筋先一次安装至蜗壳腰线后再随着仓位的上升施工腰线上部的钢筋。先施工环向主筋再施工流向分布筋，沿蜗壳流道方向先尾部后进口。安装时先在蜗壳底部做好钢筋样架并固定，然后将加工好的钢筋分类分批吊运入仓，并根据现场情况分别摆放就位。在蜗壳支墩之间将钢筋按设计图纸连接成型，经监理验收后整体推入蜗壳支墩顶部就位且与样架钢筋绑扎固定。安装过程中，需保证钢筋的保护层厚度满足设计要求，确保混凝土顺利的进料。为减少焊接工作量，钢筋主要采用滚轧直螺纹方式连接。

蜗壳与机坑里衬之间的“V”型槽内钢筋相对密集，在钢筋安装阶段必须间隔预留进人、进料孔，以便混凝土浇筑振捣密实，在混凝土浇筑阶段陆续补焊钢筋，回填混凝土。

4.2.3 模板施工

模板利用φ48钢管作横竖围令，模板设拉条与内支撑，拉条采用φ14拉条，内支撑采用φ25钢筋，拉条间排距按750 mm控制。廊道尖角部位采用5 mm×10 mm方木按照设计边线切割成斜面后进行安装。

4.3 混凝土浇筑

4.3.1 蜗壳第一层混凝土浇筑

（1）先浇块混凝土浇筑

蜗壳混凝土浇筑手段为泵机+溜槽+桥机（辅助），泵送混凝土坍落度160～180 mm，溜槽自卸混凝土坍落度130～150 mm，桥机挂吊罐浇筑混凝土坍落度70～90 mm，泵送自密实混凝土扩散度550～650 mm。在蜗壳座环阴角处启动砂浆泵泵送砂浆，砂浆泵配比：水：水泥：砂 =1：2：3.5，砂浆泵泵管管径64 mm。

混凝土从仓面蜗壳外上游侧开仓平铺法浇筑，人员在蜗壳内、外侧同时振捣，形成外高内低，确保蜗壳外侧混凝土挤进蜗壳底部和内侧。浇筑到蜗壳底部以上后，采用径向低泵管继续泵送混凝土，施工人员继续在蜗壳内侧振捣，当阴角处已无法人工振捣时施工人员从封头模板撤出仓面，启动高泵管泵送自密实混凝土，蜗壳外侧溜槽和桥机继续浇筑蜗壳外侧混凝土。浇筑过程中利用基础环上预留的φ125 mm孔对内侧进行振捣，当混凝土浇筑至基础环环板顶面，且环板上孔洞停止冒浆后，用木塞将环板上的振捣孔封堵，启动砂浆泵泵送砂浆，由桥机挂吊罐供料，泵送压力按不大于0.2MPa控制，以确保泵送过程中抬动变形值控制在在机组厂家允许范围内。

（2）后浇块混凝土浇筑

蜗壳内侧（低泵管）和外侧同时开仓，从蜗壳半径较大侧开仓“坡浇法”浇筑，人员可先进入蜗壳阴角进行振捣，使混凝土料沿蜗壳流向依次将底部覆盖，施工人员最后从蜗壳半径较小的部位撤出，同时启动高泵管泵自密实混凝土，后续浇筑方式与先浇块相同。

4.3.2 蜗壳第2～5层混凝土浇筑

第2～5层混凝土采取平铺法浇筑，溜槽与桥机挂吊罐均浇筑常态二级混凝土，每浇筑层收仓面与蜗壳交角处做倒角处理。混凝土下料时要防止骨料堆积，及时将堆积的大骨料分散开来。

4.4 混凝土温控措施

4.4.1 通水冷却

仓内冷却水管间距按照1.5×1.5 m布置（蜗壳第一层采用自密实混凝土时加密至1 m×1 m），采用φ32PE管，呈蛇形布置，每仓第1层水管铺设于施工缝面，层间距按1.5 m控制，中上部的冷却水管采用铅丝牢固绑扎在操作架管上，水管距边1.5 m左右。单组水管总长应不超过250 m。水管开仓前及浇筑过程中均应进行通水检查，通水压力0.3～0.4 MPa，发现漏水现象立即处理。

开仓后，采取个性化方式通水前3～5 d采用25～35 L/min的大流量进行冷却通水，达到最高温度后采用15～20 L/min的流量进行冷却通水（控制降温幅度每天不超过1℃），确保混凝土最高温度在设计允许范围内。

4～11月通制冷水.，进水温度≤12℃的，进出水口温差4～6℃。12月～次年3月通江水冷却，通水时每天调换一次进出口方向，在混凝土开仓时即开始通水，闷温合格后冷却水管即可回填。

4.4.2 最高温度及出机口温度

蜗壳二期混凝土允许最高温度按照38℃控制；

采用自密实混凝土或配合比中胶凝材料总用量达到330 kg/m3以上的特殊部位按照43℃控制。

蜗壳混凝土出机口温度按14℃控制。

4.4.3 混凝土浇筑温度控制

11月～次年3月混凝土采用自然入仓，4～10月采用预冷混凝土，浇筑温度控制在16℃～18℃。