江邊電站廠房蝸殼混凝土施工方案及質量控制技術

中國水利水電第一工程局有限公司 吉林長春

摘要：蝸殼混凝土是電站廠房混凝土的“心臟”，是最關鍵和最難澆筑的部位。江邊水電站地下廠房工程機組蝸殼混凝土施工中，預埋混凝土泵管、灌漿管和排氣管對蝸殼陰角部位進行填充，無需后期灌注，節(jié)省了勞動力，縮短了工期。

關鍵詞：江邊電站；蝸殼混凝土；施工方案；質量控制

1 工程概述

江邊水電站地下廠房全長100m，寬17.5～19m，凈高度49.2m。由安裝場、主廠房、副廠房組成。主廠房長57m，共裝3臺單機容量為110MW的水輪發(fā)電機組。主廠房機組段共分為五層，自上而下分別為：發(fā)電機層、中間層、水輪機層、蝸殼上層、蝸殼下層。地下廠房混凝土體形復雜多變，主要由主廠房水輪機層以下大體積混凝土，以上板、梁、柱、墻、薄壁結構混凝土，機墩風罩蝸殼外包混凝土，集水井混凝土、底板混凝土等，其中蝸殼混凝土是最關鍵和最難澆筑的部位。

2 施工工藝

根據(jù)設計要求蝸殼層混凝土施工順序如下：施工準備→測量放樣→蝸殼層模板安裝→蝸殼層鋼筋安裝→蝸殼層預埋件安裝→倉面清理及驗收→蝸殼層混凝土澆筑→蝸殼層混凝土平倉振搗密實→拆模及養(yǎng)護。

3 施工方法

3.1 蝸殼混凝土施工方案

蝸殼混凝土是廠房混凝土施工的重點和難點。由于蝸殼下部外包混凝土結構形狀較復雜，內(nèi)側結構邊線為圓形，外側結構邊線大致為矩形，蝸殼中心線▽1484.00m。蝸殼底部中心線內(nèi)側全部是反弧結構，特別是座環(huán)蝶形邊與蝸殼底部陰角部位，混凝土入倉較為困難，易產(chǎn)生脫空現(xiàn)象。施工時對施工工藝、澆筑速度、入倉溫度都有較為嚴格的要求。江邊水電站蝸殼混凝土澆筑約722.1m3，澆筑倉面約為104.15m2，澆筑高度為4.75m。

（1）混凝土澆筑強度分析

根據(jù)橋機水平行進速度：2.2（滿荷狀態(tài)）～22（輕荷狀態(tài)）m/min考慮，混凝土澆筑橋機水平行進速度取平均值12.1m/min，則橋機從安裝場水平行進至1#機約需4分鐘。

橋機主鉤垂直起升速度：0.18（滿荷狀態(tài)）～2.2（輕荷狀態(tài)）m/min考慮，混凝土澆筑橋機垂直起升速度取平均值1.19m/min，則橋機從▽1495.45到蝸殼層▽1486.45約需7.5分鐘。

混凝土吊罐裝卸料時間按照4分鐘考慮，則利用3m3吊罐運送混凝土每循環(huán)約需15分鐘，即每小時4循環(huán)，可澆筑混凝土12m3。依此計算澆筑完蝸殼外包混凝土約需722.1/12=60h（陰角及邊角部位可利用布置在1#引水支管的1臺混凝土輸送泵配合下料）。

根據(jù)混凝土強度分析，為加快施工進度，在蝸殼安裝完成及水壓試驗結束后，項目部將組織經(jīng)驗豐富的施工隊伍，多班次作業(yè)一次性完成蝸殼層混凝土的澆筑任務。江邊水電站拌合系統(tǒng)每小時實際生產(chǎn)混凝土35m3，混凝土澆筑擬采用布置在1#引水支管的1臺混凝土泵配合橋機吊3m3吊罐下料，混凝土水平運輸任務由2臺8m3混凝土攪拌運輸車和1臺5m3混凝土攪拌運輸車承擔（每臺車往返運輸一次需0.5h）。

（2）混凝土入倉溫度控制

由于蝸殼混凝土施工進度和澆筑方法的需要，設計一次性進行澆筑，澆筑高度大，內(nèi)部熱量不易散發(fā)，增加了產(chǎn)生裂縫的可能性。蝸殼混凝土的澆筑溫度不得超過20℃，必須嚴格控制澆筑速度，有利于混凝土散熱，澆筑時采取溫度監(jiān)測，改善混凝土骨料級配，加優(yōu)質的外加劑及適當減少單位水泥用量。

（3）針對座環(huán)與蝸殼底部陰角部位進料困難，對于脫空部位采取如下方案

在座環(huán)蝶形邊與蝸殼底部陰角，預埋混凝土泵管、灌漿管和排氣管（見附圖）。預埋混凝土泵管采用φ125鋼管彎制而成，伸入易脫空部位，管口距座環(huán)底面40cm，每個象限區(qū)域內(nèi)預埋一根φ125鋼管。當外側混凝土無法進入蝸殼內(nèi)側時，混凝土從蝸殼底部最低處向最高處方向環(huán)向澆筑，并利用已預埋的自制混凝土泵管向蝸殼內(nèi)側泵送一級配混凝土，蝸殼內(nèi)外側混凝土上升速度盡量保持一致。當混凝土達到規(guī)定強度后，再利用預埋的灌漿管進行灌漿，確保混凝土密實。

3.2 蝸殼混凝土澆筑

蝸殼層混凝土澆筑時嚴格遵循自低向高、分層下料的原則，分層厚度控制在30cm，混凝土澆筑上升速度嚴格控制在30cm/h之內(nèi)。在混凝土澆筑時底部混凝土可采用通倉平鋪均勻下料，若澆筑混凝土一經(jīng)接觸蝸殼安裝外壁，澆筑時必須嚴格遵守按象限區(qū)域對稱下料（一、三象限或二、四象限）并且需與機電安裝人員一同配合蝸殼打壓，對蝸殼移位變形進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)座環(huán)變形，及時調整入倉及振搗部位和方向，確保座環(huán)的水平度符合規(guī)范要求。

混凝土澆筑時，先利用橋機吊混凝土罐從蝸殼外側直接入倉，混凝土鋪料至蝸殼鋼襯最底部時，盡量利用手持式電動振搗器和軟軸振搗器從蝸殼外側向蝸殼內(nèi)側趕料，當外側混凝土無法進入蝸殼內(nèi)側時，開始用混凝土泵管向蝸殼內(nèi)側進料，內(nèi)外側混凝土均勻上升。混凝土鋪料接近蝸殼座環(huán)時，除了利用混凝土泵管進料外，還可利用座環(huán)底板上的預留孔作為補充進料途徑，同時用φ50軟軸振搗器通過預留孔進行振搗。

3.3 保壓混凝土要求

蝸殼水壓試驗完成后，在保持1.0倍的靜水壓力下澆筑蝸殼混凝土，混凝土澆筑上升速度不得超過300㎜/h，施工時在座環(huán)法蘭面布置百分表監(jiān)測座環(huán)水平變化，在蝸殼的進口封頭處布置百分表監(jiān)視蝸殼的位移，根據(jù)實際情況隨時調整混凝土澆筑順序。據(jù)混凝土澆筑高度監(jiān)視蝸殼壓力若壓力上升則放掉部分蝸殼水保持蝸殼內(nèi)壓力始終保持在設計值內(nèi)，混凝土達到一定強度后泄去內(nèi)水壓力。

3.4 灌漿系統(tǒng)布置

蝸殼底部中心線內(nèi)側全部為反弧形，蝸殼座環(huán)底部為死角部位，這些部位澆筑時均采用泵送混凝土的澆筑方式來保證混凝土的澆筑質量，力求混凝土澆筑密實。由于蝸殼結構特點，混凝土施工后，鋼襯底部混凝土易發(fā)生脫空的現(xiàn)象，經(jīng)項目技術人員研究在廠供基礎環(huán)上預留灌漿孔洞，所以在混凝土澆筑前無需預埋灌漿管，可利用基礎環(huán)上預留孔對混凝土脫空部位進行回填灌漿施工。

4 質量控制措施

蝸殼混凝土是電站廠房施工十分重要的一個部位，它的澆筑質量直接影響電站運行狀況，由于蝸殼的特殊形狀，給混凝土澆筑帶來十分大的難度，因此蝸殼混凝土施工每道工序、每個環(huán)節(jié)都要嚴加控制。鑒于上述情況，特在以下幾方面對蝸殼混凝土進行了質量控制。

（1）制定詳細的施工措施和施工作業(yè)計劃，各種情形考慮周詳，做到有備無患。

（2）施工人員在施工過程中，每道工序均要嚴格按照圖紙和相關規(guī)范進行施工；對制定的混凝土施工措施必需嚴格執(zhí)行。

（3）模板的支立和鋼筋的綁扎必須嚴格按照測量放樣記錄為施工依據(jù)，模板支立完畢后，要經(jīng)測量校正后方可固定。

（4）模板支撐要配合拉筋對模板進行整體加固，絕對避免出現(xiàn)脹模現(xiàn)象。

（5）嚴格控制混凝土澆筑質量，對不合格的混凝土嚴禁入倉。混凝土下料順序，下料部位必須由專業(yè)人員負責指揮，作到精細施工。為保證混凝土澆筑強度，采用混凝土泵和輔助永久橋機吊罐入倉施工。

（6）混凝土澆筑完畢后，及時進行養(yǎng)護，保持混凝土表面經(jīng)常濕潤，養(yǎng)護時間不得少于14d。

5 結束語

（1）蝸殼層混凝土澆筑時，澆筑倉面大，入倉強度高，為了保證混凝土澆筑的連續(xù)性，采用溜管、溜槽和橋機吊3m3罐同時入倉，局部邊角部位泵送，保證混凝土工程質量，提高生產(chǎn)率，促進施工管理科學化和規(guī)范化發(fā)揮了重要作用。

（2）蝸殼混凝土施工，涉及設備安裝和土建施工等多種專業(yè)，技術復雜，施工難度大。江邊水電站蝸殼混凝土采取了一系列有效的措施，預埋混凝土泵管、灌漿管和排氣管對蝸殼陰角部位進行填充，使蝸殼混凝土澆筑密實，保證了混凝土澆筑質量，無需后期灌注，節(jié)省了勞動力，縮短了工期，達到了預期效果。

作者簡介：

劉恒大，男，1982年6月16日，中國水利水電第一工程局有限公司，工程師，現(xiàn)從事水利水電工程施工技術工作。