清远抽水蓄能电站蜗壳混凝土保压浇筑过程控制研究.pdf

第 3 6卷第 3期 华 北 水 利 水 电 大 学 学 报( 自 然 科 学 版) v o 1 3 6 N o 3 2 01 5年 6月 J o u r n a l o f N o r t h C h i n a Un i v e r s i t y o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d E l e c t r i c P o w e r( Na t u r a l S c i e n c e E d i t i o n1 J u n 2 0 1 5 DOI ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 5 6 3 4 2 0 1 5 0 3 0 1 2 清远抽水蓄 能 电站蜗 壳混凝土保压浇筑过程控制研究 刘学山 ，万晟 ( 1 清远蓄能发 电有 限公 司， 广 东 清远 5 1 1 8 5 3 ； 2 武 汉理工大 学 道路桥 梁与结构 工程湖北省重点实验室 ， 湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 ) 摘要 ： 清远抽水蓄能电站设计安装 4台 3 2 0 MW 可逆式水泵水轮机 ， 总装机容量 1 2 8 0 MW 机组 蜗壳 由东芝公 司 设计生产 该蜗壳 阴角空 腔较 大 ， 在 国内 同级别 电站 中尚属首例 经分析研究 ， 采用 “ 吊罐法加埋设 泵管法 ” 进行蜗壳混凝土浇筑 根据拟 定的方案 ， 采用分 层浇筑 、 均 匀控制 、 逐 步冷却 等方法 ， 保证 了混凝 土浇筑 的 质量 ， 可为类似 工程提供借鉴 关键词 ： 清远抽水蓄能电站 ； 蜗壳 ； 保压浇筑 ； 混凝 土 中图分 类号： T V 5 2 3 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 25 6 3 4 ( 2 0 1 5 ) 0 3 0 0 4 9 0 4 1 工程概况 清 远抽 水 蓄能 电站设计 安装 4台 3 2 0 M W 可逆 式水泵水轮机 ， 总装机容量 1 2 8 0 MW 机组蜗壳 由 东 芝公 司设 计生 产 混 凝 土施 工 采 用 光 面 混凝 土 施 工 工艺 混凝 土 浇筑采 用保 压浇 筑 该 型号 蜗壳 阴角 空 腔较 大 ， 平 均体 积为 3 4 2 IT I ， 并且 蜗壳 机 组板 上 预 留的灌浆 孔直 径较 小 根 据 以往 的施 工 经验 ， 阴 角 部 位 的施工 过程 ： 先挤 压外 层混 凝土进 人 阴角部 位 ， 然 后通 过 自密实 混凝 土灌 浆 填 补 阴 角 内 的空 腔 这 种 施工 方式 所需 的投 资较 大 因此 ， 清 远抽 水 蓄能 电 站 蜗壳 浇筑 时采 用增 设预埋 泵送 管 的方式 2 蜗壳浇筑过程控制 2 1控 制重 点 蜗 壳体 形 复杂 ， 蜗 壳周 围钢 筋密集 ， 机 电埋 件 管 路多 ， 工作面狭窄， 平行作业相互干扰 ， 蜗壳中心线 内侧 和外侧 的混 凝土 存在 高差 ， 浇筑难 度 大 ， 施 工振 捣 困难 ， 蜗壳 底 部及 阴角 部 位 的局 部 混 凝 土 易 出现 脱 空情 况 并且 蜗壳 承担 的水轮 发 电机 组 的动 、 静 荷 载高 ， 且动 载 比例 大 鉴 于 此 ， 蜗 壳 混凝 土浇 筑 过程的控 制重点 应包 括 ： 保证 混凝 土浇 筑 连 续 、 均匀上升； 防止浇筑过程 中座环 、 蜗壳抬动和 变形 ； 保证座环、 蜗壳阴角部位浇筑饱满、 密实； 强化 混凝 土 温度控 制 ， 防止 混凝 土产生 温度 裂缝 2 2施 工工 艺控 制 2 2 1 浇 筑分层 蜗 壳 混 凝 土 共 分 4层 浇 筑 第 1层 高 程 为 3 7 1 0 4 0 0 0 1 1 1 ； 第 2层 为 4 0 0 0 4 2 0 0 I l l ； 第 3层 为 4 2 0 0 4 3 8 0 1 2 1 ； 第 4层 为 4 3 8 0 4 4 7 4 I 11 ， 和 水轮 机层 楼板 一起 浇筑 2 2 2混 凝土 入仓 方式 蜗壳 混 凝 土 浇筑 时 采 用 了两 种 入仓 方 式 ： 一 是 泵送 ； 二是 采用 3 0 t 的桥 机 吊 8 IT I 的 吊罐 入 仓 高 程为 3 7 1 0 4 2 0 0 1T I 的混凝 土浇 筑 ， 采 用泵 送入 仓 与 吊罐入仓 两 种方 式 联 合 进行 锥 管 内混 凝 土 浇 筑 时采 用泵送 方 式入 仓 。 蜗壳 座 环 底 部 阴 角部 位 混 凝 土浇筑时采用泵送方式入仓 ， 人工辅助 采用掺聚丙 烯纤 维一 级配 昆 凝 土 ， 泵 管 直 接 浇 筑 在 昆凝 土 内不 再拆除 ， 以尽量减少蜗壳 阴角部位混凝土的脱空面 积 浇筑采 用平 铺法 ， 上 升 速 度不 大 于2 0 0 m m h 当 混凝土浇筑至无法进人操作的高度后 ， 继续泵送混 凝 土人仓 ， 对 阴角 或 空 间 狭 小 部 位 用 4 , 5 0 m lT l 软 轴 式振 捣棒 振捣 ， 操作 空 间较 大位 置用 61 0 0 mm软 轴 式振捣棒振捣 ， 直至蜗壳座环底部混凝土浇筑饱满 浇筑过程中预埋的灌浆管可 以作为排气管使用 蜗 壳外 侧混 凝 土浇筑 时 尽 量 使 用 吊罐 入 仓 ， 平 铺 法 浇 筑 ， 人工平仓 蜗壳外侧混凝土比座环底部混凝土容 收 稿 日期 ： 2 0 1 50 33 1 作者简 介 ： 刘学 山( 1 9 6 4 一 ) ， 男 ， 湖南岳 阳人 ， 高级 工程 师 ， 主要从事抽水蓄能 电站建设 、 管理方面的研究 5 0 华 北 水 利 水 电 大 学 学 报(自 然 科 学 版 ) 2 0 1 5年 6月 易浇筑 ， 但必须保证蜗壳周边均匀上升， 上升速度不 大 于 2 0 0 mm h 从搅 拌 车 卸 料 时 ， 混凝 土 的 自由下 落 高度 应 控 制在 1 5 I l l 以内， 否则应设缓降设施 采用 吊罐入仓 时 ， 混凝土人仓坍落度应控制在 6 O 9 0 T i m的范围 内 采用泵送入仓时， 入仓坍落度应控制在 1 2 0 mm 左右 2 2 3 混凝 土坍落度 与 入仓温 度控 制 混凝 土浇筑 时拌 合站 与混 凝土 仓面 各布 置一 个 坍落度桶 ， 由实验室人员每 4 h测 量一次混凝 土坍 落度与人仓温度 ， 并及时做好相关记录 如发现坍落 度 、 入仓温度不符合要求 ， 立即向现场负责人汇报并 根 据施 工方 案采 取相应 措施 2 3浇 筑质 量控 制 2 3 1 锥 管 和座环 底部 浇筑 措施 锥管 内 混凝土 浇筑 时采 用 2台泵 车 ， 1条 泵 管 该 条泵 管设 2个 出料 口， 平 均 布 置 在 锥 管 内 浇 筑 时 ， 及 时改 变泵 管 出料 口的位 置 ， 保证 锥 管 内混凝 土 均匀 上升 若单 一 出 口部 位 的混 凝 土高 度 高 于 其 他 部位时， 立即停止泵送 ， 封 闭泵管此端出 口， 再 开始 送料 待锥管内周边混凝土高度平齐时 ， 打开此段泵 管 出 口， 再 按 要 求 下 料 ， 保 证 锥 管 内 混凝 土 均 匀 上 升 选择稍大的混凝土坍落度， 人工振捣 为尽量使蜗壳座环底部混凝土浇筑饱满 ， 可采 取 以下 措 施 ： 一 是 在 混凝 土浇 筑 前 初 步 考 虑在 每 2 个蜗壳支墩问埋设 1根泵管， 预埋在阴角部位 ， 预埋 泵管管 口距 离 阴角 最 高 位 置 1 0 0 iT l m 左 右 ； 二 是 沿 座 环周 围 预埋 排气 管 ， 排气 管 间距拟 设 为 2 H I ， 尽 量 预 埋在 阴 角和未 开 灌 浆孔 的部 位 ， 排 气 管 出 口距 离 阴角 2 0 0 lT l m左 右 2 3 2控制混 凝 土浇筑 速度 蜗壳 混 凝 土 浇 筑 时 ， 混 凝 土 浇 筑 速 度 控 制 在 2 0 0 mm h以内， 并在钢筋上涂油漆做好高度控制标 志 ， 蜗 壳周 边均 匀对 称 浇 筑 J 浇 筑 过 程 中 ， 由蜗 壳 安 装单 位进 行全 程位 移监 测 如位移 接近 警戒 值 ， 则 及 时停 仓 ， 根据蜗 壳 安 装 单 位 的监 测 数 据 调 整 出料 口位置 ， 然后 再浇 筑 ， 确 保 蜗壳 的稳定 2 3 3温控措 施 1 ) 降低混凝土 出机 口温度 为减少料仓 内的太 阳辐射 热 ， 在 骨料 仓 和 皮 带 机 上 设 防 晒 棚 外 界 温 度 、 拌 和楼 混凝 土 出机 口温 度 及拌 和 时 的水 温 由试 验室测 量 ， 混凝 土入 仓温 度 、 混 凝土 浇筑 振捣后 温度 由现场技术员测量 ， 并做好详细记录 2 ) 减少运输时间 混凝土从下库拌和楼用 8 m 混凝土搅拌车运至安装间， 卸入 8 n l 吊罐 中， 并 由 3 0 t 天车 吊入 仓面 ， 总 时间不 能超 过 3 0 m i n 混 凝土 搅拌车必须在洞 内等待卸料 ； 每次接混凝土之前 ， 需 在拌 和楼用 冷水 冲洗 外表 ， 降低 表 面温度 3 ) 夜 问浇 筑 混 凝 土 由 于 白天 温度 高 ， 蜗 壳 层 混凝土全部在夜间或阴雨天浇筑 ， 尽量降低混凝 土 从 出 机 口到 浇筑 仓面 时 的温度 变化 4 ) 埋设冷却水管 通过 冷却水 可带 走水化热 ， 削减水化热峰值 ， 使混凝土温度降低到稳定温度 ， 减 少混凝土内外 温差 ， 尽量避免 裂缝产生 冷却水 管采 用 4 C F I I 球 墨铸 铁管 ， 层 间距 为 0 81 0 IT I ， 层 内铺 成蛇 形管 圈 ， 水 平 间 距 为 0 91 5 m， 管 与 管 之 间弯头 连接 ， 局部 焊接 制冷 机放 在上 层排 水廊 道 与排 风下平 洞 相交 处 ， 在 混 凝 土 收仓 后 开 始 通 水 冷 却 l 01 5 d ， 压低 各个 断 面的水 化热 温升 ， 每 2 h转 换一次进出口 为了更好地 了解冷却水管的冷却效 果 ， 每 2 h测一次埋设冷却水管的出口温度 5 ) 混凝 土表 面保 温 蜗 壳混 凝 土每 层 浇 筑 结束 后 ， 立即在混凝土表面铺设一层麻袋保温 、 保湿 2 4浇筑 管 理控 制 2 4 1 精 确策 划 蜗壳保压浇筑是地下厂房混凝土浇筑中的一项 非 常重要 的 工 作 白施 工 图 下 发 后 ， 业 主 就 组 织 设 计、 监理 、 施工单位多次召开专题会 议， 对方案 、 工 序 、 人 员安 排 、 施 工器 具等 进行 详 细讨 论 其 中 ， 经 过 3次总体浇筑方案 的专题讨论 ， 最终确定采用 吊罐 加 泵送 的混凝 土人 仓方 式 1 机浇 筑 结束 后 ， 又 对浇 筑 过程 中 出现 的 问题进行 分 析 ， 优化施 工工 艺 2 4 2 精 细化 施工 各工 序 的施 工 操 作 严格 按 现 行 相关 规 范 、 规 程 执行 浇 筑 的全 过程 执行业 主 、 监理 及施 工单 位项 目 经理及总工一起旁站的制度 ， 及时解决浇筑过程 中 出现 的问题 ， 精 细化施 工 ， 确保 浇筑 质量 2 4 3分级 验收 质 量验 收 严 格 采 用 “ 三 检 制 ” ， 即 施 工 班 组 初 检 、 生产 部质 检员 复 检 、 技术 质 量 部质 检 员 终 检 在 三检 合格 的情况 下 ， 由终 检 工 程 师 提交 监 理 工 程 师 对施 工项 目进行 验 收 ， 在 验 收 合 格后 方 可 进 行 下 道 工序 的施 工作业 3 浇筑质量优 良 1 ) 蜗壳 位 移 情 况 由 于采 用 对 称 浇筑 ， 严 格 控 制泵 送压 力 ， 蜗 壳 浇筑后 底环 、 座 环轴 向及 水平位 移 微小 ， 均 达到 质量优 良标 准 蜗壳 位移监 测 统计情 况 见表 1 2 ) 蜗 壳水 化 热 由于 事 先 预 埋 冷 却 水 管 ， 严 格 控制拌和混凝土温度 ， 蜗壳混凝土的人仓温度均小 于 2 8 ， 浇 筑后 水化 热得 到 良好 的控 制 水 化 热 温 第 3 6卷第 3期 刘学 山， 等 ： 清远抽水蓄能 电站蜗壳混凝 土保 压浇 筑过 程控 制研 究 5 l 度详 见表 2 3 ) 增设 预埋 泵送 管 的效 益 泵 送 混 凝 土 为 1级 配 C 2 5混凝土 ， 而灌浆混凝土则采用 自密实西卡混 凝土 对 比预埋泵管及直接灌浆两种方案 ， 在空腔体 积 一定 的情 况下 ， 增 设 预 埋 泵 送 管 的方 案 要 节 省 投 资 约 1 2 3 8 4万元 增 设 预埋泵 送混 凝土 管 的效 益 分 析 详见表 3 表 1 蜗 壳 位 移 监 测 统 计 表 ml l 注 ： 浇筑开始时百分表初始读数为 5 0 0 m m； 验收标 准 ： 轴 向水平 位移不大 于 0 5 0 m m为 合格 ， 不大 于 0 2 0 为 优 良； 径向水平位移不大于 0 6 0 mlT l 为合 格 ， 不大于 0 5 0 lff l m为优 良； 中心位移不大于 2 0 0 m 为优 良 表 2蜗壳水化热统计表 o C 注 ： 温度数据为 当 日多次监测数据 的平均值 5 2 华 北 水 利 水 电 大 学 学 报( 自 然 科 学 版 ) 2 0 1 5年 6月 注 ： 以上单价均根据定额价 与市场信息价综合测算得出 ， 均为参考价格 ； 效益 分析负值 表示 ， 增设 埋管方 案节约 的投 资额 ( 与直接灌 浆 密实方案相 比) 4 结 语 清 远抽水 蓄能 电站蜗 壳混凝 土 浇筑采 用 吊罐加 增设 泵 管 的方 式 ， 很 好 地 解决 了 阴角 部 位 混凝 土浇 筑不密实的问题 从实际测量 的数据来看 ， 浇筑质量 优 良， 有效 地 节约 了工程 投 资 参 考 文 献 1 焦伟 水利工 程混凝 土施 工通病 防治 J 华北 水利 水 电 学 院 学 报 ， 2 0 1 2， 3 3( 5 )： 3 23 4 2 许波 蜗壳 底部 及 阴角部位 混凝 土脱 空原 因及 对策 简 析 J J 水利科技 与经济 ， 2 0 0 7 ， 1 3 ( 1 2 ) ： 9 4 69 4 7 3 董 战猛 ， 梁振 刚 ， 刘 沛峰 糯扎 渡水 电站 地下 厂房 蜗壳 混凝土浇筑 质 量控 制 J 人 民长 江， 2 0 1 2 ， 4 3( 4 ) ： 8 9 91 4 何岚 蜗 壳二 期混凝 土浇 筑技术 J 甘肃水利 水 电技 术 ， 2 0 1 1 ， 4 7( 4) ： 5 25 9 5 黄斌 ， 樊宇 ， 姬 脉兴 保 温保压 浇筑 蜗壳 二期 混凝 土 的 施 工技 术 J 水力 发电 ， 2 0 0 3 ， 2 9 ( 7 ) ： 3 9 4 2 S t udy o f Con c r e t e Pl a c e me n t Te c h ni q ue s Ke e pi n g I nt e r n a l Pr e s s ur e wi t h S t e e l S p i r a l Ca s e i n Qi n g y u a n P u mp e d S t o r a g e P o we r S t a t i o n LI U Xu e s h a n ，W AN S h e n g ( 1 Q i n g y u a n P u mp e d S t o r a g e P o we r G e n e r a t i o n C o ，L t d ，Qi n g y u a n 5 1 1 8 5 3，C h i n a ； 2 Ke y La b o r a t o r y o f Ro a d br i dg e a nd St r u c t ur e Eng i n e e r i ng ，Wu h a n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ，Wu h a n 4 3 0 0 7 0，C h i n a ) A b s t r a c t ： Q i n g y u a n P u mp e d S t o r a g e P o w e r S t a t i o n i s e q u i p p e d w i t h f o u r 3 2 0 MW r e v e r s i b l e p u m p t u r b i n e s ， t h e t o t a l i n s t a l l e d c a p a c i t y i s 1 28 0 MW Th e s pi r a l c a s e o f p o we r u ni t s i s de s i g ne d a n d pr o d u c e d by To s h i ba，a n d t he s p i r a l e a s e h a s l a r g e r i nn e r c o r ne r s o r s h a d e d a r e a s，a n d i t i s t h e f i r s t t i me t o u s e t hi s t y pe o f s p i r a l e a s e s i n t h e s a me l e v e l p o we r s t a t i o n s By a na l y z i n g a nd i nv e s t i g a t i ng t he e n g i n e e r i n g，t he c o nc r e t e wi t h t h e s p i r a l e a s e wa s po ur e d b y t h e me t h o d o f b u c ke t a n d p u mp p i pe s Ac c o r d i n g t o t he d e s i g n e d s e h e m e， t he q ua l i t y o f c o n cr e t e pl a c e me n t wa s e ns u r e d wi t h t h e me t ho d s o f l a y e r e d po u r i ng ，h o mo g e ne o us c o n t r o l ，s t e p b y s t e p c o o l i n g，e t e， whi c h wi l l be a r e f e r e n c e f o r t h e s i mi l a r e ng i n e e r i ng Ke y wo r d s ：Q i n g y u a n P u mp e d S t o r a g e P o w e r S t a t i o n ；s p i r a l c a s e ；p o u r i n g wi t h i n t e r n a l p r e s s u r e ；c o n c r e t e ( 责 任 编 辑 ：陈 海 涛 )