向家坝左岸电站厂房蜗壳混凝土施工与质量控制.pdf
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1、第 4 6卷 第 2期 2 0 1 5 年 1月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri v e r Vo 1 46 No 2 J a n ,2 01 5 文 章 编 号 : 1 0 0 14 1 7 9( 2 01 5) 0 20 0 2 30 5 向家坝左岸电站厂房蜗壳混凝土施工与质量控制 杨 根录 ( 中国长江三峡集 团公 司 向家坝 工程 建设部 , 四川 宜宾 6 4 4 6 0 0 ) 摘要 : 水 电站厂房蜗 壳混凝 土浇筑具有体型复 杂、 专业 交叉干扰 多、 蜗 壳安装精度要 求 高、 混凝 土振捣 困难 等 特点 , 是 电站厂房 最为复杂的施_ T - - 部位
2、, 质量控制难度 大。详 细论述 了向家坝水 电站蜗壳混凝 土的施工特点 、 主要施 工程序和质量控 制措施 。向家坝左岸 电站厂房施 工主要 通过 防止蜗壳抬动 变形 、 保 证 浇筑密 实、 控 制 混凝 土最高温升等一 系列措施 , 保证 了 目前 国 内最大发 电机组蜗 壳混凝 土的浇筑质 量 , 施 _Y - 质量 满足要 求, 可 供 其 它 工 程 借 鉴 。 关 键 词 : 水电站厂房 ;蜗壳 ;混凝 土浇筑 ; 质量控制 ;向家坝水 电站 中 图 法 分 类 号 :T V7 3 1 文 献 标 志 码 :A DOI : 1 0 1 6 2 3 2 j c n k i 1 0
3、0 14 1 7 9 2 0 1 5 0 2 0 0 6 1 左岸厂房 蜗壳二期混凝 土施工特点 向家 坝水 电站 左 岸 厂 房 安 装 了 4台8 0 0 MW发 电 机 组 , 电站 建筑 物 由进 水 口、 引水 钢 管 、 主厂 房 、 副厂 房 及 户 内 开 关 站 等 组 成 。 主 厂 房 尺 寸 2 2 6 9 4 m X 3 9 5 n l x 7 9 1 5 m( 长 宽 高 ) , 机 组 问距 3 6 m, 机 组 安 装 高 程 2 5 8 IT I , 单 机 引 用 流 量 8 9 0 m s , 设 计 水 头 1 0 0 m。安装 间 位 于 主 厂 房
4、左 端 , 副 厂 房 分 别 布 置 在 主 厂房 上 下游 侧 , 主变 和 G I S室 布 置在 上游 副厂 房 内 。 电站 厂房 建 基面 高程 2 2 5 5 0 m, 蜗 壳 安装 高 程 为 2 5 8 0 0 m, 基 础 环 、 蜗 壳 层 混 凝 土 浇 筑 高 程 范 围 为 2 5 2 5 0 2 6 6 1 9 m。蜗壳层上下游距离 3 5 5 m, 单 台 机 组 宽 3 6 8 m。 主厂 房 蜗 壳 层 混凝 土 具 有 结 构 平 面 尺寸 大 、 结构 体 型复 杂 、 预 埋 金 结 机 电埋 件 多 、 钢 筋 制 安 量 大 、 浇筑 施工 困难
5、及 技术 要求 高 等特 点 。 ( 1 )蜗 壳体 型 特 殊 。平 面上 按 螺 旋 形 逐 渐 变 化 , 蜗 壳 中央为基 础 环 和座 环 , 座 环直 径 ( 内径 ) 1 2 4 9 m, 其金 属蜗 壳 尺寸 巨大 , 进 口管径 为 1 2 2 0 m, 底部 采 用 钢支 撑 , 距离 安 装 面的最 低 高 度 约 0 6 c m。二 期混 凝 土仓 内净 空 尺 寸较 小 , 蜗 壳 周 边 外 包 混 凝 土最 小 尺 寸 约 2 m左 右 。蜗壳 二 期 混 凝 土 中金 结 机 电埋 件 多 、 体 型 大 、 安装 精度 要求 高 。蜗 壳外 围钢筋 密集 、
6、与金 结机 电埋 件 相互 穿插 , 安 装难 度 大 。 ( 2 )蜗 壳第 一层 仓 面空 间 狭 小 , 蜗 壳底 部距 离 一 期 混凝 土 界 面 最 小 间 隙在 0 6 01 8 m之 间 , 混 凝 土 入 仓及 振捣 困难 , 尤 其是 蜗壳 阴 角部位 既要 浇筑 密实 , 又 要 防止基 础环 、 蜗壳 抬 动 , 成 为混 凝土 浇筑 质量 控制 的关键 。 ( 3 )蜗壳 阴角 部位 体 型 复杂 , 昆凝 土 难 以 直 接人 仓 , 一 般采 用 自密实 混 凝 土 , 但 密 实 度 较难 控 制 , 同 时 水 泥 用量 多 , 混 凝 土的 温度控 制难 度
7、大 。 ( 4 )蜗壳 安装 要求 精度 高 , 混 凝 土 浇 筑 及 回填 灌 浆过 程 中有 效 防止 抬 动 变形 十分 关 键 , 如 何 保 证 将 混 凝 土 浇筑 密实 , 并 防止 抬动是 施 工 的重 点 和难点 。 ( 5 )蜗壳 二期 混 凝 土 采用 弹性 垫 层 的方 式 浇 筑 , 必须 严格 控制 弹性 垫层 的施 工工 艺 。 2施工分层分块 2 1 施 工 分 层 蜗壳 二 期 混 凝 土 浇 筑 起 止 高 程 为 2 5 1 0 0 0 , 2 6 6 1 9 0 m, 高度 1 4 6 9 m, 单 台机混凝 土总浇筑 量为 9 7 4 0 m 。一般
8、 根 据 基 础 环 结 构 及 蜗 壳 断面 特 点 , 以 及蜗壳周边结构 , 如进人廊道 、 埋件位置 、 水平钢筋 网 位置 等进 行分 层 。为 避 免 蜗 壳 阴 角部 位 混 凝 土脱 空 , 同时考 虑混凝 土 入 仓 能力 , 蜗 壳 二 期 混 凝 土 共 划 分 5 层施 工 , 见 图 1 。 收 稿 日期 : 2 0 1 41 02 9 作者简 介 : 杨根 录 , 男, 教授 级 高级 工程 师, 主要从事 大型 水电工程建设管理工作 。E ma l l : y a n g g e n l u e t g p c c o i n e n 2 4 人 民 长 江 第
9、1 层 分层 高 程 的 确定 最 为 关 键 。若 分 层 过 高 , 则 下 部体 型 过 大 , 易 产 生 较 大 浮 力 , 蜗 壳 抬 动 较 难 控 制 。若 分层 过 低 , 则仓 面与蜗壳 之 间的夹 角太 小 , 蜗壳 底部 形成 尖角 , 排气 不 畅 , 尖角 部位 和蜗 壳 阴角部 位不 易浇筑密实。因此 , 分层高程应 略高于基础环阴角部 位 , 层 间 高度 5 4 0 m。这 一 层 高 度 较 大 , 难 以实 现 通 仓 浇筑 , 需分 块浇筑 。 第 2 5层 的分层 考虑 的主要 因素有 , 壳 顶沿 蜗壳 包 角逐 步下 降及 蜗壳进 人廊 道 的结构
10、分 布情 况 , 同 时 , 第 2层 以上应 尽 量 实现 通 仓 浇 筑 。为 减 小 入仓 强 度 , 分 层 高度 不 超 过 3 0 m, 各 层 高 度 最 终 确 定 为 2 8 , 2 8。 2 2, 1 6 9 m 。 中 童 垦 U 二 一 j 一 堂屋 l r 纬l 层 图 1 蜗 壳 层 混 凝 土 浇 筑 分 层 示 意 2 2 施工分块 为 确保蜗 壳及 基础 环在 混凝 土浇 筑后 的最终 变形 满 足设 计要求 , 根据机 组 4个 象 限 (I象 限 ) 一 期 混 凝土 在仓 面形 成 4个 台阶 的特点 , 将 蜗壳 底 部 第 一 层 按顺 时钟 方 向
11、也分 成 I4个 相对 独 立 的混 凝 土 浇筑块 分 别施 工 , 见 图 2 。 _ 】 1 , q j, _ n i 一 图 2蜗 壳 第 一 层 分 块 示 意 ( 高 程 : m, 尺 寸 : n l l n) I块 由坐 标 +X轴 分 开 , 块 由坐 标 一 Y轴偏 +x向 5 。 角 分开 , 块 由坐标 一x轴 偏 一 Y 向 1 5 。 角 分 开 , I块 由坐 标 +Y轴 偏 一X 向 1 O 。 角分 开 。第 1 层 采 用 对 称 浇筑 , 次 序 为 象 限一 象 限一 I 象 限一 象 限 。其 中 、 象 限为 先 浇 块 , I、 象 限为 后浇 块
12、。对角 两块 同时 备仓 , 先后 连续 浇筑 。 第 2 5层 面积 较大 , 平铺 法浇 筑 的人仓 强度 要求 较 高 , 需采 取 加大 人 仓 强 度 的办 法 实 现 通仓 浇 筑 。如 入仓 强度 难 以保证 时 , 可分左 右两 块错 缝浇 筑 , 错缝 宽 度 8 0 e m。 3 施工布置 3 1 第 1层混凝土浇筑 蜗壳 底 部第 1层 混凝 土 由泵 机 +MQ 2 O O O港 机 + 3号缆 机联 合供 料 。 由港 机和 缆机 供 料 浇筑 蜗 壳 外 侧 混凝 土 ( 配合 溜槽 、 溜 桶 下 料 ) 并 向泵 机 集 料 斗 供 料 。 规 划每 个仓 内布
13、 置 2台 H B 6 0型混 凝 土 泵 ( 1用 1备 ) 和 1台注浆 机 。混 凝 土 泵 负 责 向 蜗壳 内侧 部 位 送 料 , 砂 浆泵 负责 基础 环下 阴角部 位 的送料 。 泵管 由主泵 管 和径 向支管 组成 。主 泵管从 泵 机接 出并 沿蜗壳 外侧 高 于仓 位 线 以上 环 向 布置 , 分 别 接 径 向支 管并延 伸 至蜗壳 阴角 部 位 ( 先 浇块 可 直 接从 端 部 堵头 部位 接入 仓 内) 。泵 管 为 l 2 5 mm钢 管 , 每个 象 限 布置 4 6根输 送 管 , 方 式 为 4高 2低 , 其 中 2根 低 泵 管用 于蜗壳 内侧 底
14、部 以下 的大 面积 混凝 土浇 筑 ( 先 浇 块管 口可 接软管 ) , 4根高 泵 管用 于 蜗壳 阴 角部 位 的 混 凝土 浇筑 , 高 泵 管 管 口环 向间 距 控 制 在 约 2 0 0 e m, 高 泵管 管 口距 基础 环 阴角顶 部距 离应不 大 于4 0 e m。 砂 浆泵 可灵 活布 置在各 仓 内或仓 外不 受干扰 的部 位 , 用 于浇筑 基础 环下 环流 板与 蜗壳相 交 的 阴角部位 。 砂 浆泵 主管 为 3 2 m mP E塑料管 。先 浇块 沿端 头模 板 封头板接入仓位 , 并沿主管每隔 l m( 保证 阴角顶部每 个 隔 板分 隔 区域 至少 1根
15、) 向上 引 1 根 0 2 5 mm支 管引 入注浆点 ; 后浇块沿蜗壳环 向接入仓位 , 同样沿主管每 隔 1 m 向上 引 1根 0 2 5 m m 支 管 引入 注浆 点 。支 管 上 部管 口距 阴 角 顶 部 5 c m。利 用 基 础 环 上 阴角 顶 部 已 有 的孔洞 作为 排气孔 排气 。采 用泵 送 自密实 混凝 土能 够浇 筑密 实时 , 可不 用启 动砂浆 泵 。 3 2 第 2 5层混凝土浇筑入仓手段 第 2 5层 处 于蜗壳 壳体腰 线及 腰线 以上 部位 , 采 用港 机 十缆 机 +胎 带 机 联合 供 料 作 为 主要 入仓 手 段 , 辅 以溜 槽 、 溜
16、 桶 实 施 定 点 下 料 。在 距 离 蜗 壳 壳 体 2 0 m 范 围内 , 不 得设 置下料 点 。 4 主 要工 序施工 4 1弹性垫层 施工 蜗壳外 围垫 层材 料 为 高 压 聚 乙烯 闭孔 泡 沫 板 , 垫 第 2期 杨根录 : 向家坝左岸 电站厂房 蜗壳混凝 土施工与质量控制 2 5 层 范 围为 蜗壳 顶部 的上 半 圆 1 8 0 。1 1 0 。 , 绕 蜗 壳 包 角 3 4 5 。 , 泡 沫板 厚度 大部 分 为 3 0 m m。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
17、沫板面均匀涂抹氯丁胶 , 要求呈不拉丝状 , 同 时在钢管表面涂抹不拉丝状氯丁胶 , 以便将泡沫板与 钢管粘合。 4 2金结埋件 、 机 电管路安装 按 照技 术要 求 , 在施 工备 仓 过程 中 同时进 行金 结 、 机 电埋件 及 水机 管路 的安装 。施 工过 程 中须 加强 土建 部 门与机 电部 门的现 场协 调 , 做好 土 建钢 筋 、 模 板 安装 与金 结机 电埋件 的安 装 规划 与备 仓 设 计 , 土建 施 工 应 避让 金结 机 电埋 件 的安装 作业 。 4 3钢筋施 工 蜗壳 外 包 钢 筋 布 设 复 杂 , 施 工 中分 2次 安 装 。首 先进 行 蜗壳
18、腰线 以下 部 位 的钢筋 安装 。待第 一层 混凝 土浇 筑 完成 后 , 再 进行 蜗 壳腰 线 以上 部 位 的安 装 。按 照先 里层 后 外层 、 由低处 向高处 的顺 序 , 先安 装环 向主 筋 , 后安 装垂 直 向分 布 钢 筋 。钢 筋 接 头 采 用 钢套 筒 滚 轧 直螺 纹 机 械 方 式 连 接 。 由 于 蜗 壳 外 包 钢 筋 分 层 较 多 , 备仓 过 程 中 , 采 用 过 程 验 收 方式 , 安 装 一层 钢 筋 验 收 一层 。 蜗 壳 与 机 坑 里 衬 之 间 的 “ V” 型 槽 内钢 筋 相 对 密 集 , 在钢筋安装阶段需间隔预留进人孔 ,
19、 以便后续混凝 土 浇筑 时振 捣 密实 。钢 筋 安 装 过 程 中 , 需 统 一 考 虑 后 续机电预埋管路、 蜗壳 弹性 垫层 、 回填灌浆管路 、 监测 仪 表及 各类 管 线 的布 置 , 使 其互 不 影 响并有 利 于保 护 。 在 已经敷 设 完 垫 层 的 部 位 安 装 钢 筋 或 开 展 其 他 作 业 时 , 需 注意 对 垫层 材料 的保 护 。 4 4 混 凝 土 浇 筑 4 4 1 浇 筑措 施 蜗 壳第 1层混 凝 土 浇 筑 从 蜗 壳 外 侧 上 游 端 开 始 , 以开仓 平铺 法 浇筑 , 施 工 人员 在蜗 壳 内 、 外 侧 以外高 内 低方式同时
20、振捣 , 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 适 当高 程 时 , 采 用 港 机 继 续 浇 筑 蜗壳 外侧 混凝 土 , 同 时 采用 低 泵 管 向蜗 壳 内侧 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 员撤 出 , 启动 高泵 管继 续 向蜗 壳 内侧 泵 送 自密 实 混 凝 土 。 由港 机 向泵 机 供 料 , 泵 送 压 力 按不 大 于 0 2 MP a控 制 , 以防止 泵 送 过 程 中过 大 的压 力造 成 蜗壳 抬动 变形 。浇筑 过程 中利 用基 础
21、环上 预留的 0 1 2 5 mm孔观察混凝土浇筑上升情况 ( 上升速 度 不 大于 3 0 c m h ) 。 当混 凝 土 浇 筑 至 基 础 环 环 流 板 顶 面 且环 流板 上孔 洞 冒浆 后 , 用 棉 塞 将 环 流 板 上 的 孔 洞 封 堵 。此 时再 启动 砂 浆 泵 向基 础 环 阴角 泵 送 砂 浆 , 当砂浆 上 升到基 础 环 顶 板 侧 面上 的预 留孔 洞 出 浆 后 , 用棉 塞将 排气 孔封 堵后 继续 注 浆 。 当压 力 上 升至 0 1 M P a左右 后 , 再保 持 注浆 5 mi n后 注 砂 浆 结束 。 以上 浇筑过程中 , 港机挂 吊罐浇筑
22、混凝土的坍落度为 68 c m, 泵送混凝土坍落度为 1 61 8 c m, 泵送砂浆扩散度 为 6 0 6 5 c m。 由于基 础环 顶 板 侧 面上 预 留的 孔洞 仅 2 c m左右 , 通气能力有限, 不论是否采用砂浆泵 , 泵送 压力 都应 按不 大 于 0 1 MP a控 制 , 以防 止 压力 过 大 造 成蜗 壳抬 动 变形 。 对于 第 2 5层 混凝 土可 采 用 MQ 2 0 0 0港机 、 缆 机 及 MQ 6 0 0 0门机联 合 的平 铺 法 浇 筑 , 收 仓 层 面 与 蜗 壳 交 角处按 4 5 。 倒 角处理 。第 2层施 工 时 , 需 待第 1 层 回
23、 填灌 浆完成 后 方可 割 除 蜗 壳 拉杆 , 且 需 要 在灌 浆 完 成 后 的 3 7 d内浇 筑混 凝 土 。 4 4 2 浇 筑 强度 分析 根据 仓 面 的最大 面积 、 坯 层 厚 度 ( 3 0 c m) 、 昆 凝 土 上 升速度 ( 不 大 于 3 0 c m h ) 、 混 凝 土 初 凝 时 间 ( 4 h ) , 计算 入仓 强 度 。设 备 配 置 拟 为 , 1台泵 机 ( 3 0 m h ) , 1台 MQ 2 0 0 0港 机 ( 3 0 m h ) 、 1台 缆 机 ( 4 5 11 3 h ) , 1 台 MQ6 0 0 0门机 ( 3 0 m h )
24、 。 蜗 壳 第 1层 分 4个 仓 位 浇 筑 , 最 大 仓 位 面 积 约 3 4 3 m , 小 时人仓 强 度 为 2 5 7 3 m , 任 意 2台设 备 ( 最 小为 6 0 m h ) 即可满足浇筑强度要求。 蜗壳第 2层与第 3层仓面最大面积约 8 9 3 m , 人 仓 强度 为 6 6 9 8 m h , 采用 1台港 机 +1台缆 机两 台 设 备联 合浇 筑 ( 入仓 强度 为 7 5 m h ) 即可 满足 浇 筑强 度 要求 。 蜗壳第 4层与第 5层仓面面积均为 1 1 0 8 m , 入 仓 强度 为 8 3 1 m h 。采 用 1台 MQ 2 0 0 0
25、港 机 +1台 缆 机 +1台 MQ 6 0 0 0门机 3台设 备 联 合 浇 筑 ( 入 仓 强 度 为 1 0 5 m h ) , 可 以满 足浇 筑强 度要 求 。 4 5 基础环 、 蜗壳底部 回填灌 浆和接触 灌浆 4 5 1 蜗 壳底部 回填 灌浆 系统 在蜗壳底部轴线内外侧 , 对应圆心角为 2 1 3 。 ( 内 侧 ) 和 4 8 8 。 ( 外 侧 ) 的 范 围 布置 回填 灌 浆 系统 。 在 相 应 蜗 壳底 部轴 线 内侧最 大长 度 2 m、 外侧 最大 长度 4 m 范 围 内布 设灌 浆 系统 。采 用 拔 管 法 施 工 , 拔 管 为 0 2 0 mm
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