向家坝右岸地下厂房蜗壳外围混凝土浇筑施工技术.pdf

向家坝右岸地下厂房蜗壳外围混凝土浇筑施工技术 杨帆 ( 中国水利水电第七工程局有限公司 四川 成都6 1 0 0 8 1 ) 摘 要 向家坝右岸地下电站蜗壳采用直埋、 垫层组合埋设方案， 钢筋混凝土与钢蜗壳联合承载， 因此 对蜗壳外围混凝土浇筑的施工质量要求非常高。通过对国内类似工程蜗壳层混凝土施工总结， 借鉴其他工程施工的成功经验， 采用预埋高低泵管、 不同部位采用参数各不相同的冷却水管埋 设方式、 阴角部位在浇筑完成前采用注浆机注浆、 蜗壳第一层分 4个象限对称浇筑等措施有效 解决了蜗壳阴角部位浇筑密实度、 混凝土温控、 浇筑时蜗壳变形控制等施工难点， 保证了向家坝 右岸地下电站蜗壳外围混凝土施工质量。 关键词 向家坝电站 ； 地 下厂房 ； 蜗壳外围混凝土； 施工技术 中图分类号： T V 3 3 9 文献标识码： B 1工 程概 况 向家 坝电站右岸地下 厂房共布置 4台单 机 容量 8 0 0 MW 的水 轮发电机组 ， 单机组 平面 尺 寸为长度 4 0 m， 宽 度 3 l m。机组蜗壳安装中 心高层 2 5 5 0 0 0 m， 采用弹性垫层、 直埋组合方 式埋 入混凝土 内。每个 机组从上游蜗壳 与压 _力钢管凑合节连接焊缝开始，铺设弹性垫层 至蜗壳 Y方向。垫层 材料为高压 聚乙烯 泡沫 板 ， 厚度 3 0 ram， 垫层两 端渐 变至 1 0 n u n ， 与蜗 壳采氯丁胶粘接。 蜗壳总体分为 5 层施 ，第一层混凝土分 层高程略高于座环阴角音 荭， 其上分层主要考虑 蜗壳进人廊道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 ： E L 2 4 8 5 0 0 m( E L 2 5 1 0 0 0) E L 2 5 3 7 0 0 m， 高度 5 2 r n 2 7 m； 第 二层 ： E L 2 5 3 7 0 0 mE L 2 5 6 5 0 0 m， 高 度 2 8 m ； 第 二 三 层 ： E L 2 5 6 5 0 0 mE L 2 5 9 5 0 0 m， 高度 3 O re ； 第 四层 ： E L 2 5 9 5 0 0 mE L 2 6 1 5 0 0 m， 高度 20 m ； 第 五层 ： E L 2 6 1 5 0 0 mE L 2 6 3 2 1 0 m， 高度 1 7l n l ： 单 台机组蜗壳底部第一层分四个象限 ( 1 象 限 ) 其中 I、 象限为先浇块 ， 、 象 限为后浇块， 其上二层 五层通仓浇筑， 第一 层施T过程中对角两块同时备仓， 连续浇筑。 2施工中的重难点 ( 1 ) 大直径蜗壳二期混凝土坑内空间小， 钢筋安装难度较大 ； ( 2 ) 蜗铂 芪 部、 蜗壳阴角部位的浇筑密实度； ( 3 ) 蜗壳第一层浇筑期间， 蜗壳及座环的 变形控制 ； ( 4) 蜗壳外围 大体积混凝土的温度控制 。 3施工程序 蜗壳安装验收 、 砼缝面处理一蜗壳腰线 以 下钢筋安装一弹性垫层安装一泵 管 、 溜筒及灌 浆管路安装、 冷却水管安装、 监测仪器安装一 蜗壳第一层砼浇筑一蜗壳腰线以上钢筋安 装一蜗壳第二层砼浇筑一蜗壳及座环底部回 填灌浆一蜗壳第 三层至第五层砼浇筑 、 基础环 底 部回填灌浆 。 仓位施工顺序 ： 基岩面验收一测量放样一 缝 面( 基岩面 ) 处理一 钢筋安装一灌浆 系统安 装一冷却水管安装一模板安装一仓位验收一 砼 浇筑一下一单元施lT 。 4蜗壳第一层施工方法 4 1 钢筋安装 由于向家坝 电站单机容量为世界之最 ， 其 金属蜗壳尺寸 巨大， 蜗壳外围空 间狭小 ， 蜗壳 底部距 离混凝 土 面最小 间隙在 0 7 6 m1 5 m 之间 。再加之蜗壳钢 支撑 以及拉锚等加 固件 众多 ， 导致钢筋安装难度极大。 蜗壳层钢筋主要 由三大部分组 成 ：蜗壳 外侧钢筋( 主要是靠岩壁的两层钢筋网、 蜗壳 层与锥管层之 间的水平缝面钢筋 ) ， 蜗壳 内侧 钢筋( 蜗壳外包钢筋) ， 其他如楼梯、 吊物孔等 结构的钢筋 。钢筋量大 ， 单 机组钢筋量为 8 8 0 余吨，其中第一层约 3 4 0 t 。由于其施T空间 小，在进行钢筋下料时，单件尺寸均控制在 6 m以下 ， 故 钢筋接头较 多。若钢筋采用常规 搭接焊或帮条焊连接， 则需配置诸多焊机才能 满足进度要求， 且焊接产生的废气对现场施丁 影响较大。 经过参建各 方的共 同研究 ， 通过对钢筋直 螺纹连接接头性能试验结果的认真分析， 得 出 蜗壳外包钢筋采用直螺纹连接方式是可行的。 4 2人仓方式 蜗壳第一层的混凝土入仓主要围绕蜗壳 阴角部位混凝土的人仓 、 振捣以及浇筑密实度 等关键问题进行研究 。 经 了解 ， 国内其他T程蜗壳外围混凝 土浇 筑的施丁方法 主要有 预埋径 向泵管 或者通过 基础环 板上预 留的 l 2 5 ra m孔进行混凝土入 仓 等方式。根据本丁程特点， 若从基础环板上预 留的孑 L 洞采用泵送人仓 ， 则泵机需 布置在通过 引水下 平段的 5 #施T支洞 内 ，这样存蜗壳混 凝 土浇筑期间 ， 会对引水隧洞衬砌施 丁造成 一 定干扰 。另外 ， 若采用从基础环板 上孔洞人 仓 的方式 ， 混凝 土灌 入的方向 自上而下 ， 这样较 难保证基础环板下部混凝土的浇筑密实度 ， 且 座环板至基础环 板之 间部位 的混凝 土无法 入 仓， 只能靠砂浆泵( 注浆机) 注砂浆回填密实， 达不到尽量少用砂浆的 目的。 因此 ， 结合本 T程的特性 ， 蜗壳 第 一层 阴 角部位的人仓采用预埋径向泵管的方式进行， 为保证座环板下 部以及基础环板下 部均浇筑 密实 ， 径向布 置高 、 低两层预埋泵管( 具体按 照 5高 2低共 7根预埋泵管均匀布置 ) 。此外 ， 在 座环下环板下部 约 5 e m位 置布置一趟环 向注 浆管 ，在泵送混凝土浇筑结束后进行 注浆， 以 确保座环下部 的浇筑密实度 。 如图 3所示。 泵机布置在相邻机组段的空处或本机组段 先浇块上 ， 以不影响其他部位施 _ 为原 则， 泵机 的喂料采用皮带机接溜槽的方式解决。 注浆机则 布置在泵机附近， 以尽量缩短注浆管长度、 操作 方便的原则布置。 蜗壳外侧混凝土则通过皮带机 及溜槽系统为主 、 桥机配吊罐为辅的方式入仓。 4 3混凝土浇筑 蜗壳层混凝土采用平铺法浇筑 ， 坯层厚度 5 O c m。蜗壳砼第一层最大仓面面积 ( 两个象 限) 约 2 7 5 m ， 砼初 凝按 4小时考虑 ， 则每小时 入 仓强度需 大于 3 4 4 m ， l台泵 机 + l趟 溜槽 + l台桥 机 ( 辅助 )联 合浇 筑 的强 度可达 到 3 6 mT h以上， 完全可 以满足浇筑强度要求。 经过施T前的预先推演以及施丁过程中 的不断优化总结 ， 蜗壳第 一层混凝土浇筑主要 分为 4 个阶段 ： 第 一阶段是混凝土接触 到蜗壳 外包 钢筋 图 1蜗壳外围混凝 土分层示意图 工通过 基础环板上的 D N1 2 5 m m孔洞进行振 捣。蜗壳外侧采用溜槽入仓 ，与内侧同步上 升。混凝土浇筑至基础环板时， 混凝土会通过 基础环板上的孑 L 洞流出，待孑 L 内开始溢出骨 料时， 采用预先制作好的木塞将孔洞封堵。 流 净。 第 四阶段是混凝土浇 过基础环板至第 一 层浇筑结束期间， 这一阶段蜗壳内侧先 采用预埋高泵管泵送 自密实混凝土人仓， 外侧继续采用溜槽人仓与 内侧混凝土 同步 上升。同时 ， 通过 基础环侧壁上的两排小孔 的溢浆情况判断混凝土 的上 升高度和 密实 度 ， 待 上排小 孔 内溢 出砂浆 时 ， 停 止泵 送 入料 。再启动 注浆机 进行注 浆 ， 砂浆 配合 比为 ： 水 ：水 泥： 砂= 1 ：2 ： 3 5 ， 注浆压力按 不大 于 O 2 MP a控制。 5温度控制 图 2蜗壳 第一层混凝土分块示意图 根据向家坝工程坝区气象资料， 4 月份 之前 ， 在这一阶段主要采用常态二级配混 凝土 ， 皮带机加溜槽人仓。蜗壳下部底板是 自 E L 2 4 8 5 mE L 2 5 l m按 5 0 e ra高 递增 的 6个台阶， 浇筑顺序由低到高、 从蜗壳外向 蜗壳 内铺料 。 第二 阶段是混凝 土接触 到蜗壳外包钢 筋至接触到蜗壳壁期 间，这 一阶段采用高 流态一级配混凝 土或 自密 实 昆 凝 土 ，以保 证蜗壳下部的混凝土密实度。 先浇块施T时 ，人员可通过 与后浇块 分缝模板处预 留的进人孔进入蜗壳 内侧振 捣。故蜗壳外侧混凝土铺料时形成外高内 低的缓坡状，迫使混凝土自行流人蜗壳底 部并从另一侧溢 出，以保证蜗壳底 部密实 度。同时 ， 施_T人员在 内侧辅 以人工振 捣 ， 将 昆 凝 土“ 拖 ” 入 内侧 。 后 浇块施T时， 由于处于蜗壳 内侧的施 T人员须在混凝土将蜗壳下部空间封闭前 撤退J叶 来 ， 故采用“ 内高外低” 的铺料方式： 即在混凝土即将接触到蜗壳底部外包钢筋 时， 启动泵机通过预埋的低泵管向蜗壳内侧 送料， 高流态混凝土从内 侧压向外侧， 自 行满 溢而出， 以此保证蜗壳底部混凝土密实度。 第三阶段是蜗壳底部浇筑封闭至混凝 土接触到基础环板期间， 这一阶段蜗壳内侧 采用预埋低泵管泵送一级配混凝土入仓 ， 人 至 l O 月份为高温季节， 该时段主体结构混 凝土采用 预冷混凝土浇筑 ， 地下厂房 内混凝 土 出机 口温度控制在 1 4 C以下。1 1月至翌 年 3月为低温季节 ， 采用常温混凝土浇筑。 仓 内布置冷却水管 ，从开 始浇筑起通 I O 天冷却水对混凝土进行冷却，降低混凝 土 内部温升。冷却水管采用 3 2 mm P E管 。 蜗壳第一层冷却水管按照非 白密实混凝土 区域间 、 排距 1 5 m1 S m布置 ， 自密实混凝 土区域加密至 l ml m间排距进行布置。 在不 同部位 埋设测 温管和温 度计 ， 特 别是自 密实砼部位， 以便监控砼内部温升。 开仓后， 采取个性化方式通水， 前 3 天 5 天采用2 5 L m i n 3 5 L ra i n 的大流量进行冷却 通水 ， 达到最高温度后采用 1 5 L rai n 2 0 L m i n 的流量进行冷去 m 昏 水 ( 控制降温幅度每天 ； 琏 越 I C ) ， 确保砼最高温度在设计允许范围内。 4 月至 l 0月通制冷水 ，进水温度 l 2 的， 进 出水 口温差 4 6 o c。1 1 月 至 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。 6浇筑期间蜗壳及座环的变形控制 为保证 浇筑期 间 ， 混凝 土浮托力 、 侧 压 力等造成蜗壳及座环发生位移 ，通过 组建 变形控制领导小组 ，采取行之有效 的变形 观测手段 、 变形控制措施加 以控制 。 ( 1 ) 变形观测设 置 通过对肘管二期混凝土、压力钢管外 包混凝土浇筑期 间对金 属结 构埋件的变形 观测所取得的成功经验加以萃取，在此基 础上对座环及蜗壳 的变 形观测进行 了更 为 科学合理的布置。 根据设计要求，座环及蜗壳的变形控 制指标为： 座环轴向变形 O 2 ra m、 径向变 形O 2 m m、 蜗壳抬动2 5 ra m 。针对以上 控制指标，分别在基础环板上布置 4 个监 测架，分别布置在机组 + x、 一 X 、 + Y 、 一 Y四 个部位， 每个监测架上各布置 2套百分表， 分别监测径向和轴向位移变化值 ，以此来 对座环 2 个方向的变形进行监控。在蜗壳 腰线部位 + Y 、 一 Y两个点各布置 1 套百分 表监测蜗壳的抬动变化。 另外，在蜗壳及座环的适当位置选取 观测点，利用水准仪等高精度仪器作为备 用和终值观测手段。 ( 2 ) 变形控制措施 在混凝 土浇筑 前 ， 由业主 、 监理 、 机 电 及土建施工单位联合对蜗壳 、座环的加 固 情况进行检查 ，主要检查加 固件 的焊接质 量， 检查合格后方可进行混凝土浇筑。 在混凝土浇筑前 ，由机 电安装施 二 单 位 、 土建施工单位联合对百分表初始值进 行读数并记录， 同时通报现场监理记录， 作 为变形控制的基础数据 。 混凝土浇筑过程 中，观测员每隔 1 个小时对百分表进行读数和记录，座环 径向和轴 向变形超过 0 1 m m进行预警 ， 超过 0 1 5 m m 则暂停 混凝 土入 仓 ， 通报 变 形控制小组 ，采取合理的措施进行控制。 蜗壳抬动 超过 1 5 m m进 行预警 ，达到 2 0 m m时停止 混凝土入仓 ，并通报控 制小 组拟定解决方 案。 若发生超过预警值的情况，一般采取 的办法有 ：从位移相反方 向进行 昆凝土人 仓 ， 待变形稳定后再低强度浇筑 ； 停 止混凝 土浇筑一定时间，待变化值稳定后再低强 度浇筑 。 7结语 向家坝右岸地下厂房蜗壳 层施T通 过 合理的施丁方案 、 精细化的施TT艺 ， 不仅 施T质量优 良， 且施T进度超前 。单机组 蜗 壳层浇筑直线工期为 4个月， 比计划的赶 下 T期节约了0 5 个月。 在施lT质量方面， 通过 上述措施， 成功地解决了蜗壳阴角部位浇筑 密实度 、 座环及蜗壳的变形控制 、 混凝 土内 部温度控制等施T难点。 其施工技术值得推 广借鉴， 特总结以飨同行。陕西水利 ( 责 任 编 辑 ： 黄 灵 芝 ) 、 O C C C