江边电站厂房蜗壳混凝土施工方案及质量控制技术

中国水利水电第一工程局有限公司 吉林长春

摘要：蜗壳混凝土是电站厂房混凝土的“心脏”，是最关键和最难浇筑的部位。江边水电站地下厂房工程机组蜗壳混凝土施工中，预埋混凝土泵管、灌浆管和排气管对蜗壳阴角部位进行填充，无需后期灌注，节省了劳动力，缩短了工期。

关键词：江边电站；蜗壳混凝土；施工方案；质量控制

1 工程概述

江边水电站地下厂房全长100m，宽17.5～19m，净高度49.2m。由安装场、主厂房、副厂房组成。主厂房长57m，共装3台单机容量为110MW的水轮发电机组。主厂房机组段共分为五层，自上而下分别为：发电机层、中间层、水轮机层、蜗壳上层、蜗壳下层。地下厂房混凝土体形复杂多变，主要由主厂房水轮机层以下大体积混凝土，以上板、梁、柱、墙、薄壁结构混凝土，机墩风罩蜗壳外包混凝土，集水井混凝土、底板混凝土等，其中蜗壳混凝土是最关键和最难浇筑的部位。

2 施工工艺

根据设计要求蜗壳层混凝土施工顺序如下：施工准备→测量放样→蜗壳层模板安装→蜗壳层钢筋安装→蜗壳层预埋件安装→仓面清理及验收→蜗壳层混凝土浇筑→蜗壳层混凝土平仓振捣密实→拆模及养护。

3 施工方法

3.1 蜗壳混凝土施工方案

蜗壳混凝土是厂房混凝土施工的重点和难点。由于蜗壳下部外包混凝土结构形状较复杂，内侧结构边线为圆形，外侧结构边线大致为矩形，蜗壳中心线▽1484.00m。蜗壳底部中心线内侧全部是反弧结构，特别是座环蝶形边与蜗壳底部阴角部位，混凝土入仓较为困难，易产生脱空现象。施工时对施工工艺、浇筑速度、入仓温度都有较为严格的要求。江边水电站蜗壳混凝土浇筑约722.1m3，浇筑仓面约为104.15m2，浇筑高度为4.75m。

（1）混凝土浇筑强度分析

根据桥机水平行进速度：2.2（满荷状态）～22（轻荷状态）m/min考虑，混凝土浇筑桥机水平行进速度取平均值12.1m/min，则桥机从安装场水平行进至1#机约需4分钟。

桥机主钩垂直起升速度：0.18（满荷状态）～2.2（轻荷状态）m/min考虑，混凝土浇筑桥机垂直起升速度取平均值1.19m/min，则桥机从▽1495.45到蜗壳层▽1486.45約需7.5分钟。

混凝土吊罐装卸料时间按照4分钟考虑，则利用3m3吊罐运送混凝土每循环约需15分钟，即每小时4循环，可浇筑混凝土12m3。依此计算浇筑完蜗壳外包混凝土约需722.1/12=60h（阴角及边角部位可利用布置在1#引水支管的1台混凝土输送泵配合下料）。

根据混凝土强度分析，为加快施工进度，在蜗壳安装完成及水压试验结束后，项目部将组织经验丰富的施工队伍，多班次作业一次性完成蜗壳层混凝土的浇筑任务。江边水电站拌合系统每小时实际生产混凝土35m3，混凝土浇筑拟采用布置在1#引水支管的1台混凝土泵配合桥机吊3m3吊罐下料，混凝土水平运输任务由2台8m3混凝土搅拌运输车和1台5m3混凝土搅拌运输车承担（每台车往返运输一次需0.5h）。

（2）混凝土入仓温度控制

由于蜗壳混凝土施工进度和浇筑方法的需要，设计一次性进行浇筑，浇筑高度大，内部热量不易散发，增加了产生裂缝的可能性。蜗壳混凝土的浇筑温度不得超过20℃，必须严格控制浇筑速度，有利于混凝土散热，浇筑时采取温度监测，改善混凝土骨料级配，加优质的外加剂及适当减少单位水泥用量。

（3）针对座环与蜗壳底部阴角部位进料困难，对于脱空部位采取如下方案

在座环蝶形边与蜗壳底部阴角，预埋混凝土泵管、灌浆管和排气管（见附图）。预埋混凝土泵管采用φ125钢管弯制而成，伸入易脱空部位，管口距座环底面40cm，每个象限区域内预埋一根φ125钢管。当外侧混凝土无法进入蜗壳内侧时，混凝土从蜗壳底部最低处向最高处方向环向浇筑，并利用已预埋的自制混凝土泵管向蜗壳内侧泵送一级配混凝土，蜗壳内外侧混凝土上升速度尽量保持一致。当混凝土达到规定强度后，再利用预埋的灌浆管进行灌浆，确保混凝土密实。

3.2 蜗壳混凝土浇筑

蜗壳层混凝土浇筑时严格遵循自低向高、分层下料的原则，分层厚度控制在30cm，混凝土浇筑上升速度严格控制在30cm/h之内。在混凝土浇筑时底部混凝土可采用通仓平铺均匀下料，若浇筑混凝土一经接触蜗壳安装外壁，浇筑时必须严格遵守按象限区域对称下料（一、三象限或二、四象限）并且需与机电安装人员一同配合蜗壳打压，对蜗壳移位变形进行监测，发现座环变形，及时调整入仓及振捣部位和方向，确保座环的水平度符合规范要求。

混凝土浇筑时，先利用桥机吊混凝土罐从蜗壳外侧直接入仓，混凝土铺料至蜗壳钢衬最底部时，尽量利用手持式电动振捣器和软轴振捣器从蜗壳外侧向蜗壳内侧赶料，当外侧混凝土无法进入蜗壳内侧时，开始用混凝土泵管向蜗壳内侧进料，内外侧混凝土均匀上升。混凝土铺料接近蜗壳座环时，除了利用混凝土泵管进料外，还可利用座环底板上的预留孔作为补充进料途径，同时用φ50软轴振捣器通过预留孔进行振捣。

3.3 保压混凝土要求

蜗壳水压试验完成后，在保持1.0倍的静水压力下浇筑蜗壳混凝土，混凝土浇筑上升速度不得超过300㎜/h，施工时在座环法兰面布置百分表监测座环水平变化，在蜗壳的进口封头处布置百分表监视蜗壳的位移，根据实际情况随时调整混凝土浇筑顺序。据混凝土浇筑高度监视蜗壳压力若压力上升则放掉部分蜗壳水保持蜗壳内压力始终保持在设计值内，混凝土达到一定强度后泄去内水压力。

3.4 灌浆系统布置

蜗壳底部中心线内侧全部为反弧形，蜗壳座环底部为死角部位，这些部位浇筑时均采用泵送混凝土的浇筑方式来保证混凝土的浇筑质量，力求混凝土浇筑密实。由于蜗壳结构特点，混凝土施工后，钢衬底部混凝土易发生脱空的现象，经项目技术人员研究在厂供基础环上预留灌浆孔洞，所以在混凝土浇筑前无需预埋灌浆管，可利用基础环上预留孔对混凝土脱空部位进行回填灌浆施工。

4 质量控制措施

蜗壳混凝土是电站厂房施工十分重要的一个部位，它的浇筑质量直接影响电站运行状况，由于蜗壳的特殊形状，给混凝土浇筑带来十分大的难度，因此蜗壳混凝土施工每道工序、每个环节都要严加控制。鉴于上述情况，特在以下几方面对蜗壳混凝土进行了质量控制。

（1）制定详细的施工措施和施工作业计划，各种情形考虑周详，做到有备无患。

（2）施工人员在施工过程中，每道工序均要严格按照图纸和相关规范进行施工；对制定的混凝土施工措施必需严格执行。

（3）模板的支立和钢筋的绑扎必须严格按照测量放样记录为施工依据，模板支立完毕后，要经测量校正后方可固定。

（4）模板支撑要配合拉筋对模板进行整体加固，绝对避免出现胀模现象。

（5）严格控制混凝土浇筑质量，对不合格的混凝土严禁入仓。混凝土下料顺序，下料部位必须由专业人员负责指挥，作到精细施工。为保证混凝土浇筑强度，采用混凝土泵和辅助永久桥机吊罐入仓施工。

（6）混凝土浇筑完毕后，及时进行养护，保持混凝土表面经常湿润，养护时间不得少于14d。

5 结束语

（1）蜗壳层混凝土浇筑时，浇筑仓面大，入仓强度高，为了保证混凝土浇筑的连续性，采用溜管、溜槽和桥机吊3m3罐同时入仓，局部边角部位泵送，保证混凝土工程质量，提高生产率，促进施工管理科学化和规范化发挥了重要作用。

（2）蜗壳混凝土施工，涉及设备安装和土建施工等多种专业，技术复杂，施工难度大。江边水电站蜗壳混凝土采取了一系列有效的措施，预埋混凝土泵管、灌浆管和排气管对蜗壳阴角部位进行填充，使蜗壳混凝土浇筑密实，保证了混凝土浇筑质量，无需后期灌注，节省了劳动力，缩短了工期，达到了预期效果。

作者简介：

刘恒大，男，1982年6月16日，中国水利水电第一工程局有限公司，工程师，现从事水利水电工程施工技术工作。