溪洛渡水電站左岸地下廠房蝸殼混凝土施工技術(shù)

譚 華

（中國能源建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100029）

1 工程概況

溪洛渡左岸地下電站主廠房共布置9臺機(jī)組，單機(jī)容量70萬kW。主廠房樁號0-015.60～0+291.21為機(jī)組段，依次布置1～9號機(jī)組，總長306.81 m，其中1號機(jī)間長為34.81 m，2～9號機(jī)間長均為34 m，主廠房縱向?qū)?8.4 m。354.6～364.0 m高程為蝸殼層，蝸殼外圍混凝土以單臺機(jī)組為一個(gè)澆筑段，澆筑高度9.4 m。蝸殼段主要施工項(xiàng)目有鋼筋制安、預(yù)埋件安裝、蝸殼混凝土澆筑 （C9030）、接觸灌漿等。

2 主要施工要求

（1）蝸殼混凝土以常態(tài)混凝土為主，局部采用泵送混凝土，蝸殼下半圓和一些陰角部位采用自密實(shí)混凝土。

（2）每一個(gè)機(jī)組段蝸殼混凝土分層澆筑，一般分層厚度為1.5～2.0 m，最大不超過3.0 m。層間間歇時(shí)間不小于5～7 d，分層施工縫按要求鑿毛沖洗，并埋設(shè)插筋。

（3）因基礎(chǔ)環(huán)、座環(huán)下環(huán)與蝸殼下表面所形成的區(qū)域非常狹小，混凝土澆筑難以達(dá)到密實(shí)效果，為保證蝸殼與混凝土能夠聯(lián)合承載，避免該處蝸殼應(yīng)力集中，在混凝土澆筑后，需通過座環(huán)上的預(yù)留灌漿孔等對該部位混凝土進(jìn)行接觸灌漿。

（4）蝸殼混凝土溫控要求為：夏季最高溫度不大于43℃，冬季最高溫度不大于41℃。如以上最高溫度難以滿足要求，應(yīng)輔以通水冷卻等措施。

3 主要施工規(guī)劃

3.1 施工分層分塊

主廠房在機(jī)組之間結(jié)構(gòu)縫處分段，每個(gè)機(jī)組為一澆筑段。單臺機(jī)組蝸殼外圍混凝土分層按 “1.5～2.0 m高度，最大不超過3.0 m”原則共分4層澆筑（見圖1a）。為便于施工組織，保證混凝土澆筑的連續(xù)性，第一層在座環(huán)與蝸殼連接隔板位置設(shè)置環(huán)向施工縫，分為座環(huán)陰角混凝土和外圍混凝土，外圍混凝土以機(jī)組軸心橫向偏移0.5 m處為原點(diǎn)、沿軸線設(shè)施工縫，分成四個(gè)象限施工，共5分塊，澆筑順序?yàn)椋鹤h(huán)內(nèi)陰角→Ⅰ象限→Ⅲ象限→Ⅱ象限→Ⅳ象限 （見圖1b）。第二、三、四層則整塊澆筑。

圖1 蝸殼混凝土澆筑施工示意（尺寸單位：cm）

3.2 主要施工布置

3.2.1 澆筑設(shè)備的選擇

蝸殼混凝土主要采用泵機(jī)和布料機(jī)輸送，橋機(jī)作為輔助澆筑手段。同時(shí)，第一層澆筑現(xiàn)場布置1臺注漿機(jī)，在蝸殼陰角處，自密實(shí)混凝土無法澆筑密實(shí)時(shí)，采用注漿機(jī)注砂漿。

3.2.2 澆筑設(shè)備的布置

（1）泵機(jī)。泵機(jī)主要布置在相鄰機(jī)組技術(shù)性供水泵房356.3 m高程底板上，或布置在安裝間和副安裝間376.5 m高程層板面上。

（2）皮帶機(jī)及布料機(jī)。主廠房共布置3臺布料機(jī)，機(jī)座布置在機(jī)組技術(shù)性供水泵房底板上 （拐臂布料機(jī)則安裝在主廠房下游墻壁上），機(jī)組蝸殼混凝土澆筑完成后進(jìn)行周轉(zhuǎn)。皮帶機(jī)布置在母線洞內(nèi)，混凝土通過主變室上游通道運(yùn)輸至主變室技術(shù)水泵房側(cè)的皮帶機(jī)收料斗內(nèi)。

（3）橋機(jī)配吊罐。主要利用100 t橋機(jī)配吊罐，吊罐的取料點(diǎn)分別布置在安裝間和副安裝間。

3.2.3 第一層倉內(nèi)送料管路布置

（1）座環(huán)陰角。采用泵機(jī)供料，泵管由環(huán)向主泵管和徑向分泵管組成，主泵管沿蝸殼底部環(huán)向布置，分支部位接徑向分泵管。徑向分泵管共12根，為φ150 mm無縫鋼管，管口伸至356.3 m高程左右。

（2）蝸殼內(nèi)側(cè)。采用泵機(jī)供料，泵管由主泵管和徑向泵管組成，主泵管由泵機(jī)沿蝸殼外側(cè)高于倉位線以上環(huán)向布置，澆筑時(shí)逐步接徑向分泵管延伸至蝸殼外陰角部位。 徑向分泵管每個(gè)象限布置5根，3高2低。2根低泵管用于蝸殼內(nèi)側(cè)底部以下大面積混凝土澆筑，3根高泵管用于蝸殼陰角頂部混凝土澆筑。

3.2.4 第一層排氣管布置

后澆塊 （Ⅱ、Ⅳ象限）施工時(shí)，蝸殼陰角部位四周均已施工，形成一封閉空間。為保證混凝土澆筑過程中能有效排氣，在后澆塊蝸殼小頭側(cè)安裝一根φ80 mm鋼管，鋼管接至座環(huán)陰角，管口開45°斜口，伸至陰角頂部，斜口面朝座環(huán)側(cè)。

3.3 主要施工程序

主要施工程序?yàn)椋何仛ぐ惭b→混凝土縫面處理→錐管外圍鋼筋恢復(fù)并引出→座環(huán)陰角混凝土澆筑→蝸殼腰線以下鋼筋安裝 （彈性墊層安裝）→泵管、灌漿管路安裝、冷卻水管安裝、監(jiān)測儀器安裝→蝸殼第一層外圍混凝土澆筑→蝸殼及座環(huán)底部接觸灌漿→蝸殼第二層外圍混凝土澆筑→蝸殼腰線以上鋼筋安裝→蝸殼第三、四層混凝土澆筑。

4.蝸殼混凝土澆筑施工

4.1 混凝土料選擇

泵送料為坍落度14～16 cm的二級配混凝土和擴(kuò)散度55～65 cm的自密實(shí)混凝土，布料機(jī)和吊罐混凝土為坍落度12～14 cm的二級配混凝土。當(dāng)蝸殼陰角上部空隙較大時(shí)，可采用注漿機(jī)注M30砂漿。

4.2 澆筑施工

4.2.1 第一層座環(huán)陰角

采用2臺泵機(jī)供料，混凝土料通過泵機(jī)輸送入倉，作業(yè)人員通過座環(huán)板上預(yù)留的φ150 mm孔振搗。

4.2.2 第一層蝸殼部位

蝸殼外側(cè)先采用布料機(jī)開始澆筑，倉面從蝸殼半徑較大側(cè)布料，蝸殼內(nèi)側(cè)采用泵機(jī)通過徑向低泵管跟進(jìn)下料，采取外高內(nèi)低的澆筑方法。

蝸殼內(nèi)側(cè)無法振搗時(shí)，作業(yè)人員撤出，開始通過徑向高泵管將自密實(shí)混凝土泵送至陰角部位，徑向高泵管應(yīng)從蝸殼大半徑向小半徑逐根啟用。

第Ⅳ象限則應(yīng)從蝸殼左側(cè)開始澆筑，人工在蝸殼右側(cè)拖料，右側(cè)底部混凝土無法振搗時(shí)，作業(yè)人員從 “舌型板”位置撤出，泵送自密實(shí)混凝土。

通過座環(huán)下環(huán)板上排氣孔觀察混凝土澆筑情況，座環(huán)板排氣孔冒稀漿后，人工用細(xì)鋼條通孔，待浮漿全部流出各孔均冒濃漿后，蝸殼內(nèi)側(cè)收倉，外側(cè)則一直澆筑至規(guī)定收倉高程。

為防止蝸殼抬動(dòng)，根據(jù)制造商關(guān)于蝸殼底部混凝土澆筑上升速度為30 cm/h的要求，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，在混凝土澆筑至距離座環(huán)陰角頂面60 cm時(shí) （約剩余混凝土9 m3），嚴(yán)格控制澆筑速度，要求澆筑時(shí)間控制在2 h以上，即每隔10～15 min泵送1～2次，便于混凝土料流動(dòng)和均勻分布。

蝸殼內(nèi)側(cè)澆筑的過程中，派專人通過排氣孔及振搗孔實(shí)時(shí)觀察、量測澆筑速度的情況。當(dāng)澆筑至最后1.0 m時(shí)，采用細(xì)鋼條定時(shí)對排氣孔進(jìn)行疏導(dǎo)排氣，防止內(nèi)部產(chǎn)生密閉空間，保證混凝土料的流動(dòng)性。

4.2.3 第二～四層蝸殼部位

第二～四層混凝土采取平鋪法澆筑， 采用2臺泵機(jī)+1臺布料機(jī)+橋機(jī)配吊罐入倉，人工振搗。對于鋼筋密集部位，為防止骨料分離和堆積，鋼筋網(wǎng)局部預(yù)留下料口，澆筑至此部位時(shí)及時(shí)恢復(fù)鋼筋，并及時(shí)將堆積的骨料分散開來。

每澆筑層收倉面與蝸殼交角處做倒角處理。

4.3 蝸殼抬動(dòng)監(jiān)測

澆筑過程中，在座環(huán)和蝸殼上安裝百分表，安排專人進(jìn)行監(jiān)測、記錄，防止蝸殼抬動(dòng)變形。當(dāng)蝸殼出現(xiàn)異常變形時(shí)，立即暫停澆筑，并采取調(diào)整澆筑順序、減小澆筑速度、減壓或泄壓等措施，減小變形或防止變形情況加劇。

5 接觸灌漿施工

為確保蝸殼和座環(huán)底部接觸灌漿效果，左岸地下電站采用3套灌漿系統(tǒng)進(jìn)行接觸灌漿，3套系統(tǒng)互為備用。

5.1 拔管系統(tǒng)

蝸殼底部拔管以蝸殼底部最低軸線為中心線，向內(nèi)1 m處作為拔管的最里端，引至外露套管以上1 m，兩拔管之間用φ32 mm PVC管連接，并在管上引一支管作為進(jìn)漿管。

拔管及φ32 mmPVC管均均用φ48 mm鋼管剖成半邊后制作的托架固定，焊接在蝸殼底部環(huán)行鋼筋網(wǎng)上。每30～50 cm安裝一托架，安裝時(shí)需保持拔管順直，緊緊貼住蝸殼底部鋼板。拔管安裝完成后，將拔管通氣，采用木塞對管口進(jìn)行保護(hù)，并作好標(biāo)識。

拔管的拔出時(shí)間按混凝土的初凝時(shí)間控制。在底部混凝土初凝約1 h后即可進(jìn)行拔管作業(yè)。拔管應(yīng)緩慢均勻地拔出，拔除后用壓力風(fēng)檢查管路的通暢情況，并將里面的細(xì)微雜物吹出。

5.2 灌漿盒系統(tǒng)

蝸殼出漿盒沿蝸殼底部軸線內(nèi)外1.0 m處布設(shè)，每象限4對，內(nèi)外兩個(gè)出漿盒相連接，兩根進(jìn)漿管用DN25鋼管連接，形成一套兩進(jìn)兩回灌漿管路，引至蝸殼外圍混凝土面以上50 cm處。

進(jìn)漿、回漿管口應(yīng)作好標(biāo)記，防止管道混淆或發(fā)生漏灌。管路預(yù)埋施工中，應(yīng)盡量減少接頭及彎頭數(shù)量，以減小堵管的可能性。

座環(huán)陰角出漿盒埋設(shè)在基礎(chǔ)環(huán)板下方，灌漿管從座環(huán)底部預(yù)留的φ150 mm預(yù)留振搗澆筑孔引出進(jìn)行灌漿。

5.3 新型灌漿管系統(tǒng)

新型灌漿管為上海捷特防水技術(shù)有限公司生產(chǎn)，規(guī)格型號為JTG300-38/22，內(nèi)徑22 mm，外徑38 mm，其內(nèi)層為PVC管體，整個(gè)管體上規(guī)則地排列出漿孔，中間有一層彈性橡膠密封條用來保護(hù)出漿孔，阻止混凝土里的細(xì)小顆粒進(jìn)入管體內(nèi)，當(dāng)注漿管注漿時(shí)在內(nèi)部一定的壓力作用下又能打開，以便液體均勻的向外流出，外層為加固紡織網(wǎng)。管體四周均勻設(shè)置多道出漿孔和單向開關(guān)，可全斷面出漿，當(dāng)澆注混凝土?xí)r，可防止砂漿堵塞出將漿孔；灌漿時(shí)，水泥漿液的壓力可將單向開關(guān)打開，然后均勻地注入混凝土結(jié)構(gòu)與基層之間的任何縫隙中。灌漿完成后，內(nèi)部沖洗干凈，可重復(fù)使用。

蝸殼底部最低處及軸線內(nèi)外側(cè)1.5 m位置處環(huán)向均布置1根新型灌漿管，共3根，先澆塊引至后澆塊，再用PVC管引至澆筑面以上；后澆快直接用PVC管引至澆筑面以上，PVC管埋入混凝土中。座環(huán)陰角位置灌漿管通過預(yù)留孔貫穿整個(gè)象限，然后用PVC管從蝸殼底部引至澆筑面以上。

6 溫控措施

為滿足混凝土設(shè)計(jì)溫控要求，主要采用埋管通水冷卻和表面灑水降溫等措施。自密實(shí)混凝土區(qū)和常態(tài)混凝土區(qū)冷卻水管分別布置，分上下兩層鋪設(shè)。底層采用DN25黑鐵管，中間采用φ32 mmPE塑料管，呈蛇形布置，間距100 cm，層間距150 cm。冷卻水管距邊1 m左右，單組水管總長不超過150 m。為便于冷卻通水和檢查，冷卻水管進(jìn)出口統(tǒng)一引至技術(shù)性供水泵房側(cè)，并作好標(biāo)識。

冷卻水管開倉前應(yīng)進(jìn)行通水檢查，通水壓力0.3～0.4 MPa，發(fā)現(xiàn)漏水現(xiàn)象需立即處理。混凝土澆筑過程中，水管內(nèi)必須保持通水狀況，發(fā)現(xiàn)堵塞或漏水時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理。需特別注意嚴(yán)禁振搗棒接觸冷卻水管。

在冷卻水管安裝完成后，每倉位混凝土埋設(shè)1～2支溫度計(jì)，檢測混凝土內(nèi)部溫度。溫度上升期間，每6 h測溫一次。溫度下降期間，可12 h測溫一次。檢測后，及時(shí)通報(bào)通水人員，以便調(diào)整通水流量。

7 施工效果 （以8號機(jī)組為例）

8號機(jī)組座環(huán)抬動(dòng)最大值為0.09 mm，蝸殼抬動(dòng)最大值為0.15 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于允許最大抬動(dòng)值 （座環(huán)2 mm，蝸殼4 mm）?；炷羶?nèi)部最高溫度36.8℃，平均最高溫度35.18℃，低于設(shè)計(jì)允許最高溫度41℃，溫控效果明顯。

蝸殼脫空檢查及接觸灌漿成果見表1。

從表1可以看出，澆筑密實(shí)度和接觸灌漿效果均較好。

表1 8號機(jī)組蝸殼混凝土脫空檢查情況及接觸灌漿成果

8 結(jié) 語

溪洛渡水電站主廠房蝸殼混凝土施工工期緊、施工強(qiáng)度高、難度大、制約因素多、技術(shù)要求高，在總結(jié)、借鑒以往施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對對溪洛渡工程本身的特點(diǎn)，對左岸地下電站主廠房蝸殼混凝土施工技術(shù)進(jìn)行了一些創(chuàng)新和改進(jìn)，并加強(qiáng)了現(xiàn)場組織管理和協(xié)調(diào)，摸索出一套成熟的蝸殼混凝土施工技術(shù)措施和組織管理經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)建了溪洛渡水電站第一個(gè)蝸殼混凝土優(yōu)質(zhì)樣板工程，正在為建設(shè)國內(nèi)一流的地下電站工程作出積極貢獻(xiàn)。