淺談清河電站廠房蝸殼二期混凝土施工技術

摘 要：電站廠房自下而上分為蝸殼層、水輪機層、發(fā)電機層。廠房共安裝3臺水輪發(fā)電機組，單機6000kW，總裝機容量18000kW。蝸殼二期混凝土澆筑時，廠房已封頂，混凝土汽車泵入倉方式已無法實現(xiàn)，為了將蝸殼二期陰角部位澆筑密實，混凝土為自密實混凝土，采用溜槽入倉方式進行。本文介紹該項目蝸殼二期混凝土澆筑關鍵技術，為類似工程施工提供借鑒。

關鍵詞：廠房；蝸殼二期混凝土；施工技術

中圖分類號：TV544 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0178-03

1 工程概述

本工程位于鐵嶺市開原市境內，主體工程為清河消能電站工程，主要包括電站壓力鋼管、電站主副廠房、電站尾水渠、交通橋、升壓站、廠區(qū)道路、尾水渠入清河處河道護岸及場區(qū)綠化等。工程樁號范圍為：從樁號131+022.28m起至清河河道護岸處。

電站壓力鋼管樁號范圍131+022.28m-131+159.38m。主壓力鋼管（DN5000）末端分成3根鋼岔管（DN2600）分別與3臺水輪機的進口檢修蝶閥（DN2600）相接。壓力鋼管均為外包混凝土埋地敷設。壓力水流經(jīng)電站水輪機消能后由尾水渠直接流入清河河道。

清河消能電站廠房位于中清河村附近的清河主槽左岸的灘地上，灘地地面高程在192.00～195.00m之間，電站廠房距清河主槽約250.0m。電站廠房分為副廠房段與主廠房段，副廠房平面尺寸為42.6×10.15m（長×寬），樁號131+159.38m-131+169.53m；主廠房平面尺寸為42.6m×l5.0m（長×寬），樁號131+169.53m-131+184.53m；尾水啟閉機室平面尺寸為25.0m×5.4m（長×寬），樁號131+184.53m-131+189.93m；電站尾水渠反坡段長22.48m，樁號131+189.93m-131+212.41m；電站尾水渠段長261.02m，樁號131+212.41m-131+473.43m；尾水渠設交通橋1座：22.8m×7.0m（長×寬），樁號131+223.99m～131+230.99m。升壓站位于主廠房左側，平面尺寸為40.3×32.3m。廠區(qū)內道路采用瀝青路面。

清河河道左岸位于電站尾水渠入清河河道處，左岸迎水面采用0.4m厚漿砌石護坡，邊坡為1：2，護腳采用漿砌石深2.0m。漿砌石砂漿采用M10，漿砌石下面采用l00mm厚C10混凝土墊層。

電站廠房自下而上分為蝸殼層（183.78～189.58m）、水輪機層（189.58～195.08m）、發(fā)電機層（195.08～208.88m）。廠房共安裝3臺水輪發(fā)電機組，沿水流方向，從右至左依次為1#機組、2#機組、3#機組，單機6000kW，總裝機容量18000kW，機組二期混凝土為C35W12F200。機組二期混凝土澆筑時，廠房已封頂，混凝土汽車泵入倉方式已無法實現(xiàn)，為了將機組二期陰角部位澆筑密實，混凝土為自密實混凝土，采用溜槽入倉方式進行。

2 施工難點淺析

蝸殼二期混凝土施工難度主要表現(xiàn)在蝸殼周圍鋼筋密集、機電埋件管路多、工作面狹窄、平行作業(yè)干擾大、施工工序銜接復雜，而且許多地方施工人員無法進入振搗。因此，為保證蝸殼二期混凝土的施工質量，對施工重點和難點進行仔細的研究，合理的施工方案，施工中各工種必須緊密配合。

蝸殼陰角、支墩部位施工難度大，為保證混凝土澆筑質量，盡最大可能避免蝸殼發(fā)生偏移、上浮進而導致蝸殼發(fā)生變形，將蝸殼腰線以下分為四象限對稱澆筑，并嚴格控制上升速度，腰線以上分為兩側對稱澆筑。

在蝸殼底部二期混凝土澆筑過程中，由于基礎環(huán)與座環(huán)之間存在約30cm高的倒角，并形成一個封閉空間，該部位高于座環(huán)通氣孔，泵送高流態(tài)混凝土無法填滿。為此根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況，針對該部位設置回填灌漿管和排氣管，待座環(huán)底部澆筑平通氣孔后立即進行砂漿回填灌注以減少該部位的接觸灌漿量，并使回填砂漿與混凝土結合良好。

經(jīng)過仔細分析設計圖紙和多次的研究討論，發(fā)現(xiàn)鋼蝸殼與座環(huán)相連的陰角處是澆筑困難的部位。施工時預先在座環(huán)上和鋼蝸殼上開孔進料，混凝土為自密實混凝土，采用溜槽入倉方式進行。

3 蝸殼二期混凝土施工工序

4 混凝土原材

（1）水泥：水泥采用撫順大伙房牌水泥有限責任公司生產(chǎn)的“大伙房牌”P.O42.5水泥，該水泥符合現(xiàn)行的國家標準《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）的規(guī)定。其物理力學性能檢測結果見表1。

（2）細骨料：細骨料采用李家臺清河砂場生產(chǎn)的河砂，各項檢測結果見表2。

（3）粗骨料：粗骨料采用開原市靠山鎮(zhèn)嘉利碎石場生產(chǎn)的5～25mm的連續(xù)級配人工碎石，各項檢測結果見表3。

（4）粉煤灰：粉煤灰采用撫順新亞電力有限公司生產(chǎn)的F類Ⅰ級粉煤灰，各項檢測結果見表4。

（5）抗裂防水劑：抗裂防水劑采用河北同邦建材有限公司生產(chǎn)的型號為TB-CSA抗裂防水劑，各項檢測結果見表5。

（6）減水劑：減水劑采用安徽潤安建材科技有限公司生產(chǎn)的緩凝型聚羧酸減水劑，不摻引氣成份，各項檢測結果見表6。

（7）引氣劑：引氣劑采用中國建筑材料科學研究總院生產(chǎn)的109型引氣劑，各項檢測結果見表7。

（8）混凝土拌合

混凝土拌合嚴格按照計量偏差進行，投料順序為砂子、小石、粉煤灰、抗裂防水劑、水泥、水、減水劑、引氣劑，其中引氣劑由于量小，安排專人采用量筒添加，混凝土攪拌時間90s。嚴格控制混凝土配合比，不得隨意增減用水量，混凝土坍落度控制在150～170mm之間。每拌合一車混凝土后，對其坍落度、含氣量等指標進行測定，符合要求后繼續(xù)進行攪拌，否則對配合比進行調整。

5 施工關鍵技術

蝸殼二期混凝土澆筑時，澆筑倉面大，入倉強度高，為了保證澆筑的連續(xù)性，減小蝸殼溫度應力影響，為方便混凝土澆筑施工，對混凝土施工進行了分層分塊，在分層中還應充分考慮蝸殼鋼襯結構形狀，避免產(chǎn)生小銳角混凝土體、減小混凝土澆筑上升時對蝸殼的浮力，防止蝸殼位置偏差等。

5.1 入倉方式

考慮到主廠房已封頂，混凝土汽車泵將無法駛入廠房內，汽車泵入倉方式不能實現(xiàn)。結合現(xiàn)場實際情況，采用溜槽入倉方式進行，從主廠房發(fā)電機層安裝場位置設置一個主溜槽，為減少混凝土入倉對蝸殼的沖擊力，主溜槽與蝸殼平面夾角控制在30°之內，并在主溜槽各個方向上設置分溜槽，分溜槽設置原則為沿蝸殼四周設置6個分溜槽，6個分溜槽平均分布。

5.2 澆筑順序

蝸殼二期混凝土澆筑時，澆筑倉面大，入倉強度高，為保證混凝土澆筑的連續(xù)性，減少蝸殼溫度應力影響，需對混凝土施工進行分層分塊澆筑，在分層中還應充分考慮蝸殼鋼襯結構形狀，避免產(chǎn)生小銳角混凝土體、減少混凝土澆筑上升時對蝸殼的浮力，防止蝸殼位置偏差等。結合現(xiàn)場實際情況，采用分層、分塊澆筑方式進行，分兩層六塊澆筑，分層分塊澆筑順序如下：

1#蝸殼腰部→3#蝸殼腰部→2#蝸殼腰部→1#蝸殼頂部→3#蝸殼頂部→2#蝸殼頂部

5.3 倉面清理、準備

由于一期混凝土層面間隙時間較長，為使一、二期混凝土結合緊密，一期混凝土表面清基處理工作必須認真仔細。一期混擬士中預留的插筋應用鋼絲刷或高壓風水槍除銹。一期混凝土及支墩混凝土表面未鑿毛或鑿毛不全面部位先采用人工鑿毛，達到石子半露并形成完全粗糙的效果，人工清運浮渣，然后用高壓水將混凝土面沖洗干凈。二期混凝土層面在終凝后用高壓水沖毛。垂直施工縫拆模后人工鑿毛。每個倉面開倉前用常壓水清洗干凈，待澆筑前保持倉面濕潤。

5.4 混凝土澆筑

開倉后先進行蝸殼外側常態(tài)二級配混凝土澆筑，在蝸殼底部及外側形成臺階，層厚控制在0.4～0.6m，臺階寬度1.0～1.2m，臺階沿蝸殼軸向展開，并逐步向蝸殼底部延伸，控制混凝土面距蝸殼外壁1.0～2.0m。為減小混凝土澆筑對蝸殼產(chǎn)生的上浮力和側壓力，混凝土澆筑上升速度每小時不超過30cm，流態(tài)混凝土不超過60cm。振搗人員同時在內、外側平倉振搗，使外側混凝土向蝸殼底部延伸，當內側無法進料時，外側靠蝸殼外壁部分從倉面蝸殼半徑較大側開始澆筑流態(tài)自密實混凝土。座環(huán)底部陰角混凝土可從座環(huán)上預留的？準150孔進行下料。

混凝土在平倉后進行振搗，大體積混凝土用？準75插入式振搗器，薄壁結構部位采用？準50軟軸插入式振搗器。振搗器不能直接碰撞模板、鋼筋和預埋件，以防模板走樣和預埋件移位，在預埋件特別是止水片周圍應細心振搗，必要時輔以人工搗固密實。振搗時間以混凝土粗骨料不再顯著下沉，不出現(xiàn)汽泡、開始泛漿為準，振搗時間為20～30s，振搗器移動的距離以不超過其有效的半徑，并插入下層5～10cm，振搗順序依次進行，方向一致，振動棒快插慢拉，以保證混凝土上下層結合。振搗結束時，必須先關閉振搗棒電源，再將振搗棒取出。座環(huán)預留孔待冒漿后結束混凝土澆筑。

5.5 施工縫處理

為了加強蝸殼混凝土的整體性，保證蝸殼混凝土質量，對有臨時施工分縫處的混凝土進行鑿毛處理，并梅花型布置？準16@500mm的插筋。

5.6 澆筑變形觀測

蝸殼腰線以下混凝土澆筑時，在蝸殼的上下左右方向分別安放了八只千分表，監(jiān)測蝸殼在水平、垂直方向的位移變形情況，其讀數(shù)間隔為1h。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，混凝土澆筑期間蝸殼位移變形量均在規(guī)定的范圍以內，且主要反映溫差變形情況，說明蝸殼安裝精度能夠得到保證。

5.7 混凝土溫控措施

由于蝸殼混凝土結構的幾何尺寸較大，混凝土硬化期間的水泥水化過程，會釋放大量的水化熱使混凝土中心及中部區(qū)域產(chǎn)生很高的溫度而混凝土的表面和邊界受氣溫的影響，外界氣溫較低，這樣形成較大內外溫差，使混凝土內部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生拉應力，當溫差超過一定的限度，其產(chǎn)生的溫度應力極易導致混凝土產(chǎn)生裂縫。為此，可采取下列方法進行溫控混擬土施工：

（1）降低混凝土澆筑溫度

①運輸混凝土工具設置隔熱遮陽措施，縮短混凝土暴曬時間。

②將混凝士澆筑盡量安排在早晚和夜間施工。

（2）減低混凝土的水化熱溫升

①選用水化熱較低的中熱水泥。

②在滿足混凝土澆筑強度、耐久性和和易性的前提下，改善混凝土骨料級配，加優(yōu)質的的摻合料和外加劑以適當減少單位水泥用量。

5.8 蝸殼回填灌漿

蝸殼陰角部位回填灌漿。蝸殼外圍混凝土容易脫空部位有蝸殼底部和座環(huán)底部。按照設計要求在蝸殼底部鋪設灌漿管路灌漿，座環(huán)底部利用廠家在座環(huán)上預留的灌漿孔進行回填灌漿。蝸殼二期混凝士澆筑完畢后，利用已埋設的管路和座環(huán)上預留的灌漿孔進行灌漿；灌漿完畢，混凝土養(yǎng)護期過后采用敲擊的辦法檢查座環(huán)、蝸殼灌漿質量，如發(fā)現(xiàn)存在“空腔”部位，遵循設計意見，另考慮是否采取鉆孔接觸灌漿。

5.9 質量控制措施

（1）通過優(yōu)化混凝土配合比措施，混凝土初凝時間控制在12～16個小時，因此，層間不會因混凝土初凝而產(chǎn)生施工冷縫。

（2）為防止?jié)仓鹞仛ぷ冃危鑼炷敛剂霞罢駬v加以控制，同時在蝸殼體上設置變形觀測點，在澆筑過程中派專人與機電方進行全程跟蹤聯(lián)合觀測，發(fā)現(xiàn)問題及時反應、處理。

（3）混凝土振搗時采用小型振搗器振搗，且振搗均勻，避免漏振。

（4）分層澆筑后，及時對層間結合處進行鑿毛后布置插筋，并做好養(yǎng)護工作。

（5）混凝土澆筑完成，采用土工布進行覆蓋，并灑水養(yǎng)護。

6 廠房蝸殼二期混凝土施工關鍵技術控制效果分析

通過在廠房已封頂?shù)那闆r下對蝸殼二期混凝土施工關鍵工序入倉方式、澆筑順序、混凝土選用、混凝土振搗及變形觀測研究，并對施工人員進行培訓，在實際施工前做好樣板試驗，混凝土澆筑拆模后，蝸殼二期混凝土成品質量符合設計要求，且已安裝的鋼蝸殼精度也符合設計要求，成功澆筑了清河電站廠房蝸殼二期混凝土，獲得了監(jiān)理、設計及業(yè)主的一致好評。

7 結束語

在廠房已封頂?shù)那闆r下，采用溜槽分角度入倉方式分層、分塊澆筑方案是切實可行的，用此方案施工不僅保證質量、節(jié)約成本，且達到了預期的目標和效果，值得其它類似水電工程借鑒。

收稿日期：2018-7-19