鋼罩式氣墊室在陰坪水電站的應(yīng)用與施工工法

摘要：陰坪水電站氣墊室采用鋼板防止氣室漏氣，克服了氣室閉氣難的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了工期省、投資省、調(diào)壓室運(yùn)行可靠的目標(biāo)。鋼罩式氣墊室的成功應(yīng)用，將對(duì)引水式電站具有較大的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：陰坪水電站；鋼罩式氣墊室；引水式電站

中圖分類號(hào)：TV642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）29-0034-02

對(duì)于高水頭引水式電站，由于地形陡峻，如果采用常規(guī)調(diào)壓室方案，勢(shì)必要修建較長(zhǎng)的施工道路，難度大、成本高。一方面導(dǎo)致調(diào)壓室建設(shè)工期長(zhǎng)；另一方面造成對(duì)植被和生態(tài)的破壞。由于上述缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)從挪威引進(jìn)了氣墊式調(diào)壓室技術(shù)，并相繼建造運(yùn)行了氣墊式調(diào)壓室（自一里、金康、小天都電站等），有得有失，取得了一定的經(jīng)驗(yàn)，國(guó)外及國(guó)內(nèi)已建成的氣墊式調(diào)壓室都是利用經(jīng)過(guò)處理的圍巖自身式再輔以在其周邊設(shè)置的水幕來(lái)防止氣

室漏氣。

氣墊式調(diào)壓室又稱封閉調(diào)壓室、壓氣式調(diào)壓室，是一種性能優(yōu)越的水錘和涌波控制措施。它的工作原理是：調(diào)壓室內(nèi)一部分充水，在水面之上的密閉空間中充滿高壓空氣，形成一個(gè)氣墊，利用空氣的壓縮和膨脹性能來(lái)減小調(diào)壓室內(nèi)水位的漲落幅度。施工時(shí)采用鋼模臺(tái)車、組合小鋼模、汽車吊聯(lián)合進(jìn)行的施工方法，保證了工程質(zhì)量和施工安全，加快施工進(jìn)度，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 不同鋼罩方案的比較和選擇

鋼板如何設(shè)置是一個(gè)需要研究的問(wèn)題，項(xiàng)目業(yè)主和設(shè)計(jì)院一共提出了三種設(shè)置方案：

（1）夾心方案：將鋼罩設(shè)置在襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)部，鋼板與兩側(cè)的鋼筋混凝土通過(guò)“U”型錨筋連接成整體，共同承扣內(nèi)、外水作用。

（2）外掛緊貼方案：將鋼罩設(shè)置于鋼筋混凝土內(nèi)側(cè)，鋼罩與鋼筋混凝土緊貼。

（3）鋼罩外掛架空方案：將鋼罩置于鋼筋混凝土內(nèi)側(cè)，鋼罩與鋼筋混凝土間架空，鋼罩通過(guò)型鋼（工字鋼等）與外層鋼筋混凝土連接。

經(jīng)過(guò)理論分析和比較，借鑒于自一里、金康、小天都電站氣墊式調(diào)壓室的經(jīng)驗(yàn)，陰坪電站采用外掛緊貼方案。

2 鋼罩氣墊式調(diào)壓室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋼罩氣墊式調(diào)壓室的防滲設(shè)計(jì)是依靠鋼筋混凝土和一層薄鋼板封閉氣體，以此大幅減小氣體的滲漏，依靠平壓系統(tǒng)平衡調(diào)壓室鋼筋混凝土外側(cè)水壓力和調(diào)壓室氣體壓力，以確保結(jié)構(gòu)安全。

3 主要施工技術(shù)措施

為確保鋼板和平壓系統(tǒng)鋼管焊接質(zhì)量，對(duì)鋼板焊縫做100%探傷檢測(cè)，鋼板的轉(zhuǎn)角處受力較大，因此要求在轉(zhuǎn)角處采用角鋼進(jìn)行焊接加固，頂拱鋼板采用弧形帶肋，所有焊縫必須交叉錯(cuò)縫，混凝土結(jié)構(gòu)施工完成并待混凝土達(dá)到一定齡期后，對(duì)拱頂進(jìn)行回填灌漿。

4 工法特點(diǎn)

（1）施工場(chǎng)地受限，各工序之間相互干擾大。

（2）施工組織嚴(yán)密，協(xié)調(diào)性強(qiáng)。

（3）能保證工程質(zhì)量，施工安全，施工速度快。

（4）施工工藝簡(jiǎn)單，重復(fù)施工，便于施工人員掌握。

（5）需較完整的配套機(jī)械設(shè)備，機(jī)械化程度高。

（6）與傳統(tǒng)的調(diào)壓井相比，自然環(huán)境得到了有效的

保護(hù)。

5 鋼罩的制安

陰坪氣墊式調(diào)壓室鋼罩總長(zhǎng)100m，寬12m，高17.3m。采用16MnR鋼板制作，在氣墊式調(diào)壓室內(nèi)，鋼罩分為以板厚14mm、寬3800mm和板厚18～22mm、寬1300mm的兩種形式，并采用搭接焊接方式，罩外層與洞壁間混凝土后700mm，側(cè)壁鋼罩距氣墊室底板高度為1.5m，側(cè)壁鋼罩總高為11.3m，頂拱鋼罩為半圓弧形，半徑為5293mm和5289mm，頂拱距地面高度17300mm，邊墻與端墻內(nèi)側(cè)采用∠100×100×10的角鋼加強(qiáng)連接方式。

根據(jù)圖紙要求鋼罩制造按壓力鋼管和壓力容器的技術(shù)要求加工，焊縫為Ⅱ類，焊縫超聲波探傷為焊縫總長(zhǎng)的100%，并在加工場(chǎng)對(duì)鋼板進(jìn)行劃線、下料、切割、打坡口、卷制成型、防腐之后用汽車運(yùn)進(jìn)作業(yè)面，由于氣墊式調(diào)壓室內(nèi)施工場(chǎng)地狹窄、高度大，且底板以下又有一條斜坡中槽，給鋼板安裝增加了困難。

在鋼罩制作場(chǎng)地內(nèi)敷設(shè)下料切割平臺(tái)，其鋼板到貨卸車、下料切割、鋼罩頂拱卷板入槽吊裝作業(yè)，采取集中25t汽車吊完成。鋼罩制作焊縫采用埋弧自動(dòng)焊和手工焊相結(jié)合方式。

在氣墊式調(diào)壓室安裝現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的17#拱，沿頂部約70°靠近側(cè)壁的兩處部位，適當(dāng)擴(kuò)挖敷設(shè)天錨，敷設(shè)兩套滑車組、兩套卷?yè)P(yáng)機(jī)等臨時(shí)起吊裝置。沿氣墊式調(diào)壓室長(zhǎng)度方向敷設(shè)跨距約8m的鋼罩運(yùn)輸軌道，并在其運(yùn)輸軌道上敷設(shè)簡(jiǎn)易高架運(yùn)輸臺(tái)車。除銹均按壓力管道和壓力容器的技術(shù)要求進(jìn)行。

鋼罩制作單元從調(diào)交洞運(yùn)入氣墊式調(diào)壓室安裝現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)預(yù)先敷設(shè)的天錨、滑車組、卷?yè)P(yáng)機(jī)等臨時(shí)設(shè)施卸車，并在水平狀態(tài)下進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M裝；再由天錨、滑車組、卷?yè)P(yáng)機(jī)等臨時(shí)設(shè)施實(shí)現(xiàn)豎立吊裝，并卸在預(yù)先敷設(shè)的軌道及高架運(yùn)輸臺(tái)車上；在有預(yù)先敷設(shè)于調(diào)壓室地面適當(dāng)位置的卷?yè)P(yáng)機(jī)等臨時(shí)設(shè)施，將組裝后的鋼罩通過(guò)高架運(yùn)輸臺(tái)車運(yùn)至具體安裝部位。

為了鋼罩制作和安裝方便，無(wú)論是3800mm寬的鋼罩，還是1300mm寬的鋼罩，每個(gè)鋼罩分為4個(gè)制作單元，即兩側(cè)壁分別為1個(gè)單元、頂拱分為2個(gè)單元。3800mm寬的鋼罩，在氣墊式調(diào)壓室底平面進(jìn)行整體組裝，經(jīng)天錨、滑車組、卷?yè)P(yáng)機(jī)等臨時(shí)設(shè)施實(shí)現(xiàn)整體豎立吊裝，再由敷設(shè)的高架運(yùn)輸臺(tái)車等臨時(shí)設(shè)施，將鋼罩整體運(yùn)至具體安裝位置，利用土建布置的一期混凝土錨筋，布置適當(dāng)?shù)氖掷J或花籃螺栓以及預(yù)先布置于高架運(yùn)輸臺(tái)車上的千斤頂?shù)?，?shí)現(xiàn)3800mm寬的鋼罩整體調(diào)整和安裝的完全就位。

在安裝現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于1300mm寬的鋼罩，考慮在氣墊式調(diào)壓室地面，用敷設(shè)的兩套天錨和滑車組等臨時(shí)設(shè)施，進(jìn)行半圓弧頂拱制作單元的卸車、半圓整體地面組裝和豎立吊裝，并用敷設(shè)的高架臺(tái)車等臨時(shí)設(shè)施運(yùn)至安裝部位，先進(jìn)行半圓弧頂拱的安裝后；再用兩套天錨和滑車組等臨時(shí)設(shè)施，分別完成兩側(cè)壁鋼罩的豎立吊裝、卸在高架運(yùn)輸臺(tái)車上兩側(cè)面臨時(shí)固定，并運(yùn)至安裝位置，利用土建一期混凝土錨筋，布置手拉葫蘆和花籃螺栓等，分別實(shí)現(xiàn)1300mm寬的鋼罩兩側(cè)壁安裝就位和調(diào)整。

無(wú)論鋼罩的制作拼裝焊縫，還是現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫，均采用單面“V”型坡口。當(dāng)安裝縫定位焊施焊前，先清除封口膠布，并及時(shí)進(jìn)行安裝縫的焊接，待焊縫在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，進(jìn)行超聲波無(wú)損探傷檢查符合要求后，迅速及時(shí)地進(jìn)行安裝焊縫兩側(cè)50mm內(nèi)防腐封閉底漆和面漆的噴刷。

6 質(zhì)量控制

（1）堅(jiān)持對(duì)原材料進(jìn)行到貨檢驗(yàn)和進(jìn)場(chǎng)后試驗(yàn)，確保使用優(yōu)質(zhì)材料。

（2）砼施工符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)程（GB50204-92）》、《混凝土質(zhì)量（GB/T50164-92）》。

（3）砼強(qiáng)度合格，表面平整，無(wú)蜂窩、麻面，接頭錯(cuò)臺(tái)不大于5mm。

（4）模板工程：采用標(biāo)準(zhǔn)的定型鋼模板，單塊模板對(duì)角誤差不大于1mm，相鄰模板面錯(cuò)臺(tái)小于2mm，相鄰模板面上口高差小于1.5mm，支撐加固牢靠。

（5）鋼罩施工符合《壓力鋼管制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范（DL5017-93）》、《鋼制壓力容器（GB150-1998）》、《壓力容器用鋼板超聲波探傷標(biāo)準(zhǔn)（ZBJ74003-88）》。

（6）鋼罩的加工及拼裝尺寸不大于設(shè)計(jì)要求的偏

差值。

（7）鋼罩安裝縱縫誤差不大于2mm，橫縫誤差不大

于3mm。

（8）焊縫設(shè)計(jì)為Ⅱ類焊縫，其內(nèi)部缺陷用超聲波探傷合格率為100%。

（9）鋼罩施工人員需持證上崗，無(wú)證人員不得上崗操作，尤其是焊工。

（10）對(duì)全部上崗人員進(jìn)行崗前質(zhì)量培訓(xùn)，做好工前技術(shù)交底，做到人人心中有數(shù)，全員重視質(zhì)量。

陰坪電站鋼罩式氣墊室工期省、經(jīng)濟(jì)、閉氣可靠、運(yùn)行成本低，擴(kuò)展了氣墊調(diào)壓室的適用范圍，對(duì)山區(qū)中小型引水式電站具有很好的借鑒和推動(dòng)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 四川水力發(fā)電.

[2] 鋼罩式氣墊調(diào)壓室施工新技術(shù)研究與應(yīng)用（科技成果

鑒定資料）.

作者簡(jiǎn)介：盧仁端（1979—），男，四川遂寧人，中國(guó)水利水電第十工程局有限公司機(jī)電安裝分局助理工程師，研究方向：水利水電技術(shù)和管理。