燈泡貫流機(jī)組流道中段和尾水管段二期混凝土設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)

韓曉卉

（中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122）

1 燈泡貫流機(jī)組流道布置

燈泡貫流機(jī)組通常采用河床式廠房布置，機(jī)組段從上游至下游依次為進(jìn)水口段、流道中段和尾水管段。管型座位于流道中段，上接發(fā)動(dòng)機(jī)井，下接導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（水輪機(jī)井），導(dǎo)水機(jī)構(gòu)末端與尾水管相接（見圖1）。

圖1 燈泡貫流機(jī)組流道布置圖

2 燈泡貫流機(jī)組設(shè)計(jì)與施工

2.1 流道中段、尾水管段一二期混凝土結(jié)合面設(shè)計(jì)

根據(jù)燈泡貫流機(jī)組重要部件管型座、發(fā)動(dòng)機(jī)壓力門蓋板和尾水管里襯的結(jié)構(gòu)受力，設(shè)備安裝次序和施工條件等特點(diǎn)，在流道中段和尾水管段的一期與二期混凝土（二期混凝土通常稱一期后澆混凝土）結(jié)合面設(shè)置鍵槽、插筋和止水（見圖2）。為確保一期與二期混凝土緊密結(jié)合，鍵槽的布設(shè)面積不應(yīng)小于縫面的1/3，管型座和尾水管的水平支撐預(yù)埋件盡量避免布置在鍵槽的斜面上；插筋采用Ф20@×@=100 cm×100 cm，單根長100 cm，外露50 cm，呈梅花形布置；結(jié)合面應(yīng)進(jìn)行鑿毛處理，并用壓力水沖洗干凈。考慮混凝土澆筑的施工質(zhì)量，為減少流道壓力水沿結(jié)合面的滲漏通道，需在管型座和尾水管鋼襯一二期的結(jié)合面迎水面處增設(shè)1道封閉的止水銅片（以前類似工程一般均未設(shè)置該道止水）。

圖2 流道中段、尾水管段一二期混凝土結(jié)合面設(shè)計(jì)圖 單位：cm

2.2 流道中段二期混凝土分層分塊設(shè)計(jì)

為確保管型座的安裝質(zhì)量及施工進(jìn)度，減小混凝土澆筑對(duì)管型座的變形影響，結(jié)合類似已建工程經(jīng)驗(yàn)，流道中段二期混凝澆筑要求如下：

（1）管型座底部澆筑層厚度可適當(dāng)加大，周邊澆筑層厚度控制在2.0 m以內(nèi)，頂部澆筑層厚度盡量減小，控制在1.5 m左右。某工程管型座四周混凝土澆筑見圖3。

圖3 流道中段二期混凝土分層分塊典型剖圖 單位：cm

（2）采用水平薄層通倉澆筑，每層控制在（0.3~0.5）m/2 h，保持外環(huán)兩側(cè)混凝土高差不大于0.5 m，層間歇期不小于4 d。

（3）混凝土初凝時(shí)間宜在4~5 h，入倉混凝土下料時(shí)落差不大于2.0 m，混凝土不能直接沖擊管型座及其支撐。

（4）為確保管型座外環(huán)與二期混凝土接觸面間的澆筑質(zhì)量，根據(jù)外環(huán)加勁肋板位置預(yù)埋灌漿管進(jìn)行接觸灌漿。

（5）為進(jìn)一步減少管型座內(nèi)外環(huán)變形，結(jié)合管型座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，需對(duì)座環(huán)內(nèi)外環(huán)進(jìn)行適當(dāng)加固。

2.3 管型座接觸灌漿設(shè)計(jì)施工

管型座是燈泡貫流式機(jī)組的主要支撐結(jié)構(gòu)，由內(nèi)外環(huán)、上下支柱等組成，燈泡體的各種荷載主要通過管型座傳遞到周邊的混凝土結(jié)構(gòu)中。管型座安裝完成后，進(jìn)行二期混凝土澆筑。由于混凝土收縮以及其下部混凝土不容易振搗密實(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的脫空現(xiàn)象或在混凝土與鋼襯之間形成縫隙。因此，在外環(huán)鋼襯與混凝土之間進(jìn)行接觸灌漿，以增強(qiáng)混凝土與鋼襯接觸面的結(jié)合能力，從而減少對(duì)管型座的變形影響。

考慮到管型座為重要傳力結(jié)構(gòu)，不允許在其鋼襯開孔處進(jìn)行灌漿，需在里襯與混凝土縫面預(yù)埋接觸灌漿系統(tǒng)。接觸灌漿呈圓環(huán)形布置，一般分為4個(gè)灌區(qū)：管型座上下柱左右側(cè)劃分為2個(gè)灌區(qū)；下游圓錘段左右側(cè)劃分為2個(gè)灌區(qū)。灌漿嘴用DN50鍍鋅鋼管點(diǎn)焊在里襯上，灌漿嘴外覆蓋鍍鋅鐵皮，防止混凝土漿堵塞灌漿管出口，灌區(qū)內(nèi)灌漿嘴用HDPE管組成灌漿網(wǎng)絡(luò)，HDPE管采用DN25鍍鋅管與灌漿嘴連接，8號(hào)鉛絲捆扎牢固。接觸灌漿系統(tǒng)管路埋設(shè)見圖4。灌漿最大壓力為0.1 MPa，灌漿過程中分級(jí)緩慢升壓，不得超過最大灌漿壓力；采用“循環(huán)式”灌漿方法，每個(gè)灌區(qū)底部作為進(jìn)漿管，另外一根作為回漿管；先對(duì)一根進(jìn)漿管灌漿，回漿管出漿濃度達(dá)到與進(jìn)漿濃度相同后即可關(guān)閉；在規(guī)定灌漿壓力下，注入速度不大于1.0 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注10 min，即可結(jié)束灌漿。

圖4 管型座接觸灌漿布置平面示意圖 單位：cm

變形觀測：在管型座四周混凝土澆筑及接觸灌漿時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)備廠家的變形要求進(jìn)行變形觀測，施工過程中若發(fā)現(xiàn)異常變形情況，需及時(shí)調(diào)整混凝土的澆筑厚度、上升速度或灌漿壓力等。

2.4 尾水管接觸灌漿設(shè)計(jì)施工

尾水管鋼襯周邊混凝土澆筑后，由于混凝土的澆筑振搗質(zhì)量、干縮等因素，鋼襯管壁和混凝土結(jié)合面會(huì)出現(xiàn)不同程度的脫空現(xiàn)象。充填脫空部位要進(jìn)行接觸灌漿，使管壁和混凝土結(jié)合為一個(gè)整體，因此，需對(duì)尾水管底部進(jìn)行接觸灌漿處理。

尾水管接觸灌漿技術(shù)要求：

（1）底部接觸灌漿施工一般分2次進(jìn)行，即預(yù)留孔灌漿和二次開孔灌漿。

（2）預(yù)留孔灌漿施工要求：①預(yù)留孔布置：根據(jù)廠家尾水管裝配圖，尾水管底部已設(shè)置灌漿孔；②灌漿施工次序：自尾水管下游向上游推進(jìn)，即由低處向高處依次進(jìn)行灌漿；③灌漿方法：一般采用施工較為簡單的純壓式灌漿法；④灌漿壓力及結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：灌漿壓力必須以控制鋼襯變形不超過設(shè)計(jì)規(guī)定值（0.1 MPa）為準(zhǔn)，最大濃度漿液停止吸漿5 min后可停止灌漿；⑤漿液及水灰比：采用純水泥漿液，水灰比采用1:1、0.8:1、0.6:1三個(gè)比級(jí)，可根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整。

（3）二次開孔灌漿施工要求：①脫空區(qū)檢查：采用木槌敲擊檢查，一般對(duì)大于400 cm2（20 cm×20 cm）脫空面積部位進(jìn)行鉆孔灌漿；②鉆孔布置：每個(gè)獨(dú)立脫空區(qū)布孔不少于2個(gè)，最低處和最高處各1孔，孔距視脫空范圍而定，布置原則是每個(gè)灌漿孔負(fù)擔(dān)的實(shí)際脫空面積以1.5~2.0 m2為準(zhǔn)；③灌漿方法：同預(yù)留孔灌漿施工。

（4）變形觀測：尾水管接觸灌漿時(shí)，需對(duì)尾水管進(jìn)行變形觀測。

（5）封孔：灌漿完畢，對(duì)灌漿孔進(jìn)行封焊，封孔后對(duì)表面進(jìn)行打磨、防腐處理。

3 結(jié) 語

管型座和尾水管是燈泡貫流機(jī)組的重要部件。結(jié)合燈泡貫流機(jī)組的特點(diǎn)，通過在管型座和尾水管一二期混凝土結(jié)合面設(shè)置“鍵槽+插筋+止水”，控制管型座二期混凝土的澆筑層厚和上升速度，以及對(duì)管型座、尾水管鋼襯底部和混凝土結(jié)合面進(jìn)行接觸灌漿等綜合處理措施，進(jìn)一步增強(qiáng)管型座、尾水管與混凝土間的結(jié)合能力，減少管型座的變形影響，改善操作廊道的運(yùn)行環(huán)境，以期能為類似工程設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。