淺談燈泡貫流式機組管型座二期混凝土施工質量控制

劉 成 林

（四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川成都 610072）

0 前 言

管型座（殼）為燈泡貫流式水輪機的主要部件，是水輪機、發電機的基礎，承受機組大部分的重量。由于管型座二期混凝土施工場地狹窄，水壓力、浮力、正反向水推力和發電機扭矩等，預埋件、拉桿、支撐件多，分層多，鋼筋密集，對澆筑過程中管型座的變形控制要求高，且腹部不易振搗密實，分層澆筑后層間結合的鑿毛、建筑垃圾不易清理。層間結合部位、一期與二期混凝土及二期混凝土與管型座接觸部位易漏水，管型座安裝后二期混凝土澆筑質量的好壞將直接影響機組的安全運行。因此，燈泡貫流式機組管型座二期混凝土的施工質量就顯得尤為重要。

1 工程概況

南歐江一級水電站工程以發電為主，工程等別為一等大（Ⅱ）型工程，主要建筑物（擋水、泄洪和引水發電建筑物）級別為2級，次要建筑物級別為3級，臨時建筑物級別為4級。電站裝機容量4×45 MW（燈泡貫流式機組），正常蓄水位307.00 m，相應庫容0.89×108m3，死水位305.00 m。

管型座為燈泡貫流式水輪機的主要部件，是水輪機、發電機的基礎，承受機組大部分的重量，水的壓力、浮力、正反向水推力和發電機扭矩等的安裝和澆筑質量將直接影響機組正常運行。

2 管型座二期混凝土質量控制方法

為確保管型座二期混凝土澆筑過程質量可控，監理部及承包商共同成立了管型座二期混凝土澆筑質量控制小領導小組，實行24 h混凝土澆筑值班制度，并在每一倉管型座二期混凝土澆筑前對現場作業人員進行安全及技術交底，確保管型座二期混凝土施工質量受控。

（1）督促承包人組織全體作業人員進行詳細的安全技術交底，明確每道工序主要施工要點、難點，各工序質量控制要點，并簽字留存。

（2）督促承包人在進行管型座二期混凝土澆筑第一層（高程264.5～267.05 m）混凝土澆筑前，在設計對管型座安裝加固的基礎上，根據現場實際情況用工字鋼對管型座進行補充加固，防止管型座二期混凝土澆筑過程管型座的上浮和變形。

（3）管型座加固完成后，測量監理工程師對管型座的最終安裝成果進行復測，專業監理工程師對管型座的加固情況進行檢查，合格后進入下一道工序。

（4）督促承包人嚴格按照設計圖紙埋設止水條，重點檢查止水條的安裝質量。

（5）在管型座二期混凝土澆筑前，監理工程師審查混凝土澆筑倉面工藝設計表，包括：埋件位置、混凝土澆筑分層和鋪料順序、澆筑振搗方法、澆筑時間、澆筑層厚度、施工縫處理、澆筑手段、倉面設備、溫控措施、養護方法及有關示意圖。

（6）檢查和落實承包人拌和樓運行情況、砂石骨料準備情況、水平運輸方式、垂直運輸方式、機械性能等，確保混凝土澆筑的連續性。

（7）監理工程師審核該部位的混凝土澆筑配料單后，通過試驗合格，方可進行混凝土澆筑。

（8）督促承包人按照提交的監測方案和廠家的技術要求進行管型座的變形監測，并做好記錄。若有異常，應立即停止澆筑工作，并及時采取相應的措施處理。

（9）管型座二期混凝土澆筑完成后，對管型座的變形情況進行一次復測，并與澆筑前的管型座安裝數據進行對比，以便分析管型座二期混凝土澆筑后管型座的變形是否超過設計和規范要求，以便在后續機組管型座二期混凝土澆筑過程中持續改進。

3 管型座二期混凝土澆筑工藝研究

3.1 工藝控制流程

管型座安裝、加固質量合格→提交管型座二期混凝土澆筑工作面→合理的分層設計→一、二期混凝土施工縫毛面處理→止水安裝→鋼筋安裝→倉面清理→模板安裝→變形觀測儀器安裝、灌漿管埋設→倉面清理→自檢報驗→監理驗收→開倉澆筑。

3.2 合理的分層設計

管型座二期混凝土施工場地狹窄，預埋件、拉桿、支撐件多，鋼筋密集，對變形控制要求高，且腹部不易振搗密實。結合廠家提供的《管型座混凝土澆筑順序圖》［1］及現場實際情況，經參建各方討論，對管型座二期混凝土澆筑進行了合理的分層設計（見圖1）。

圖1 管型座二期混凝土分層（單位：m）

3.3 合理的混凝土配合比設計

南歐江一級水電站水泥采用瑯勃拉邦水泥廠生產的三象牌P.O42.5水泥，粉煤灰為睿昴老撾VKEC粉煤灰廠生產的Ⅱ級（F類）粉煤灰，管型座二期混凝土主要采用C25二級配常態混凝土，塌落度控制在140～160 cm，腹部以下采用高流態的一級配C30混凝土自密式混凝土，塌落度控制在約66～75 mm。管型座二期混凝土施工配合比見表1。

表1 管型座二期混凝土施工主要配合比

3.4 止水安裝工藝

考慮到混凝土干縮的特性，一、二期混凝土及二期混凝土與管型座接觸部位易漏水，在一、二期混凝土之間增加一道銅止水，并在二期混凝土與管型座接觸部位之間增加了膨脹止水條。安裝時，將包裹在膨脹止水條外面的隔離紙撕掉，把止水條直接安設在施工縫混凝土表面上，每隔80～120 cm加設一水泥釘，將止水條與混凝土釘牢，以免錯位。止水條需要接頭時，在將要搭接的兩根止水條端頭6 cm范圍內分別用刀切成斜面或壓扁1／2，上下重疊搭接，用手壓，使其與混凝土表面緊密接觸，再在搭接中部用水泥釘釘在混凝土上或水平錯接6 cm以上，錯接部位兩根止水條間不得有空隙，并用水泥釘分別將錯接部位釘在混凝土上。止水條嚴禁采用對接方式，以免在澆筑混凝土時錯位形成“決口”。膨脹橡膠止水條安設完畢，經隱蔽工程驗收合格后，揭去止水條表面隔離紙，方可進行下一工序。

3.5 合理的澆筑工藝

現場混凝土采用HL240拌合樓拌制混凝土，罐車運至施工現場，采用泵送混凝土入倉，其間隙時間不能超過初凝時間。澆筑順序采取從下游至上游通倉薄層水平澆筑［2］，兩側對稱下料，下料過程中不得沖及管型座及其支撐件和附件，兩側高差不宜超過30 cm，鋪料厚度不能超過50 cm，澆筑速度控制在30 cm／h以內。控制液態混凝土高度不超過60 cm，兩側分層對稱振搗，嚴禁漏振、欠振和過振，不能觸及預埋件、支撐、管型座等。管型座腹部不易振搗的部位，現場采用人工緩慢送料，手持木棍綁振搗棒伸入振搗，對管型座底部混凝土振搗后，在接觸管型座側壁待混凝土初凝前，緊貼管壁堆高20～30 cm，形成一個反坡面，以免出現尖角，以保證上層混凝土能良好接觸；每層澆筑完成后，及時復測管型座變形位移情況，確保變形在允許范圍之內［3］。膨脹止水條的安裝和固定質量嚴格按照設計及規范要求施工，層間鑿毛，并用高壓風水清理干凈，澆筑前攤鋪砂漿，確保新老混凝土結合良好。

3.6 加強混凝土澆筑過程中的監測

管型座二期混凝土澆筑最重要的環節是全過程跟蹤監測［4］。混凝土澆筑前，完成管型座變形觀測設施安裝，包括千分表和全站儀觀測。千分表安裝與澆筑倉號相對獨立，專人旁站記錄數據和全站儀間隔校核變形情況，對管型座法蘭面垂直度、中心位移及高程進行變形監測。觀測點布置在管型座周圈的垂直面XY正負方向、45°象限共8個點上，用全站儀、千分表進行監測。全站儀監測每2小時觀測一次，千分表指派專人現場看護，當發現管型座測量值有0.1 mm的變化時，即暫停澆筑或在變形相對另一側進行下料澆筑。工程人員對管型座二期混凝土的變形變化進行監測，及時分析反饋，指導和調整施工方案，確保澆筑過程中的最大變位均控制在限定范圍之內。

3.7 合理的接觸灌漿工藝

二期混凝土與鋼襯接觸部位采取接觸灌漿，接觸灌漿采用預埋可重復式接觸灌漿管進行灌漿［5］。灌漿管安裝時，必須要與基層面或金屬面緊密貼實，并加強灌漿管和導管的保護工作，尤其是在澆混凝土過程中，注意保護灌漿管和導管，如有損壞發生應及時修補或更換，以確保整個灌漿系統的完整性，以便后續灌漿施工順利。接觸灌漿之前，先在灌漿孔旁設置安裝變位觀測裝置，便于灌漿作業過程中進行監測與控制。灌漿使用高速雙桶攪拌機拌制漿液，用3SNS-A型灌漿泵灌漿，在灌漿泵和管口設壓力表控制灌漿壓力，接觸灌漿漿液水灰比采用2∶1、1∶1、0.6∶1（或0.5∶1）三個比級。該項目開始灌注水灰比為2∶1的漿液，待排氣管出漿后，將漿液水灰比改為1∶1，當排氣管排漿達到或接近最大濃度漿液且管口壓力或縫面增開度達到設計規定值時，在注入率不大于0.4 L／min，持續20 min后結束灌漿，并對管口進行閉漿（不少于8 h），灌漿結束后，及時對管口進行沖洗。

灌漿結束后，現場采用錘擊法和壓水試驗方法檢查灌漿質量是否滿足要求。

4 效果評價

老撾南歐江一級水電站管型座二期混凝土澆筑完成后，經復測，其變形量符合設計和規范要求。混凝土澆筑完成3個月后，通過接觸和接縫灌漿，4臺機組通過近1年的運行，管型座周圍二期混凝土未出現任何滲水，且機組振動小，運行狀況良好，在國內外同類型的機組型式中，屬先進水平。

通過對老撾南歐江一級水電站燈泡貫流式機組管型座二期混凝土施工質量控制分析，證明其質量控制方法、施工工藝是可行的，對類似機組的管型座二期混凝土澆筑，以及混流式機組蝸殼、尾水管等二期混凝土澆筑都有一定的借鑒作用。