對(duì)水電站廠房工程施工設(shè)計(jì)的探討

摘要：廠房是水電站工程結(jié)構(gòu)中必不可少的一部分，也是水電站工程施工的重點(diǎn)部分。由于廠房對(duì)水電站運(yùn)轉(zhuǎn)的重要影響，在設(shè)計(jì)施工中必須要按嚴(yán)格的要求進(jìn)行，保證廠房的質(zhì)量和使用效果。文章將就對(duì)水電站廠房工程施工設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行相關(guān)的探討，主要包括廠房混凝土施工和廠房上部結(jié)構(gòu)施工。

關(guān)鍵詞：水電站；廠房工程；施工要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TV547文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2011）16-0150-01

一般的水電站廠房都會(huì)包括主廠房和副廠房這兩個(gè)部分。發(fā)電機(jī)層為界通常為主廠房，包括下部結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)。下部結(jié)構(gòu)大多數(shù)是尾水管、錐管、蝸殼、機(jī)墩等大體積鋼筋混凝土；上部結(jié)構(gòu)，中小型廠房主要是鋼筋混凝土板、柱、梁、屋架等輕型結(jié)構(gòu)，和大部分的工業(yè)廠房基本一致。文章對(duì)于將主要對(duì)水電站廠房的施工進(jìn)行探討。

1廠房施工特點(diǎn)和混凝土分期

1.1廠房施工特點(diǎn)

按照機(jī)組類型，可以把水電站廠房分為立式機(jī)組廠房和臥式機(jī)組廠房。立式機(jī)組的特點(diǎn)是：其水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)是豎向布置的，在垂直方向分兩層，即水輪機(jī)層和發(fā)電機(jī)層。臥式機(jī)組的水輪機(jī)則是與發(fā)電機(jī)平行布置，上部結(jié)構(gòu)是主機(jī)房，下部結(jié)構(gòu)是尾水室，相對(duì)立式機(jī)組而言，其廠房結(jié)構(gòu)顯得相對(duì)簡(jiǎn)單，廠房施工也比立式機(jī)組簡(jiǎn)單。文章主要介紹立式機(jī)組廠房的施工，其具有如下施工特點(diǎn)：①由于地基開挖較深，所以，施工道路布置以及基坑排水有一定的困難。②廠房下部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)板、蝸殼、尾水管等結(jié)構(gòu)位于水下，尾水管、蝸殼的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，孔洞和預(yù)埋件多，質(zhì)量要求高。所以，保證模板的形狀及安裝精度，是保證廠房下部結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵。③一般的水電站廠房的上部結(jié)構(gòu)都是大跨度框架結(jié)構(gòu)，因此，其模板支撐工作量很大。同時(shí)，由于廠房施工與機(jī)電設(shè)備安裝平行交叉進(jìn)行，所以二期混凝土的量會(huì)很大，對(duì)精度的要求也是比較高，在施工中會(huì)受到很大的干擾。此外，如果是大型廠房，還需要對(duì)其溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

1.2混凝土分期

為了保證機(jī)組安裝的質(zhì)量，滿足機(jī)組安裝的相關(guān)要求，通常情況下廠房混凝土。都會(huì)分為兩期澆筑。一期混凝土主要是包括尾水管、基礎(chǔ)板、廠房排架、廠房上下游墻、吊車梁及部分樓層的梁、板、柱等。為了機(jī)組安裝和埋設(shè)部件需要，必須預(yù)留二期混凝土，其要等到機(jī)組和有關(guān)設(shè)備安裝完畢后再澆灌，比如說尾水管錐管段鋼板里襯和金屬蝸殼設(shè)備，都是在完成安裝后才可以進(jìn)行分層澆筑。一般而言二期混凝土主要有金屬蝸殼外圍混凝土、尾水管錐管段、風(fēng)道墻、機(jī)墩以及與之相連接的部分樓板、梁等。廠房類型和機(jī)組到貨情況及施工進(jìn)度等直接決定了廠房一、二期混凝土的劃分。

2廠房混凝土施

2.1水電站廠房混凝土澆筑的分層分塊

板、梁、柱或框架組成的結(jié)構(gòu)構(gòu)成了水電站廠房上部的結(jié)構(gòu)，其施工方法與普通的工業(yè)廠房基本一致。而由于水電站廠房的下部結(jié)構(gòu)是介于大體積混凝土和桿件系統(tǒng)之間的結(jié)構(gòu)，具有尺寸大、孔洞多、受力條件復(fù)雜的特點(diǎn)，因此，為了保證施工的順利進(jìn)行，保證施工的質(zhì)量，就需要進(jìn)行分層分塊的澆筑。如果能夠合理的、有效的進(jìn)行分層分塊，那將可以很好的減小混凝土溫度應(yīng)力，進(jìn)而保證工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的整體性。

由于水電站廠房混凝土澆筑的分層分塊技術(shù)要求較高，因此需要遵循一定的原則，主要包括：

①要注意結(jié)合廠房下部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、形狀及應(yīng)力情況，然后再進(jìn)行合理的分層分塊，在這過程中，要嚴(yán)禁在應(yīng)力集中、結(jié)構(gòu)薄弱位置分縫。②必須要按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和溫度控制要求來確定分層的厚度。一般基礎(chǔ)約束區(qū)為1～2 m，對(duì)約束區(qū)以上的部位可以適當(dāng)加厚。因?yàn)槎铡?cè)面可以散熱，所以在分層時(shí)，可以考慮可適當(dāng)加厚。③按照混凝土的澆筑能力和溫度控制的要求來確定分塊面積的大小。塊體面積的長(zhǎng)寬比不能過大，一般要控制在5∶1之內(nèi)較為合適。④在進(jìn)行分層分塊時(shí)，需要適當(dāng)?shù)膹姆奖阃两ㄊ┕ず驮O(shè)備安裝的角度進(jìn)行考慮。比如說，為了方便模板和鋼筋綁扎，要讓尾水管彎管底部單獨(dú)分層；又如為便于鋼蝸殼的安裝，應(yīng)該在鋼蝸殼底部以下l m左右分層。此外，對(duì)于可能預(yù)見到產(chǎn)生裂縫的薄弱部位，必須要布置防裂鋼筋。

2.2分層分塊施工形式

按照一般的情況看，廠房的下部結(jié)構(gòu)分層分塊，主要有錯(cuò)縫、通倉、封閉塊、預(yù)留寬槽和灌漿縫等形式，基本施工方法如下：

①分層通倉澆筑。整個(gè)廠房段不設(shè)縱縫，逐層澆筑，就叫做分層通倉澆筑。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是，可加快施工進(jìn)度，能夠保證結(jié)構(gòu)的整體性。主要的適用范圍：廠房尺寸不大、可安排在低溫季節(jié)進(jìn)行混凝土澆筑，或者具有一定的溫度控制能力的廠房施工。

②錯(cuò)縫分塊澆筑。錯(cuò)縫分塊澆筑法也叫砌磚法，其實(shí)就是讓上、下層澆筑塊相互搭接，保證相鄰澆筑塊能夠同時(shí)均勻的上升的施工方法。錯(cuò)縫分塊長(zhǎng)度一般控制在8~30 m以內(nèi)，分層厚度則控制在2~4 m之間，下層澆筑塊的搭接長(zhǎng)度，一般為澆筑塊厚度的1/3～1/2。如果是選擇臺(tái)階縫隙施工，那相鄰塊高差要控制在4～5 m以內(nèi)。如果是在結(jié)構(gòu)較薄弱部位的垂直或水平施工縫內(nèi)，就需要設(shè)置鍵槽，埋設(shè)止?jié){片及灌漿系統(tǒng)進(jìn)行灌漿。

③預(yù)留寬槽。在建設(shè)大型水電站廠房時(shí)，為了進(jìn)一步提高施工速度，加快施工的進(jìn)度，進(jìn)可能的減少施工的外部干擾，可以考慮在某些部位設(shè)置寬槽，寬槽寬度控制在l m左右。如葛洲壩二江廠房進(jìn)口底板以下，就在進(jìn)口段與主機(jī)段之間，順壩軸方向預(yù)留了寬槽。

④設(shè)置封閉塊。如果廠房框架結(jié)構(gòu)頂板的跨度大或墩體剛度大，那施工期間就可能會(huì)出現(xiàn)較大的溫度應(yīng)力。如果按照一般的溫度控制措施，還是無法解決問題時(shí)，就可以考慮增設(shè)封閉塊，等到水化熱散發(fā)和混凝土體積變形基本結(jié)束后，并用微膨脹混凝土在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間回填。

3廠房上部結(jié)構(gòu)施工

和一般工業(yè)廠房一樣，水電站廠房上部結(jié)構(gòu)主要是由立柱、吊車梁、預(yù)制屋架、屋面、連系梁、圈梁和柱間隔墻組成。下文將主要對(duì)立柱、吊車梁及屋架的施工進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述。

①立柱施工。從位置上看，廠房立柱一般會(huì)布置在廠房下部結(jié)構(gòu)和混凝土上，同時(shí)會(huì)與基礎(chǔ)固結(jié)。通常情況下，為了方便橋吊的運(yùn)用，順利完成機(jī)組埋件安裝和二期混凝土施工，在完成立柱基礎(chǔ)混凝土澆筑之后，就馬上進(jìn)行澆筑立柱混凝土。廠房的立柱通常會(huì)采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的方式，基本的施工順序是，先安裝鋼筋，后支模板。如果是立柱鋼筋，那必須要在澆筑廠房下部混凝土?xí)r預(yù)埋。在完成立柱模板安裝后，應(yīng)該認(rèn)真檢查其垂直度和模板尺寸，同時(shí)要保證模板支撐系統(tǒng)保持一定的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性。可以選擇溜筒入倉，分層振搗進(jìn)行混凝土澆筑。

②吊車梁施工。一般而言吊車梁采用預(yù)制。因?yàn)榈踯嚵轰摻钶^密，因此澆筑的混凝土應(yīng)該選用一級(jí)配，采用附著式振搗器振搗密實(shí)是較好的施工形式。在吊車梁的安裝的過程中，可以把一期混凝土澆筑的起重設(shè)備用于大中型廠房中；如果是小型廠房，那可以考慮選擇履帶式起重機(jī)，當(dāng)然也可以考慮采用桅桿式起重機(jī)吊裝。在完成吊車梁安裝后，還必須要進(jìn)行校核，確定無誤才能與牛腿預(yù)埋件焊接固定。

③屋架施工。預(yù)應(yīng)力屋架在大型或中型水電站廠房屋架中應(yīng)用較為廣泛，一般在廠房附近預(yù)制。如果是小型廠房屋架，就選擇采用預(yù)制薄腹工字梁。因?yàn)榭缍容^大、斷面較小、鋼筋凈距較小，混凝土最大粒徑采用20 mm，同時(shí)要在預(yù)制的過程中，進(jìn)行振搗密實(shí)工作，如果條件允許，還可以考慮采用附著式振搗器。屋架的安裝，大中型水電站廠房，通常可以使用澆筑一期混凝土的起重設(shè)備；如果是小型廠房，就可以采用桅桿式起重機(jī)吊裝，也可用橋吊配桅桿式起重機(jī)吊裝。

4結(jié)語

水電站廠房工程施工內(nèi)容復(fù)雜，技術(shù)要求嚴(yán)格，需要施工人員按照一定的施工原則和技術(shù)要求進(jìn)行施工。這就要求施工人員對(duì)廠房施工的種類、特點(diǎn)，以及混凝土施工和廠房的上部工程有較為深刻的了解，在結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，保證施工過程的合理有效。

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