灯泡贯流机组流道中段和尾水管段二期混凝土设计和施工要点

韩晓卉

（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122）

1 灯泡贯流机组流道布置

灯泡贯流机组通常采用河床式厂房布置，机组段从上游至下游依次为进水口段、流道中段和尾水管段。管型座位于流道中段，上接发动机井，下接导水机构（水轮机井），导水机构末端与尾水管相接（见图1）。

图1 灯泡贯流机组流道布置图

2 灯泡贯流机组设计与施工

2.1 流道中段、尾水管段一二期混凝土结合面设计

根据灯泡贯流机组重要部件管型座、发动机压力门盖板和尾水管里衬的结构受力，设备安装次序和施工条件等特点，在流道中段和尾水管段的一期与二期混凝土（二期混凝土通常称一期后浇混凝土）结合面设置键槽、插筋和止水（见图2）。为确保一期与二期混凝土紧密结合，键槽的布设面积不应小于缝面的1/3，管型座和尾水管的水平支撑预埋件尽量避免布置在键槽的斜面上；插筋采用Ф20@×@=100 cm×100 cm，单根长100 cm，外露50 cm，呈梅花形布置；结合面应进行凿毛处理，并用压力水冲洗干净。考虑混凝土浇筑的施工质量，为减少流道压力水沿结合面的渗漏通道，需在管型座和尾水管钢衬一二期的结合面迎水面处增设1道封闭的止水铜片（以前类似工程一般均未设置该道止水）。

图2 流道中段、尾水管段一二期混凝土结合面设计图 单位：cm

2.2 流道中段二期混凝土分层分块设计

为确保管型座的安装质量及施工进度，减小混凝土浇筑对管型座的变形影响，结合类似已建工程经验，流道中段二期混凝浇筑要求如下：

（1）管型座底部浇筑层厚度可适当加大，周边浇筑层厚度控制在2.0 m以内，顶部浇筑层厚度尽量减小，控制在1.5 m左右。某工程管型座四周混凝土浇筑见图3。

图3 流道中段二期混凝土分层分块典型剖图 单位：cm

（2）采用水平薄层通仓浇筑，每层控制在（0.3~0.5）m/2 h，保持外环两侧混凝土高差不大于0.5 m，层间歇期不小于4 d。

（3）混凝土初凝时间宜在4~5 h，入仓混凝土下料时落差不大于2.0 m，混凝土不能直接冲击管型座及其支撑。

（4）为确保管型座外环与二期混凝土接触面间的浇筑质量，根据外环加劲肋板位置预埋灌浆管进行接触灌浆。

（5）为进一步减少管型座内外环变形，结合管型座的结构特点，需对座环内外环进行适当加固。

2.3 管型座接触灌浆设计施工

管型座是灯泡贯流式机组的主要支撑结构，由内外环、上下支柱等组成，灯泡体的各种荷载主要通过管型座传递到周边的混凝土结构中。管型座安装完成后，进行二期混凝土浇筑。由于混凝土收缩以及其下部混凝土不容易振捣密实，会产生一定的脱空现象或在混凝土与钢衬之间形成缝隙。因此，在外环钢衬与混凝土之间进行接触灌浆，以增强混凝土与钢衬接触面的结合能力，从而减少对管型座的变形影响。

考虑到管型座为重要传力结构，不允许在其钢衬开孔处进行灌浆，需在里衬与混凝土缝面预埋接触灌浆系统。接触灌浆呈圆环形布置，一般分为4个灌区：管型座上下柱左右侧划分为2个灌区；下游圆锤段左右侧划分为2个灌区。灌浆嘴用DN50镀锌钢管点焊在里衬上，灌浆嘴外覆盖镀锌铁皮，防止混凝土浆堵塞灌浆管出口，灌区内灌浆嘴用HDPE管组成灌浆网络，HDPE管采用DN25镀锌管与灌浆嘴连接，8号铅丝捆扎牢固。接触灌浆系统管路埋设见图4。灌浆最大压力为0.1 MPa，灌浆过程中分级缓慢升压，不得超过最大灌浆压力；采用“循环式”灌浆方法，每个灌区底部作为进浆管，另外一根作为回浆管；先对一根进浆管灌浆，回浆管出浆浓度达到与进浆浓度相同后即可关闭；在规定灌浆压力下，注入速度不大于1.0 L/min时，继续灌注10 min，即可结束灌浆。

图4 管型座接触灌浆布置平面示意图 单位：cm

变形观测：在管型座四周混凝土浇筑及接触灌浆时，应根据设备厂家的变形要求进行变形观测，施工过程中若发现异常变形情况，需及时调整混凝土的浇筑厚度、上升速度或灌浆压力等。

2.4 尾水管接触灌浆设计施工

尾水管钢衬周边混凝土浇筑后，由于混凝土的浇筑振捣质量、干缩等因素，钢衬管壁和混凝土结合面会出现不同程度的脱空现象。充填脱空部位要进行接触灌浆，使管壁和混凝土结合为一个整体，因此，需对尾水管底部进行接触灌浆处理。

尾水管接触灌浆技术要求：

（1）底部接触灌浆施工一般分2次进行，即预留孔灌浆和二次开孔灌浆。

（2）预留孔灌浆施工要求：①预留孔布置：根据厂家尾水管装配图，尾水管底部已设置灌浆孔；②灌浆施工次序：自尾水管下游向上游推进，即由低处向高处依次进行灌浆；③灌浆方法：一般采用施工较为简单的纯压式灌浆法；④灌浆压力及结束标准：灌浆压力必须以控制钢衬变形不超过设计规定值（0.1 MPa）为准，最大浓度浆液停止吸浆5 min后可停止灌浆；⑤浆液及水灰比：采用纯水泥浆液，水灰比采用1:1、0.8:1、0.6:1三个比级，可根据现场情况适当调整。

（3）二次开孔灌浆施工要求：①脱空区检查：采用木槌敲击检查，一般对大于400 cm2（20 cm×20 cm）脱空面积部位进行钻孔灌浆；②钻孔布置：每个独立脱空区布孔不少于2个，最低处和最高处各1孔，孔距视脱空范围而定，布置原则是每个灌浆孔负担的实际脱空面积以1.5~2.0 m2为准；③灌浆方法：同预留孔灌浆施工。

（4）变形观测：尾水管接触灌浆时，需对尾水管进行变形观测。

（5）封孔：灌浆完毕，对灌浆孔进行封焊，封孔后对表面进行打磨、防腐处理。

3 结 语

管型座和尾水管是灯泡贯流机组的重要部件。结合灯泡贯流机组的特点，通过在管型座和尾水管一二期混凝土结合面设置“键槽+插筋+止水”，控制管型座二期混凝土的浇筑层厚和上升速度，以及对管型座、尾水管钢衬底部和混凝土结合面进行接触灌浆等综合处理措施，进一步增强管型座、尾水管与混凝土间的结合能力，减少管型座的变形影响，改善操作廊道的运行环境，以期能为类似工程设计提供借鉴和参考。