向家壩水電站壩后廠房蝸殼混凝土施工技術(shù)

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(中國(guó)水利水電第三工程局有限公司四川分局，成都，610045)

向家壩水電站左岸壩后廠房布置在河床左側(cè)壩后，位于泄洪建筑物左側(cè)，通航建筑物右側(cè)。主廠房自左向右依次布置1#～4#機(jī)組，單管單機(jī)，一機(jī)一縫，單機(jī)容量800MW。蝸殼層二期混凝土上下游長(zhǎng)37.5m，寬度36.80m，澆筑高程251.00m～266.19m。單臺(tái)機(jī)組蝸殼混凝土(C30W8f100)工程量為9740m3，鋼筋制安334.57t，彈性墊層2808m2。現(xiàn)將蝸殼混凝土的施工技術(shù)介紹如下。

1 蝸殼混凝土施工規(guī)劃

1.1 蝸殼混凝土施工分層

蝸殼二期混凝土澆筑高程為251.00m～266.190m，高度15.19m。根據(jù)基礎(chǔ)環(huán)結(jié)構(gòu)及蝸殼斷面特點(diǎn)，為避免蝸殼陰角部位混凝土脫空，同時(shí)考慮混凝土入倉能力，蝸殼二期混凝土共劃分5層施工。第一層主要考慮基礎(chǔ)環(huán)陰角部位的高程，分層高程略高于基礎(chǔ)環(huán)陰角部位以上14.75cm；第二～五層主要考慮沿蝸殼包角殼頂逐步下降及蝸殼進(jìn)人廊道的結(jié)構(gòu)分布情況，分層高度均不超過3.0m。

1.2 蝸殼混凝土施工分塊

為確保蝸殼及基礎(chǔ)環(huán)在混凝土澆筑后的最終變形滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，根據(jù)機(jī)組四個(gè)象限(Ⅰ～Ⅳ象限)一期混凝土在倉面形成的四個(gè)臺(tái)階特點(diǎn)，將蝸殼底部第一層分成四個(gè)相對(duì)獨(dú)立的混凝土澆筑塊分別施工。第1層澆筑采用順序?qū)ΨQ澆筑，即Ⅱ象限—Ⅳ象限—Ⅰ象限—Ⅲ象限。其中Ⅱ、Ⅳ象限為先澆塊，Ⅰ、Ⅲ象限為后澆塊。對(duì)角兩塊同時(shí)備倉，先后連續(xù)澆筑，第二～五層采用通倉平鋪法澆筑，入倉能力完全滿足入倉強(qiáng)度要求。蝸殼混凝土分層分塊詳見圖1和圖2。

圖1 蝸殼混凝土分層示意

圖2 蝸殼第一層混凝土分塊示意

1.3 蝸殼層施工程序

主要施工程序?yàn)椋何仛ぐ惭b驗(yàn)收交面→混凝土縫面處理→蝸殼腰線以下鋼筋安裝→泵管、排氣管及灌漿管路安裝、冷卻水管安裝、監(jiān)測(cè)儀器安裝→蝸殼第1層混凝土澆筑→彈性墊層安裝→蝸殼腰線以上鋼筋安裝→蝸殼第2～5層混凝土澆筑。

2 施工特點(diǎn)及難點(diǎn)

蝸殼混凝土澆筑具有以下幾個(gè)特點(diǎn)及難點(diǎn)：

(1)蝸殼安裝精度要求高，混凝土澆筑及灌漿過程中防止抬動(dòng)變形十分關(guān)鍵；

(2)蝸殼底部及陰角部位空間狹小，混凝土入倉、振搗不方便，要保證蝸殼混凝土澆筑密實(shí)存在一定難度；

(3)蝸殼陰角部位采用自密實(shí)混凝土，水泥用量多，混凝土的溫度控制難度大；

(4)蝸殼澆筑空間內(nèi)各種工程物件非常多，空間干擾大；

(5)蝸殼混凝土澆筑的品種多，包括常態(tài)混凝土、泵送混凝土、自密實(shí)混凝土以及砂漿。

3 蝸殼混凝土澆筑

門(港)機(jī)、纜機(jī)掛吊罐澆筑二級(jí)配混凝土，坍落度為6cm～8cm，蝸殼泵送二級(jí)配混凝土坍落度為16cm～18cm，泵送自密實(shí)二級(jí)配混凝土擴(kuò)散度60cm～65cm。盡量多澆二級(jí)配常態(tài)混凝土，少用自密實(shí)混凝土。在蝸殼基礎(chǔ)環(huán)陰角處啟用砂漿泵泵送砂漿時(shí)，砂漿配比為水∶水泥∶砂=1∶2∶3.5。

3.1 第一層混凝土澆筑

入倉手段為HB60型混凝土泵機(jī)+MQ2000港機(jī)，或3#纜機(jī)+MQ6000門機(jī)+砂漿泵聯(lián)合供料。港機(jī)和3#纜機(jī)配合溜槽、溜桶澆筑蝸殼外側(cè)混凝土以及向泵機(jī)集料斗供料，蝸殼外側(cè)底角部位適當(dāng)搭設(shè)溜桶或滑槽，便于吊罐混凝土到位?；炷帘秘?fù)責(zé)向蝸殼內(nèi)側(cè)部位送料，砂漿泵負(fù)責(zé)向基礎(chǔ)環(huán)下陰角部位送料。在陰角部位，當(dāng)泵送自密實(shí)混凝土無法澆筑或?yàn)榉乐刮仛ぬ?dòng)，混凝土泵送料到適度密實(shí)時(shí)停止，適時(shí)啟動(dòng)砂漿泵向基礎(chǔ)環(huán)下的陰角泵送砂漿，直到認(rèn)為基礎(chǔ)環(huán)下的陰角部位澆筑密實(shí)為止。

先澆塊混凝土澆筑。從蝸殼外側(cè)上游端開倉實(shí)行平鋪法澆筑，施工人員在蝸殼內(nèi)、外側(cè)同時(shí)振搗，形成外高內(nèi)低，確保蝸殼外側(cè)混凝土擠進(jìn)蝸殼底部和內(nèi)側(cè)。澆筑到蝸殼底部適當(dāng)高程時(shí)，采用港機(jī)繼續(xù)澆筑蝸殼外側(cè)混凝土，同時(shí)采用低泵管向蝸殼內(nèi)側(cè)泵送混凝土，施工人員繼續(xù)在蝸殼內(nèi)側(cè)振搗。當(dāng)陰角處已無法人工振搗時(shí)，施工人員從封頭模板撤出，啟動(dòng)高泵管繼續(xù)向蝸殼內(nèi)側(cè)泵送自密實(shí)混凝土。由港機(jī)向泵機(jī)供料，泵送壓力按不大于0.2MPa控制，以防止泵送過程中壓力過大造成蝸殼的抬動(dòng)變形。澆筑過程中，利用基礎(chǔ)環(huán)上預(yù)留的φ125mm孔觀測(cè)混凝土澆筑上升情況。當(dāng)混凝土澆筑至基礎(chǔ)環(huán)環(huán)流板頂面，且環(huán)流板上孔洞冒漿后，用棉塞將環(huán)流板上的孔洞封堵。此時(shí)啟動(dòng)砂漿泵向基礎(chǔ)環(huán)陰角泵送砂漿，當(dāng)砂漿上升到基礎(chǔ)環(huán)頂板側(cè)面上預(yù)留的孔洞出漿后，采用棉塞將排氣孔封堵后繼續(xù)注漿；當(dāng)壓力上升至0.1MPa左右，保持注漿5min，注砂漿結(jié)束。

后澆塊混凝土澆筑。先從蝸殼外側(cè)開倉實(shí)行“坡澆法”澆筑，施工人員可先進(jìn)入蝸殼陰角部位振搗，使混凝土料蝸殼外側(cè)依次流向蝸殼內(nèi)側(cè)將底部覆蓋，澆筑至適當(dāng)高程時(shí)，施工人員可從蝸殼半徑較小的部位撤出，同時(shí)依次啟動(dòng)低泵管和高泵管泵送自密實(shí)混凝土，后續(xù)澆筑方式與先澆塊相同。

3.2 第二～五層混凝土澆筑

第二～五層混凝土澆筑采用MQ2000港機(jī)、35t平移式纜機(jī)及MQ6000門機(jī)聯(lián)合入倉，輔以溜槽、溜桶實(shí)施定點(diǎn)下料；注意在距離蝸殼殼體2.0m范圍內(nèi)，不得設(shè)置下料點(diǎn)；平鋪法整塊澆筑，收倉層面與蝸殼交角處按45°倒角處理。

3.3 注意事項(xiàng)

蝸殼安裝精度要求高，混凝土澆筑及回填灌漿過程中防止抬動(dòng)變形是第一關(guān)鍵；其次是如何保證混凝土澆筑密實(shí)；最后是控制混凝土的最高溫升，這一指導(dǎo)思想必須非常明確。嚴(yán)禁吊罐碰撞蝸殼殼體，在距離蝸殼殼體2.0m范圍內(nèi)不得設(shè)置下料點(diǎn)；嚴(yán)格控制混凝土澆筑上升速度，特別是混凝土接近蝸殼后其上升速度嚴(yán)格按≤30cm/h控制。

4 溫度控制措施及變形監(jiān)測(cè)

4.1 溫度控制標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)參建四方專題討論決定，蝸殼二期混凝土特殊區(qū)域最高溫度，自密實(shí)混凝土按43℃控制，泵送常態(tài)二級(jí)配混凝土?xí)喊?0℃控制；蝸殼混凝土出機(jī)口溫度按14℃控制，拌和樓實(shí)際拌和時(shí)，按7℃制冷混凝土工藝生產(chǎn)，實(shí)際出機(jī)口溫度可按9℃控制。為滿足溫控要求，11月～次年3月混凝土采用自然入倉，4～10月采用預(yù)冷混凝土，澆筑溫度控制在20℃以下，冬季施工不低于5℃。

4.2 通冷卻水

倉內(nèi)冷卻水管采用φ32mm高密度聚乙烯PE管(或φ25.4mm鑄鐵管)呈蛇形布置，在蝸殼第一層自密實(shí)混凝土范圍內(nèi)按照100cm×100cm間排距布置，其余部位按照150cm×150cm間排距布置。自密實(shí)區(qū)內(nèi)的管口掛牌與常態(tài)混凝土區(qū)內(nèi)的管口掛牌應(yīng)區(qū)別標(biāo)識(shí)，倉內(nèi)冷卻水管管口上引至水輪機(jī)266.190m高程層面上。冷卻通水采取個(gè)性化方式，最高溫度出現(xiàn)前的3～5d，采用25L/min～35L/min的大流量進(jìn)行冷卻通水，每天降溫幅度不受限制；最高溫度出現(xiàn)后減至15L/min～20L/min的流量進(jìn)行冷卻通水，控制降溫幅度每天不超過1℃。4～11月采用制冷水冷卻，進(jìn)水溫度≤12℃的，進(jìn)出水口溫差為4℃～6℃，12月～次年3月采用江水冷卻。每天調(diào)換一次進(jìn)出水口通水方向，在混凝土開倉時(shí)即開始通水，悶溫合格后冷卻水管即可回填。

4.3 倉面保溫

糧食的可獲性：是指可以獲得符合質(zhì)量及數(shù)量要求的糧食，糧食可以是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的，也可以是進(jìn)口的（包括糧食援助）。糧食的可獲性表述的是糧食安全的“供給方面”，是由糧食生產(chǎn)水平和交易量決定的。

根據(jù)澆筑時(shí)段不同，采取相應(yīng)措施，形成較為穩(wěn)定的倉面小氣候。在5～9月的高溫季節(jié)，盡量選擇氣溫較低的時(shí)段開澆，在倉面上布置噴霧機(jī)，降低倉面溫度，保持倉面濕度，對(duì)混凝土澆筑坯層面及時(shí)覆蓋保溫被，混凝土澆筑收倉后及時(shí)采用灑水或流水養(yǎng)護(hù)。低溫季節(jié)，在混凝土外露面覆蓋3cm厚保溫被保溫。

4.4 埋設(shè)溫度計(jì)

為取得蝸殼混凝土在澆筑過程中的溫度變化參數(shù)，在1#機(jī)蝸殼混凝土第一層每一澆筑分區(qū)泵送自密實(shí)部位、泵送二級(jí)配部位和陰角砂漿部位，各埋設(shè)1支溫度計(jì)；在外側(cè)常態(tài)混凝土部位，埋設(shè)1支測(cè)溫管。最高溫度出現(xiàn)之前，按照1次/4h的頻次監(jiān)測(cè)，最高溫度出現(xiàn)后按1次/d監(jiān)測(cè)。

4.5 抬動(dòng)變形監(jiān)測(cè)

在基礎(chǔ)環(huán)上安裝2個(gè)徑向千分表、2個(gè)垂直方向千分表，在蝸殼底板流道及腰線分別布設(shè)4支千分表，確認(rèn)初始值，并進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，檢測(cè)頻率1次/h。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整澆筑方式和上升速度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)應(yīng)加密監(jiān)測(cè)，并采取相應(yīng)措施。考慮到地面廠房環(huán)境溫度變化大，引起蝸殼熱脹冷縮，可能影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可在澆筑前一周安裝百分表進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，分析環(huán)境溫度變化的影響。

5 接觸灌漿

在蝸殼底部軸線外側(cè)對(duì)應(yīng)圓心角48.8°范圍，布置拔管灌漿系統(tǒng)，相應(yīng)蝸殼底部軸線外側(cè)最大長(zhǎng)度為4m。拔管采用φ20mmPVC塑料管，拔管間距為200cm，拔管引至每一層倉面以上15cm。進(jìn)出漿管均為φ32mmPVC塑料管，進(jìn)漿管上設(shè)置三通與拔管底部的φ25.4mm鋼支管相連。在底部混凝土初凝后即可進(jìn)行拔管作業(yè)，拔管應(yīng)緩慢均勻，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。

在蝸殼底部軸線內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)圓心角21.3°范圍，布置蛇形重復(fù)灌漿系統(tǒng)，相應(yīng)蝸殼底部軸線內(nèi)側(cè)最大長(zhǎng)度為2m。蛇形管采用φ38mm塑料軟管，間距為200cm。

基礎(chǔ)環(huán)陰角部位灌漿采用埋設(shè)專利產(chǎn)品φ25mm可重復(fù)灌漿管系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)與蝸殼陰角部位，按照第一層分的4個(gè)倉分別布置4組可重復(fù)灌漿系統(tǒng)，采用固定卡緊貼固定在基礎(chǔ)環(huán)蝸殼陰角管壁上?？芍貜?fù)灌漿管兩側(cè)端頭從

基礎(chǔ)環(huán)環(huán)流板水平面上預(yù)留的φ125mm@1500mm孔口引出，并與φ25mmPVC管相接，一根作為進(jìn)漿引管，另一根作為回漿引管；在基礎(chǔ)環(huán)陰角頂端布置排氣系統(tǒng)，同樣從基礎(chǔ)環(huán)環(huán)流板水平面上預(yù)留孔引出，同時(shí)基礎(chǔ)環(huán)陰角頂部垂直側(cè)面上預(yù)留的28組φ20mm@1600mm孔洞也同時(shí)參與排氣。

5.2 灌漿施工

灌漿在第一層混凝土最后一倉澆筑完成7d后或達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%時(shí)進(jìn)行，由低處向高處施灌，選擇灌區(qū)底部高程最低的第I象限進(jìn)行灌漿，采取低壓慢灌工藝，依次順時(shí)針灌漿推及至第IV象限結(jié)束?？刂七M(jìn)漿流量不大于30L/min，開灌水灰比0.5∶1(外摻0.6%高效減水劑)，蝸殼底部灌漿壓力設(shè)計(jì)要求小于0.2MPa，實(shí)際灌漿過程中控制灌區(qū)底部最大灌漿壓力小于0.15MP。在蝸殼抬動(dòng)監(jiān)測(cè)不超標(biāo)的前提下，當(dāng)排氣孔或回漿孔返出濃漿與進(jìn)漿比重基本一致后，用木塞由低到高依次完成外漏點(diǎn)嵌縫及管口封閉，達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后，灌漿孔停止吸漿，并繼續(xù)灌注10min即可結(jié)束灌漿。停止灌漿后，將重復(fù)在灌漿管內(nèi)的漿液用大流量無壓水(或水壓小于灌漿壓力)沖洗干凈，以備下次灌漿。灌漿結(jié)束14d后，對(duì)蝸殼、基礎(chǔ)環(huán)脫空區(qū)進(jìn)行敲擊檢查，對(duì)脫空面積≥0.16m2的脫空區(qū)要利用可重復(fù)灌漿管進(jìn)行補(bǔ)灌。

6 施工效果

混凝土澆筑過程中的座環(huán)、蝸殼變形，參照已建三峽工程經(jīng)驗(yàn)，分別按照±0.25mm、±2.5mm控制。根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)1#～4#機(jī)組各象限座環(huán)徑向變形最大值分別為0.23mm、0.24mm、0.21mm、0.22mm，抬動(dòng)最大值分別為0.23mm、0.22mm、0.19mm、0.20mm，徑向變形和抬動(dòng)變形均在容許范圍之內(nèi)。1#～4#機(jī)組各象限蝸殼最大抬動(dòng)值分別為1.14mm、0.56mm、0.12mm、0.11mm，均在容許范圍之內(nèi)。座環(huán)、蝸殼設(shè)計(jì)最大容許脫空面積為0.16m2，1#～4#機(jī)組蝸殼及座環(huán)各象限脫空最大值分別為0.15m2、0.10m2、0.10m2、0.08m2，均在容許范圍之內(nèi)。