沐若水電站廠房機組蝸殼層混凝土施工技術研究

包建明 羅清湖

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410007）

1 概述

沐若水電站工程地處馬來西亞婆羅洲島的沙撈越州，壩址位于拉讓（Rajang）河流域源頭沐若河上，距民都魯市約200 km。

電站死水位水頭高達297 m，正常蓄水位水頭322 m，屬于典型的高水頭機組，廠房座環和蝸殼的安裝精度要求高，每米誤差不得大于0.05 mm。如何防止座環、蝸殼發生位移和抬動是蝸殼層混凝土施工的首要目標，需在確保水機埋件穩定的前提下澆筑密實。

2 蝸殼層混凝土施工

2.1 施工特點及難點

（1）水機埋件（座環、蝸殼）安裝精度高，混凝土澆筑過程的變形、位移（特別是不對稱抬升）不能超過允許值，一旦超過，后果不堪設想。因此對混凝土澆筑分層、分塊、澆筑方式、埋件加固方式、監控手段要求很高。

（2）蝸殼層結構平面尺寸大、體型復雜、預埋管路繁多、技術要求高，澆筑難度大。同時各機組的混凝土施工與機電埋件安裝穿插進行，施工干擾特別大。

（3）在蝸殼與座環之間存在約30 cm 高的倒角，并形成一個密封空間，混凝土無法澆筑飽滿，必須預先設計好回填及接觸灌漿管路。

2.2 施工布置

主要利用廠房現有的施工道路進行混凝土及施工材料運輸。利用廠房主機段布置的350 t 橋機進行相關施工材料的吊運入倉。利用廠房已布置好的供水管路進行倉面清基和混凝土養護。施工用電從所需施工部位就近接線至倉面，接線滿足規范要求。采用手機和手持對講機作為施工期間的生產指揮、調度的通訊工具。

2.3 混凝土澆筑

2.3.1 澆筑前的準備工作

（1）做好技術準備和現場準備。由技術部門組織建設部、設計、QA/QC、廠家代表、安裝工區、土建工區討論、確定施工方案，并根據會議精神編寫詳細的施工方案報上級部門審批，審定后，技術部門應及時向施工管理部門、施工隊、監測等部門進行技術交底。現場應組織好施工人員、設備、材料等輔助設施全部就位，做到分工有序、各司其職。

（2）施工縫面應進行人工鑿毛處理，并用高壓水將倉面清洗干凈。大面積鑿毛工作應盡量安排在水機埋件就位之前進行，不能遺漏座環支墩、錐管二期部位的毛面處理。

（3）水機埋件的測量和監控由機電安裝專業工區采取全站儀、電子水準儀、框式水準儀等專業設備進行，水機準確就位后必須按照設計要求進行加固。土建部分主要是由專業測量工程師采用全站儀檢查倉面模板偏差是否符合設計要求，并及時與現場部位工程師進行現場交底，并發放放樣記錄表，對模板存在較大偏差部位及時進行調整處理。

（5）蝸殼層鋼筋制安必須符合設計圖紙及相關技術規范要求。

（6）蝸殼上部設計有彈性墊層，與鋼襯間采取粘貼方式連接并做好臨時保護，為防止墊層起火，現場應配備足夠的消防器材，焊接和氧割作業必須有防護。

（7）蝸殼層混凝土施工過程中，應根據現場實際情況搭設操作架及承重排架。所有排架必須通過專業排架安全驗收官檢查合格并掛綠牌后方能進行施工。

（8）模板安裝的難點在象限分縫處，由于空間狹小、鋼筋密布，安排體形較小的工人下到蝸殼底部立模，該部位一律采用木模板，注意加固和補縫。

（9）考慮到蝸殼部位的澆筑難度和重要性，該部位的驗收采取了聯合驗收機制，除業主、QA/QC 等終檢人員參加外，廠家、土建、金結、基礎、技術、監測等部門的人員也要求參與，確保每個環節都不留死角。

2.3.2 混凝土分層分塊和澆筑流程

每臺機組以蝸殼腰線（高程218 m）為界，腰線以下以X、Y 軸為界分成四個正交象限，止推環位置為第一象限，其余按逆時針順序命名，腰線以上混凝土單臺機組作為一個澆筑塊，其中各象限又分為兩層澆筑，第一層混凝土澆筑高度不得超過蝸殼底部70 cm（按本象限最大值控制），第二層可澆筑至腰線，各分塊之間設置并縫鋼筋。具體分塊見圖1～圖3。

圖1 蝸殼層混凝土腰線以下分塊平面布置圖

圖2 蝸殼層混凝土分層分塊橫剖面圖

圖3 蝸殼層混凝土分層分塊縱剖面圖

單臺機組具體澆筑流程：2、4 象限腰線以下第一層澆筑→1、3 象限腰線以下第一層澆筑→2、4 象限澆筑至腰線→1、3 象限澆筑至腰線→腰線以上單臺機組整體澆筑至221.4 m→單臺機組整體澆筑至222.9 m。機組之間澆筑先后順序按照水機交面時間確定。混凝土施工工藝流程見圖4。

圖4 蝸殼層混凝土施工工藝流程圖

2.3.3 座環、蝸殼加固

（1）蝸殼、座環加固工作安排在調整完成后進行。

（2）首先按照廠家圖紙要求對座環進行加固，主要有蝸殼外側M30 拉緊器，蝸殼、坐環底部兩圈M48 拉緊器，拉緊器按照由內到外對稱拉緊的順序進行。

（3）根據實際需要，采用型鋼（大于16#槽鋼或工字鋼）對坐環下環板及蝸殼外側進行剛性加固。座環下部采用對稱6個方位（位于混凝土支墩之間）進行加固，焊接順序采用先焊接對接焊縫，再焊接搭接焊縫。蝸殼外側剛性加固采用沿蝸殼外側8個部位進行加固，焊接順序采用先焊接對接焊縫，再焊接搭接焊縫。

（4）蝸殼直段第3、4 節安裝完成后，檢查坐環上平面徑向平面度是否超出設計變差，若符合要求，將坐環支撐楔子板按照圖紙要求進行焊接，焊接過程中采用平衡梁監測座環上環水平變化。

（5）最后安裝焊接座環與錐管背縫補償板。補償板先焊與接座環位置的角焊縫（封水焊），然后對稱焊接補償板與錐管內壁貼腳焊縫（封水焊），焊接過程中采用平衡梁監測座環上環水平變化。

2.3.4 蝸殼層腰線以下（EL.215.55～218.00 m）混凝土澆筑

蝸殼腰線以下（高程215.55～218 m）混凝土澆筑是蝸殼層澆筑的關鍵，而腰線以下第一層澆筑又是關鍵中的關鍵，因此能否控制好第一層順利澆筑將決定整個蝸殼層的成敗。混凝土澆筑時，必須嚴格按照既定的分層分塊方法進行。蝸殼外圍采取泵送混凝土，蝸殼陰角部位選取高流態混凝土（350 t 橋機吊0.8 m3臥罐，通過座環灌漿孔進料）。泵管不得伸入到陰角位置，不再布置徑向管，防止混凝土沖擊蝸殼導致變形。

蝸殼外圍混凝土澆筑按照從機組外側到機組中心，從一側模板向另一側模板逐漸推進的方式進行，在象限分縫的陰角部位開設觀察孔，安排人員觀察蝸殼底部和陰角處的混凝土上升情況。當陰角部位混凝土澆筑到一定高程無法從側面進料后，改從座環上的Φ92 mm 振搗孔進料。

澆筑過程中嚴格控制對稱象限混凝土同時接觸鋼襯，并確保蝸殼兩側混凝土同步上升。為確保同步上升，采用2 臺HBT60 泵分別對2個象限供料，各臺泵機固定相應的混凝土罐車，固定的泵機操作手，倉面接料人員隨時與泵機操作手溝通控制下料速度。另外必須嚴格控制混凝土澆筑速度不超過30 cm/h（從接觸蝸殼鋼襯開始）。澆筑前在蝸殼外壁、操作架、模板、一期混凝土面上按施工措施要求畫好胚層線，澆筑時必須嚴格按照胚層線進行控制，腰線以下第一層收倉線高程不超過蝸殼底部70 cm 為宜。外圍混凝土振搗采用Φ100 振搗棒，不要碰蝸殼鋼襯、灌漿管路。

蝸殼外圍混凝土澆筑至收倉線后等待（1～2）h，再進行陰角部位澆筑，以防外圍混凝土抬動造成蝸殼抬動。陰角部位進料采用0.8 m3吊罐，為控制進料速度和防止料子飛濺，在座環里襯上部搭設轉料平臺，在座環上布置小型料斗，轉料平臺和座環上各安排2 名工人用來放料和疏通，上下交叉作業位置用5 cm 厚木板防護，上、下平臺作業人員必須協調一致，由底部工人通知上部是否下料以及下來速度，防止出現下料過快將進料孔堵死、料子進入到錐管內部。進料時按照對稱下料的方式輪流對2個象限澆筑，同一象限的澆筑按照從一側澆筑孔向另一側推進的方式。陰角部位屬于密閉空間，不易觀測澆筑高程，座環部位的工人需要隨時注意澆筑孔內的混凝土澆筑位置，當混凝土面距澆筑孔20 cm 左右時，立即通知拌和站控制拌和量，并用直徑Φ50 以下的軟軸振搗棒將陰角部位逐次振搗一遍，當所有澆筑孔全部澆筑到頂時再全部振搗一遍，將溢出的混凝土清理干凈。

蝸殼腰線以上混凝土澆筑難度不大，只需根據倉面大小采取合理的澆筑手段（臺階法或平鋪法）即可。

2.3.5 混凝土澆筑過程中的監測

（1）座環水平監測。在座環上環采用平衡梁監測座環水平。澆筑過程中，派專人每10 min 記錄一次平衡梁上框式水準儀讀數并記錄在表中，混凝土澆筑過座環中心后間隔時間可以延長至每小時測量一次。

在澆筑過程中如發現異常情況，要及時與土建施工人員聯系并匯報上級主管部門，以便及時調整或改變混凝土澆筑方案。

（2）方位監測。座環X 軸線監測采用經緯儀監測，經緯儀架設依據為測量隊提供的X 方位布置于安裝間與副安裝間的測量控制樣點。Y 軸線監測采用鋼琴線布置于Y 方向測量隊提供的安裝控制樣點上，采用線錘檢查座環標記樣點與安裝樣點同面吻合情況。

澆筑前，分別測量并記錄座環±X±Y 對測量樣點偏差。澆筑過程中，派專人每1 小時測量一次各點的數據偏差并記錄在表中，混凝土澆筑過座環中心后間隔時間可以延長至每天測量一次。在澆筑過程中如發現異常情況，要及時與土建施工人員聯系并匯報上級主管部門，以便及時調整或改變混凝土澆筑方案。

2.3.6 實施效果

截止本文擬稿階段，沐若水電站4 臺機組已經完成3 臺機組腰線以下澆筑，現場復測表明澆筑前后座環、蝸殼各項變形值均在允許范圍內，變形值幾乎可以忽略不計，為后期水機安裝提供了先決條件。

3 結語

目前國內外高水頭機組日趨增多，此類機組安裝的精度高，對土建施工相應提出了更高的要求，如何減小混凝土澆筑過程中的抬動變形，避免因土建造成返工的情況發生，已成為廠房施工中的重要技術控制點。

本工程通過劃分合理的澆筑分層分塊、選擇恰當的澆筑手段、做好澆筑前的加固、設置完善的監測網絡以及緊急狀態下的處置方法等一條龍措施，達到了預期的目的。