清遠(yuǎn)抽水蓄能電站蝸殼混凝土保壓澆筑過(guò)程控制研究

清遠(yuǎn)抽水蓄能電站蝸殼混凝土保壓澆筑過(guò)程控制研究

劉學(xué)山1, 萬(wàn)晟2

(1.清遠(yuǎn)蓄能發(fā)電有限公司,廣東 清遠(yuǎn) 511853; 2.武漢理工大學(xué) 道路橋梁與結(jié)構(gòu)工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430070)

摘要：清遠(yuǎn)抽水蓄能電站設(shè)計(jì)安裝4臺(tái)320 MW可逆式水泵水輪機(jī),總裝機(jī)容量1 280 MW.機(jī)組蝸殼由東芝公司設(shè)計(jì)生產(chǎn).該蝸殼陰角空腔較大,在國(guó)內(nèi)同級(jí)別電站中尚屬首例.經(jīng)分析研究,采用“吊罐法加埋設(shè)泵管法”進(jìn)行蝸殼混凝土澆筑.根據(jù)擬定的方案,采用分層澆筑、均勻控制、逐步冷卻等方法,保證了混凝土澆筑的質(zhì)量,可為類(lèi)似工程提供借鑒.

關(guān)鍵詞：清遠(yuǎn)抽水蓄能電站;蝸殼;保壓澆筑；混凝土中圖分類(lèi)號(hào)：TV523文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1002-5634(2015)03-0049-04

收稿日期:2015-03-18

基金項(xiàng)目:水利部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201301034).

作者簡(jiǎn)介：劉漢東(1963—)，男，山東菏澤人，教授，博導(dǎo)，博士，主要從事水利水電工程地質(zhì)方面的研究．

DOI:10.3969/j.issn.1002-5634.2015.03.013

1工程概況

清遠(yuǎn)抽水蓄能電站設(shè)計(jì)安裝4臺(tái)320 MW可逆式水泵水輪機(jī),總裝機(jī)容量1 280 MW.機(jī)組蝸殼由東芝公司設(shè)計(jì)生產(chǎn).混凝土施工采用光面混凝土施工工藝.混凝土澆筑采用保壓澆筑.該型號(hào)蝸殼陰角空腔較大,平均體積為34.2 m3,并且蝸殼機(jī)組板上預(yù)留的灌漿孔直徑較小.根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn),陰角部位的施工過(guò)程：先擠壓外層混凝土進(jìn)入陰角部位,然后通過(guò)自密實(shí)混凝土灌漿填補(bǔ)陰角內(nèi)的空腔.這種施工方式所需的投資較大.因此，清遠(yuǎn)抽水蓄能電站蝸殼澆筑時(shí)采用增設(shè)預(yù)埋泵送管的方式.

2蝸殼澆筑過(guò)程控制

2.1　控制重點(diǎn)

蝸殼體形復(fù)雜,蝸殼周?chē)摻蠲芗?機(jī)電埋件管路多,工作面狹窄,平行作業(yè)相互干擾,蝸殼中心線內(nèi)側(cè)和外側(cè)的混凝土存在高差,澆筑難度大,施工振搗困難,蝸殼底部及陰角部位的局部混凝土易出現(xiàn)脫空情況[1-2].并且蝸殼承擔(dān)的水輪發(fā)電機(jī)組的動(dòng)、靜荷載高,且動(dòng)載比例大.鑒于此,蝸殼混凝土澆筑過(guò)程的控制重點(diǎn)應(yīng)包括[3]:①保證混凝土澆筑連續(xù)、均勻上升;②防止?jié)仓^(guò)程中座環(huán)、蝸殼抬動(dòng)和變形;③保證座環(huán)、蝸殼陰角部位澆筑飽滿(mǎn)、密實(shí);④強(qiáng)化混凝土溫度控制,防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫.

2.2　施工工藝控制

2.2.1澆筑分層

蝸殼混凝土共分4層澆筑.第1層高程為37.10～40.00 m;第2層為40.00～42.00 m;第3層為42.00～43.80 m;第4層為43.80～44.74 m,和水輪機(jī)層樓板一起澆筑.

2.2.2混凝土入倉(cāng)方式

蝸殼混凝土澆筑時(shí)采用了兩種入倉(cāng)方式:一是泵送;二是采用30 t的橋機(jī)吊8 m3的吊罐入倉(cāng).高程為37.10～42.00 m的混凝土澆筑,采用泵送入倉(cāng)與吊罐入倉(cāng)兩種方式聯(lián)合進(jìn)行.錐管內(nèi)混凝土澆筑時(shí)采用泵送方式入倉(cāng).蝸殼座環(huán)底部陰角部位混凝土澆筑時(shí)采用泵送方式入倉(cāng),人工輔助.采用摻聚丙烯纖維一級(jí)配混凝土,泵管直接澆筑在混凝土內(nèi)不再拆除,以盡量減少蝸殼陰角部位混凝土的脫空面積.澆筑采用平鋪法,上升速度不大于200 mm/h.當(dāng)混凝土澆筑至無(wú)法進(jìn)人操作的高度后,繼續(xù)泵送混凝土入倉(cāng),對(duì)陰角或空間狹小部位用φ50 mm軟軸式振搗棒振搗,操作空間較大位置用φ100 mm軟軸式振搗棒振搗,直至蝸殼座環(huán)底部混凝土澆筑飽滿(mǎn).澆筑過(guò)程中預(yù)埋的灌漿管可以作為排氣管使用.蝸殼外側(cè)混凝土澆筑時(shí)盡量使用吊罐入倉(cāng),平鋪法澆筑,人工平倉(cāng).蝸殼外側(cè)混凝土比座環(huán)底部混凝土容易澆筑,但必須保證蝸殼周邊均勻上升,上升速度不大于200 mm/h.

從攪拌車(chē)卸料時(shí),混凝土的自由下落高度應(yīng)控制在1.5 m以?xún)?nèi),否則應(yīng)設(shè)緩降設(shè)施.采用吊罐入倉(cāng)時(shí),混凝土入倉(cāng)坍落度應(yīng)控制在60～90 mm的范圍內(nèi).采用泵送入倉(cāng)時(shí),入倉(cāng)坍落度應(yīng)控制在120 mm左右.

2.2.3混凝土坍落度與入倉(cāng)溫度控制

混凝土澆筑時(shí)拌合站與混凝土倉(cāng)面各布置一個(gè)坍落度桶,由實(shí)驗(yàn)室人員每4 h測(cè)量一次混凝土坍落度與入倉(cāng)溫度,并及時(shí)做好相關(guān)記錄.如發(fā)現(xiàn)坍落度、入倉(cāng)溫度不符合要求,立即向現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人匯報(bào)并根據(jù)施工方案采取相應(yīng)措施.

2.3　澆筑質(zhì)量控制

2.3.1錐管和座環(huán)底部澆筑措施

錐管內(nèi)混凝土澆筑時(shí)采用2臺(tái)泵車(chē),1條泵管.該條泵管設(shè)2個(gè)出料口,平均布置在錐管內(nèi).澆筑時(shí),及時(shí)改變泵管出料口的位置,保證錐管內(nèi)混凝土均勻上升.若單一出口部位的混凝土高度高于其他部位時(shí),立即停止泵送,封閉泵管此端出口,再開(kāi)始送料.待錐管內(nèi)周邊混凝土高度平齊時(shí),打開(kāi)此段泵管出口,再按要求下料,保證錐管內(nèi)混凝土均勻上升.選擇稍大的混凝土坍落度,人工振搗.

為盡量使蝸殼座環(huán)底部混凝土澆筑飽滿(mǎn),可采取以下措施：一是在混凝土澆筑前初步考慮在每2個(gè)蝸殼支墩間埋設(shè)1根泵管,預(yù)埋在陰角部位，預(yù)埋泵管管口距離陰角最高位置100 mm左右；二是沿座環(huán)周?chē)A(yù)埋排氣管，排氣管間距擬設(shè)為2 m,盡量預(yù)埋在陰角和未開(kāi)灌漿孔的部位,排氣管出口距離陰角200 mm左右.

2.3.2控制混凝土澆筑速度

蝸殼混凝土澆筑時(shí),混凝土澆筑速度控制在200 mm/h以?xún)?nèi),并在鋼筋上涂油漆做好高度控制標(biāo)志,蝸殼周邊均勻?qū)ΨQ(chēng)澆筑[4].澆筑過(guò)程中,由蝸殼安裝單位進(jìn)行全程位移監(jiān)測(cè).如位移接近警戒值,則及時(shí)停倉(cāng),根據(jù)蝸殼安裝單位的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整出料口位置,然后再澆筑,確保蝸殼的穩(wěn)定.

2.3.3溫控措施

1)降低混凝土出機(jī)口溫度.為減少料倉(cāng)內(nèi)的太陽(yáng)輻射熱,在骨料倉(cāng)和皮帶機(jī)上設(shè)防曬棚.外界溫度、拌和樓混凝土出機(jī)口溫度及拌和時(shí)的水溫由試驗(yàn)室測(cè)量,混凝土入倉(cāng)溫度、混凝土澆筑振搗后溫度由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員測(cè)量,并做好詳細(xì)記錄.

2)減少運(yùn)輸時(shí)間.混凝土從下庫(kù)拌和樓用8 m3混凝土攪拌車(chē)運(yùn)至安裝間,卸入8 m3吊罐中,并由30 t天車(chē)吊入倉(cāng)面,總時(shí)間不能超過(guò)30 min.混凝土攪拌車(chē)必須在洞內(nèi)等待卸料;每次接混凝土之前,需在拌和樓用冷水沖洗外表,降低表面溫度.

3)夜間澆筑混凝土.由于白天溫度高,蝸殼層混凝土全部在夜間或陰雨天澆筑,盡量降低混凝土從出機(jī)口到澆筑倉(cāng)面時(shí)的溫度變化.

4)埋設(shè)冷卻水管.通過(guò)冷卻水可帶走水化熱,削減水化熱峰值,使混凝土溫度降低到穩(wěn)定溫度,減少混凝土內(nèi)外溫差,盡量避免裂縫產(chǎn)生[5].冷卻水管采用4 cm球墨鑄鐵管,層間距為0.8～1.0 m,層內(nèi)鋪成蛇形管圈,水平間距為0.9～1.5 m,管與管之間彎頭連接,局部焊接.制冷機(jī)放在上層排水廊道與排風(fēng)下平洞相交處,在混凝土收倉(cāng)后開(kāi)始通水冷卻10～15 d,壓低各個(gè)斷面的水化熱溫升,每2 h轉(zhuǎn)換一次進(jìn)出口.為了更好地了解冷卻水管的冷卻效果,每2 h測(cè)一次埋設(shè)冷卻水管的出口溫度.

5)混凝土表面保溫.蝸殼混凝土每層澆筑結(jié)束后,立即在混凝土表面鋪設(shè)一層麻袋保溫、保濕.

2.4　澆筑管理控制

2.4.1精確策劃

蝸殼保壓澆筑是地下廠房混凝土澆筑中的一項(xiàng)非常重要的工作.自施工圖下發(fā)后,業(yè)主就組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位多次召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議,對(duì)方案、工序、人員安排、施工器具等進(jìn)行詳細(xì)討論.其中,經(jīng)過(guò)3次總體澆筑方案的專(zhuān)題討論,最終確定采用吊罐加泵送的混凝土入倉(cāng)方式.1#機(jī)澆筑結(jié)束后,又對(duì)澆筑過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析,優(yōu)化施工工藝.

2.4.2精細(xì)化施工

各工序的施工操作嚴(yán)格按現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范、規(guī)程執(zhí)行.澆筑的全過(guò)程執(zhí)行業(yè)主、監(jiān)理及施工單位項(xiàng)目經(jīng)理及總工一起旁站的制度,及時(shí)解決澆筑過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,精細(xì)化施工,確保澆筑質(zhì)量.

2.4.3分級(jí)驗(yàn)收

質(zhì)量驗(yàn)收嚴(yán)格采用“三檢制”，即施工班組初檢、生產(chǎn)部質(zhì)檢員復(fù)檢、技術(shù)質(zhì)量部質(zhì)檢員終檢.在三檢合格的情況下，由終檢工程師提交監(jiān)理工程師對(duì)施工項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)收,在驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下道工序的施工作業(yè).

3澆筑質(zhì)量?jī)?yōu)良

1)蝸殼位移情況.由于采用對(duì)稱(chēng)澆筑,嚴(yán)格控制泵送壓力,蝸殼澆筑后底環(huán)、座環(huán)軸向及水平位移微小,均達(dá)到質(zhì)量?jī)?yōu)良標(biāo)準(zhǔn).蝸殼位移監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表1.

2)蝸殼水化熱.由于事先預(yù)埋冷卻水管,嚴(yán)格控制拌和混凝土溫度,蝸殼混凝土的入倉(cāng)溫度均小于28 ℃,澆筑后水化熱得到良好的控制.水化熱溫度詳見(jiàn)表2.

3)增設(shè)預(yù)埋泵送管的效益.泵送混凝土為1級(jí)配C25混凝土,而灌漿混凝土則采用自密實(shí)西卡混凝土.對(duì)比預(yù)埋泵管及直接灌漿兩種方案,在空腔體積一定的情況下,增設(shè)預(yù)埋泵送管的方案要節(jié)省投資約123.84萬(wàn)元.增設(shè)預(yù)埋泵送混凝土管的效益分析詳見(jiàn)表3.

表1　蝸殼位移監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)表 　mm

注:①澆筑開(kāi)始時(shí)百分表初始讀數(shù)為5.00 mm;②驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn):軸向水平位移不大于0.50 mm為合格,不大于0.20 mm為優(yōu)良;徑向水平位移不大于0.60 mm為合格,不大于0.50 mm為優(yōu)良;中心位移不大于2.00 mm為優(yōu)良.

表2　蝸殼水化熱統(tǒng)計(jì)表　℃

注:溫度數(shù)據(jù)為當(dāng)日多次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的平均值.

表3　增設(shè)預(yù)埋泵送混凝土管效益分析表

注:①以上單價(jià)均根據(jù)定額價(jià)與市場(chǎng)信息價(jià)綜合測(cè)算得出,均為參考價(jià)格;②效益分析負(fù)值表示,增設(shè)埋管方案節(jié)約的投資額(與直接灌漿密實(shí)方案相比).

4結(jié)語(yǔ)

清遠(yuǎn)抽水蓄能電站蝸殼混凝土澆筑采用吊罐加增設(shè)泵管的方式,很好地解決了陰角部位混凝土澆筑不密實(shí)的問(wèn)題.從實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)來(lái)看,澆筑質(zhì)量?jī)?yōu)良,有效地節(jié)約了工程投資.

參考文獻(xiàn)

[1]焦偉.水利工程混凝土施工通病防治[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào),2012,33(5):32-34.

[2]許波.蝸殼底部及陰角部位混凝土脫空原因及對(duì)策簡(jiǎn)析[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2007,13(12):946-947.

[3]董戰(zhàn)猛,梁振剛,劉沛峰.糯扎渡水電站地下廠房蝸殼混凝土澆筑質(zhì)量控制[J].人民長(zhǎng)江,2012,43(4):89-91.

[4]何嵐.蝸殼二期混凝土澆筑技術(shù)[J].甘肅水利水電技術(shù),2011,47(4):52-59.

[5]黃斌,樊宇,姬脈興.保溫保壓澆筑蝸殼二期混凝土的施工技術(shù)[J].水力發(fā)電,2003,29(7):39-42.

Study of Concrete Placement Techniques Keeping Internal Pressure with

Steel Spiral Case in Qingyuan Pumped Storage Power Station

LIU Xueshan1, WAN Sheng2

(1.Qingyuan Pumped Storage Power Generation Co., Ltd., Qingyuan 511853, China;

2.Key Laboratory of Road-bridge and Structure Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)

Abstract:Qingyuan Pumped Storage Power Station is equipped with four 320 MW reversible pump turbines, the total installed capacity is 1 280 MW. The spiral case of power units is designed and produced by Toshiba, and the spiral case has larger inner corners or shaded areas, and it is the first time to use this type of spiral cases in the same level power stations. By analyzing and investigating the engineering, the concrete with the spiral case was poured by the method of bucket and pump pipes. According to the designed scheme, the quality of concrete placement was ensured with the methods of layered pouring, homogeneous control, step by step cooling, etc, which will be a reference for the similar engineering.

Keywords:Qingyuan Pumped Storage Power Station; spiral case; pouring with internal pressure; concrete

(責(zé)任編輯: 陳海濤)

李冬冬(1989—)，男，河南漯河人，碩士研究生，主要從事邊坡工程方面的研究.

王忠福(1976—)，男，吉林柳河人，講師，博士，主要從事邊坡工程方面的研究.