枕頭壩一級(jí)水電站主機(jī)間蝸殼混凝土施工方案研究

王 海 勝，　魏 雄 偉

(國(guó)電大渡河枕頭壩水電建設(shè)有限公司，四川 樂(lè)山　614700)

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枕頭壩一級(jí)水電站主機(jī)間蝸殼混凝土施工方案研究

王 海 勝，魏 雄 偉

(國(guó)電大渡河枕頭壩水電建設(shè)有限公司，四川 樂(lè)山614700)

摘要：考慮到枕頭壩一級(jí)水電站主機(jī)間蝸殼混凝土施工具有工期緊、結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜、預(yù)埋管路多、技術(shù)要求高、施工難度大等特點(diǎn)，在總結(jié)、借鑒以往工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)主機(jī)間蝸殼混凝土施工方案進(jìn)行了一些創(chuàng)新和改進(jìn)，從施工規(guī)劃、分層分塊、混凝土澆筑、回填灌漿、溫度控制等方面進(jìn)行了闡述。工程實(shí)踐表明：該方案克服了工程建設(shè)難題，保證了工程質(zhì)量及施工進(jìn)度，節(jié)省了工程投資，取得了滿意的施工效果，可供同類(lèi)工程借鑒。

關(guān)鍵詞：主機(jī)間；蝸殼混凝土；施工方案；分層分塊；枕頭壩一級(jí)水電站

1工程概述

枕頭壩一級(jí)水電站壩址位于四川省樂(lè)山市金口河區(qū)核桃坪河段，為大渡河干流水電開(kāi)發(fā)的第19個(gè)梯級(jí)，上游距深溪溝水電站25 km，下游距枕頭壩二級(jí)水電站4.1 km。壩址處控制流域面積73 057 km2，多年平均流量 1 360 m3/s。電站采用堤壩式開(kāi)發(fā)，樞紐布置為“左岸河床式廠房+右岸泄洪閘”方案，兩岸為混凝土非溢流壩，正常蓄水位高程624 m，最大壩高86.5 m，電站裝機(jī)容量為720 MW，多年平均發(fā)電量32.90億kW·h，正常蓄水位以下庫(kù)容0.435億m3，水庫(kù)總庫(kù)容為0.469億m3。開(kāi)發(fā)任務(wù)為發(fā)電，兼顧下游用水。

主機(jī)間裝有4 臺(tái)單機(jī)容量為180 MW的 軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，總長(zhǎng)度為138.4 m，機(jī)組間距為34.6 m，凈寬29 m，蝸殼層起始高程為567.5～588.5 m。每臺(tái)機(jī)組蝸殼層內(nèi)設(shè)置錐管進(jìn)人廊道和蝸殼進(jìn)人廊道，單臺(tái)機(jī)組蝸殼混凝土方量約為14 487.5 m3，蝸殼呈蝸牛狀梯形漸變結(jié)構(gòu)，蝸殼鋼筋由φ32主筋、φ25的分布鋼筋組成。使用鋼筋1 996.4 t，套管23 668個(gè)，混凝土57 950 m3,插筋40根，回填灌漿187 m。

2主要施工難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

(1)主機(jī)間蝸殼層混凝土具有結(jié)構(gòu)平面尺寸小、結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜、預(yù)埋管路及埋件繁多、技術(shù)要求高、施工工期緊張、施工干擾較大等特點(diǎn)，加之蝸殼環(huán)向主筋和蝸殼內(nèi)外鋼襯彎勾鋼筋的干擾導(dǎo)致混凝土澆筑非常困難。

(2)蝸殼陰角、座環(huán)支墩部位施工難度大。為保證混凝土澆筑質(zhì)量，在蝸殼陰角等封閉部位采用混凝土泵送高流態(tài)混凝土入倉(cāng)。為盡可能避免蝸殼發(fā)生偏移、上浮等而導(dǎo)致蝸殼變形，將蝸殼混凝土分為三區(qū)澆筑并嚴(yán)格控制上升速度。

(3)在蝸殼混凝土澆筑中，由于基礎(chǔ)環(huán)與座環(huán)之間存在倒角并形成一個(gè)密封空間，該部位高于預(yù)留通氣孔，泵送高流態(tài)混凝土仍無(wú)法填滿。為此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況、針對(duì)這些部位設(shè)置回填灌漿管和排氣管，待座環(huán)底部澆筑平通氣孔(已封閉通氣孔)后立即進(jìn)行砂漿回填，以減少該部位的接觸灌漿量，并使回填砂漿與混凝土結(jié)合良好。

(4)蝸殼頂部混凝土外包鋼襯。在混凝土澆筑過(guò)程中，所產(chǎn)生的活荷載和恒荷載極易使鋼襯變形。為此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在機(jī)窩處搭設(shè)滿堂架用于支撐鋼襯，同時(shí)考慮到機(jī)窩空間狹小和部分支撐鋼管支點(diǎn)位于斜坡鋼襯上、無(wú)法搭設(shè)大量的斜撐用于支撐鋼襯，需要在鋼襯上焊接臨時(shí)支點(diǎn)，用于固定立桿，待拆模后敲掉臨時(shí)支撐點(diǎn)并對(duì)該處鋼襯實(shí)施防銹防腐處理。為了保護(hù)安裝好的鋼襯，將支撐與鋼襯之間加墊方木，同時(shí)滿堂架搭設(shè)按國(guó)家腳手架搭設(shè)規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行。

3施工方案的設(shè)計(jì)

枕頭壩一級(jí)水電站蝸殼混凝土分四個(gè)部位：蝸殼底板、蝸殼外側(cè)邊墻、蝸殼內(nèi)側(cè)錐管段、蝸殼頂板?？傮w施工順序：領(lǐng)先澆筑底板一至二層，再分別澆筑蝸殼外側(cè)邊墻和內(nèi)側(cè)的錐管段，形成流道后封頂，分層高度控制在2 m以內(nèi)。

(1)蝸殼底板采用無(wú)模施工工藝，沿蝸殼底板結(jié)構(gòu)面用φ20圓鋼筋制作樣軌，樣軌間距2 m，加固在底部混凝土錨筋上?；炷翞镃25二級(jí)配，主要采用門(mén)塔機(jī)配臥罐入倉(cāng)，局部采用混凝土泵輔助，主要采取臺(tái)階法澆筑，配插入式振搗棒和軟軸振搗棒平倉(cāng)振搗?；炷潦諅}(cāng)時(shí)，蝸殼底板(永久過(guò)流面)用3 m刮尺刮平后割除樣軌，原漿抹面。

(2)蝸殼外側(cè)邊墻在流道的一面為鋼襯，其余各面現(xiàn)立組合鋼模板，內(nèi)撐內(nèi)拉法加固。鋼襯在高度方向分兩段安裝到位。施工時(shí)按藍(lán)圖分塊執(zhí)行， C25二級(jí)配混凝土仍采用門(mén)塔機(jī)配臥罐入倉(cāng)，局部用混凝土泵輔助。臺(tái)階法澆筑，插入式振搗棒平倉(cāng)振搗。由于鋼襯安裝后豎立太高而直接影響混凝土下料，需要在倉(cāng)內(nèi)搭設(shè)混凝土入倉(cāng)平臺(tái)掛溜筒入倉(cāng)。

(3)蝸殼錐管段分兩期施工，一期C25混凝土澆筑與錐管外圍襯板安裝交替進(jìn)行，一期內(nèi)模采用小鋼模，混凝土入倉(cāng)方式同蝸殼外側(cè)墻。錐管鋼襯直接在肘管鋼襯上接引，用正反扣加固在錐管一期混凝土預(yù)埋插筋上，錐管二期C35二級(jí)配混凝土采用泵送入倉(cāng)。

(4)蝸殼頂板澆筑的先決條件有三個(gè)：一是蝸殼邊墻混凝土澆筑到設(shè)計(jì)高程，二是座環(huán)安裝就位，三是蝸殼頂板鋼襯安裝就位。待上述各項(xiàng)工作完成后開(kāi)始準(zhǔn)備頂板倉(cāng)號(hào)。由于蝸殼頂板鋼襯鋼板太薄且未考慮施工荷載，故需要在蝸殼流道內(nèi)搭設(shè)滿堂紅腳手架支撐體系。混凝土入倉(cāng)方式同底板，也采取臺(tái)階法澆筑。

上述部位混凝土強(qiáng)度指標(biāo)較高，水化熱溫升大，施工過(guò)程溫控措施需加強(qiáng)，嚴(yán)格控制混凝土的入倉(cāng)溫度、通水冷卻、灑水養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，確保工程質(zhì)量。

4施工程序及方法

4.1施工程序

圖1　蝸殼混凝土施工程序圖

結(jié)合枕頭壩一級(jí)水電站工程實(shí)際，針對(duì)主機(jī)間混凝土施工難點(diǎn)，所設(shè)計(jì)的蝸殼混凝土施工程序見(jiàn)圖1。

4.2施工分層及分塊

蝸殼混凝土澆筑時(shí)，澆筑倉(cāng)面大，入倉(cāng)強(qiáng)度高，為了保證澆筑的連續(xù)性，減小蝸殼溫度應(yīng)力影響，需對(duì)混凝土施工進(jìn)行分層分塊?？紤]到蝸殼鋼襯結(jié)構(gòu)形狀，盡量避免產(chǎn)生小銳角混凝土體、減小混凝土澆筑上升時(shí)對(duì)蝸殼的浮力，防止蝸殼位置偏差等情況，設(shè)計(jì)分層分塊方式見(jiàn)圖2、3，水平分層施工縫面及豎直分塊縫面采用高壓水槍沖毛成毛面，粗砂微露，如遇特殊情況，業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)解決[1]。

圖2　混凝土澆筑分層示意圖

圖3　混凝土澆筑分塊示意圖

4.3鋼筋加工及模板組立

4.3.1鋼筋加工

(1)鋼筋加工：鋼筋在鋼筋廠切割、彎曲后，采用15 t自卸汽車(chē)運(yùn)輸至施工部位，按鋼筋編號(hào)和安裝順序依次堆放到倉(cāng)號(hào)內(nèi)。因?yàn)槲仛げ课讳摻疃酁榛⌒?、網(wǎng)狀布置，與機(jī)組金屬結(jié)構(gòu)外側(cè)體形相近，故加工時(shí)應(yīng)控制加工制件的精度，把誤差控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。在鋼筋加工完成運(yùn)輸至安裝工作面時(shí)，必須注意保護(hù)鋼筋接頭。

(2)鋼筋安裝：蝸殼鋼筋安裝難度較大，需待測(cè)量放出控制點(diǎn)后才能進(jìn)行鋼筋安裝。首先按施工詳圖和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況搭設(shè)樣架鋼筋和架立鋼筋，然后安裝結(jié)構(gòu)鋼筋。結(jié)構(gòu)鋼筋的安裝位置、間距、保護(hù)層應(yīng)符合施工圖的規(guī)定，將允許偏差控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。對(duì)于有多層鋼筋的部位，先安裝下層或內(nèi)層鋼筋，待檢驗(yàn)合格后，再施工上層或外層鋼筋。

(3)蝸殼斷面尺寸逐漸減小，而順流向鋼筋數(shù)量保持不變，從而使蝸殼末端出現(xiàn)鋼筋密集、混凝土無(wú)法施工的情況。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，當(dāng)蝸殼尾部鋼筋間距小于10 cm時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采取每?jī)筛⒃谝黄鸬拇胧?。在鋼筋施工中，如與孔洞、預(yù)埋件、千斤頂?shù)日系K物發(fā)生沖突時(shí)，按以下原則處理：① 障礙物尺寸小于20 cm，局部調(diào)整鋼筋間距進(jìn)行避讓?zhuān)虎?障礙物尺寸大于20 cm，割斷鋼筋避讓?zhuān)诟顢噤摻畹牟课贿M(jìn)行局部加強(qiáng)。

4.3.2模板組立

主機(jī)間蝸殼流道兩側(cè)及頂部結(jié)構(gòu)面全部為鋼襯，無(wú)需立模。施工中應(yīng)注意保護(hù)好鋼襯及其支撐體系，防止在混凝土澆筑過(guò)程中變形。蝸殼內(nèi)側(cè)與錐管及垂直分縫處模板采用5 cm×10 cm木方搭配，人工現(xiàn)場(chǎng)拼裝，扣件連接。模板采用φ14鋼筋拉桿固定，架管橫向背牢，縱向采用φ48腳手架管加固。蝸殼進(jìn)人廊道、預(yù)留孔洞等需搭設(shè)滿堂支撐架，滿堂架φ48鋼管步距為1.5 m、縱距為0.9 m，橫距為0.9 m，并配置掃地桿和斜撐，架設(shè)模板鋼襯工將鋼管墊板置于底板混凝土上。模板在使用前徹底涂抹脫模劑，易于脫模。

4.4混凝土施工

4.4.1混凝土入倉(cāng)

倉(cāng)面驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行混凝土澆筑。澆筑時(shí)應(yīng)保持混凝土施工縫面的潔凈和濕潤(rùn)，并在混凝土面上均勻鋪一層2～3 cm厚的砂漿，每次鋪設(shè)砂漿的面積與混凝土澆筑強(qiáng)度相適應(yīng)，并及時(shí)覆蓋混凝土，以保證新、舊混凝土結(jié)合良好。

蝸殼混凝土主要采用門(mén)機(jī)吊罐入倉(cāng)、泵送作為輔助入倉(cāng)的方式。蝸殼Ⅱ區(qū)混凝土采用下游側(cè)7號(hào)MQ1260B、8號(hào) MQ 900B、9號(hào)MQ600B門(mén)機(jī)澆筑，Ⅰ、Ⅲ區(qū)混凝土采用上游側(cè)4號(hào)K80/115塔機(jī)、2號(hào)MQ900 B、3號(hào)MQ1260 B門(mén)機(jī)澆筑，對(duì)于部分門(mén)機(jī)覆蓋不到的部位由泵車(chē)泵送混凝土澆筑，確?；炷寥雮}(cāng)強(qiáng)度[2]。

4.4.2混凝土平倉(cāng)及振搗

混凝土在平倉(cāng)后進(jìn)行振搗，大體積混凝土采用φ100插入式高頻振搗器，薄壁結(jié)構(gòu)部位采用φ50軟軸插入式振搗器。振搗器不能直接碰撞模板、鋼筋和預(yù)埋件，以防模板走樣和預(yù)埋件移位，對(duì)預(yù)埋件，特別是止水片周?chē)鷳?yīng)細(xì)心振搗，必要時(shí)輔以人工搗固密實(shí)。振搗時(shí)間以混凝土粗骨料不再明顯下沉，不出現(xiàn)汽泡、開(kāi)始泛漿為準(zhǔn)，插入式振搗器一般為20～30 s，高頻振搗器不應(yīng)小于10 s。振搗器移動(dòng)的距離以不超過(guò)其有效半徑并插入下層5～10 cm按振搗順序依次進(jìn)行，方向一致，振動(dòng)棒快插慢拉，以保證混凝土上下層結(jié)合緊密。

混凝土澆筑時(shí)，若泌水較多，應(yīng)及時(shí)排除但不得帶走水泥漿，并應(yīng)及時(shí)通知實(shí)驗(yàn)室查明混凝土泌水原因，采取相應(yīng)的措施予以解決。嚴(yán)禁在模板上開(kāi)孔趕水，防止帶走水泥漿液而影響混凝土質(zhì)量。不得在倉(cāng)內(nèi)加水，若發(fā)現(xiàn)混凝土和易性較差，則需加強(qiáng)振搗以保證質(zhì)量?；炷翝仓毐３诌B續(xù)性，若因故中止且超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間，則應(yīng)按施工縫進(jìn)行處理。只有對(duì)混凝土面進(jìn)行沖毛或鑿毛并沖洗干凈后，才能進(jìn)行下一次混凝土澆筑施工。

在混凝土澆筑過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)模板有變形、移位時(shí)，必須立即停止該部位混凝土澆筑，對(duì)變形或移位位置加焊角鋼、拉桿，確保其變形、移位不再增大。

4.4.3混凝土收面及養(yǎng)護(hù)

混凝土的收面工作是澆筑的重要工序，做好混凝土的襯砌工作，可以降低粗糙率，提高輸水能力，增強(qiáng)防滲效果，延長(zhǎng)使用年限。收面工作應(yīng)在澆筑完混凝土后立即用原漿收面，不得另外鋪砂漿收面，不得灑水收面。其工序是根據(jù)測(cè)量放線的結(jié)構(gòu)控制點(diǎn)，先用長(zhǎng)木抹粗抹一遍，使其表面平整，稍停后再用鐵泥抹細(xì)抹一遍，最后待大量水分蒸發(fā)后，再用鐵泥抹壓抹一遍，直至達(dá)到密實(shí)、平整、光滑的效果。

混凝土養(yǎng)護(hù)按混凝土澆筑完畢6～8 h后開(kāi)始人工灑水養(yǎng)護(hù)，氣溫高時(shí)取小值，氣溫低時(shí)取大值，應(yīng)配備專(zhuān)人負(fù)責(zé)灑水養(yǎng)護(hù)，始終保持混凝土表面濕潤(rùn)，混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14 d。

4.4.4混凝土溫控措施

考慮到枕頭壩一級(jí)水電站工程的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)混凝土的入倉(cāng)溫度不超過(guò)19℃，廠房蝸殼外層屬大體積混凝土，混凝土澆筑過(guò)程中采取了以下措施控制：(1)混凝土澆筑盡量選在溫度較低時(shí)段施工；(2)采用預(yù)冷混凝土施工，控制混凝土入倉(cāng)溫度；(3)合理配置資源，盡量減少混凝土途中攪拌的時(shí)間，并定時(shí)用冷水沖洗車(chē)罐降溫；(4)混凝土澆筑收倉(cāng)后8～18 h開(kāi)始灑水養(yǎng)護(hù)且養(yǎng)護(hù)到上層混凝土澆筑為止，同時(shí)在蝸殼內(nèi)壁采用常流水噴灑養(yǎng)護(hù)[3]。

4.4.5蝸殼回填灌漿

蝸殼地腳螺栓回填灌漿按照設(shè)計(jì)要求在地腳螺栓孔內(nèi)頂部埋設(shè)回填灌漿管，灌漿管從座環(huán)上灌漿管升出，待澆筑回填混凝土后進(jìn)行回填灌漿。

5應(yīng)用效果

主機(jī)間蝸殼混凝土澆筑計(jì)劃每臺(tái)機(jī)組平均澆筑時(shí)間為202 d，實(shí)際平均澆筑時(shí)間為189 d，每臺(tái)機(jī)組平均節(jié)約工期13 d，總共節(jié)約工期52 d。施工過(guò)程中溫控效果較好，經(jīng)專(zhuān)家檢測(cè)蝸殼混凝土澆筑密實(shí)度較好，未發(fā)現(xiàn)蝸殼混凝土質(zhì)量缺陷，質(zhì)量控制較好，取得了滿意的效果，為枕頭壩一級(jí)水電站按期下閘蓄水爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間，更為工程建設(shè)帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

6結(jié)語(yǔ)

(1)實(shí)踐證明：枕頭壩一級(jí)水電站主機(jī)間蝸殼混凝土澆筑采取分3區(qū)、11層的施工方案是可行的，具有較強(qiáng)的可操作性，有利于加快施工進(jìn)度，降低工程投資，對(duì)加快推進(jìn)工程進(jìn)度具有重要意義。

(2)枕頭壩一級(jí)水電站屬Ⅱ等大(二)型重力壩，河床式廠房布置，該方案的成功應(yīng)用，可為同類(lèi)工程提供借鑒。

(3)枕頭壩一級(jí)水電站于2011年11月截流，2014年5月18日順利實(shí)現(xiàn)二期圍堰破堰基坑充水目標(biāo)，2015年5月順利下閘蓄水、8月首臺(tái)機(jī)組發(fā)電，順利實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，為同類(lèi)工程的建設(shè)樹(shù)立了標(biāo)桿。

參考文獻(xiàn)：

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[3]楊根錄. 向家壩左岸電站廠房蝸殼混凝土施工與質(zhì)量控制[J].人民長(zhǎng)江，2015，46(2)：23-27.

王海勝(1978-)，男，河南新鄉(xiāng)人，工程師，碩士，從事水電工程建設(shè)技術(shù)與管理工作；

魏雄偉(1987-)，男，湖北天門(mén)人，工程師，碩士，從事水電工程建設(shè)技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-10-15

文章編號(hào):1001-2184(2015)06-0093-04

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類(lèi)號(hào):TV7;TV52;TV544

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