燈泡貫流機組流道中段和尾水管段二期混凝土設計和施工要點

韓曉卉

（中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122）

1 燈泡貫流機組流道布置

燈泡貫流機組通常采用河床式廠房布置，機組段從上游至下游依次為進水口段、流道中段和尾水管段。管型座位于流道中段，上接發動機井，下接導水機構（水輪機井），導水機構末端與尾水管相接（見圖1）。

圖1 燈泡貫流機組流道布置圖

2 燈泡貫流機組設計與施工

2.1 流道中段、尾水管段一二期混凝土結合面設計

根據燈泡貫流機組重要部件管型座、發動機壓力門蓋板和尾水管里襯的結構受力，設備安裝次序和施工條件等特點，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）結合面設置鍵槽、插筋和止水（見圖2）。為確保一期與二期混凝土緊密結合，鍵槽的布設面積不應小于縫面的1/3，管型座和尾水管的水平支撐預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；結合面應進行鑿毛處理，并用壓力水沖洗干凈。考慮混凝土澆筑的施工質量，為減少流道壓力水沿結合面的滲漏通道，需在管型座和尾水管鋼襯一二期的結合面迎水面處增設1道封閉的止水銅片（以前類似工程一般均未設置該道止水）。

圖2 流道中段、尾水管段一二期混凝土結合面設計圖 單位：cm

2.2 流道中段二期混凝土分層分塊設計

為確保管型座的安裝質量及施工進度，減小混凝土澆筑對管型座的變形影響，結合類似已建工程經驗，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加大，周邊澆筑層厚度控制在2.0 m以內，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，保持外環兩側混凝土高差不大于0.5 m，層間歇期不小于4 d。

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

（4）為確保管型座外環與二期混凝土接觸面間的澆筑質量，根據外環加勁肋板位置預埋灌漿管進行接觸灌漿。

（5）為進一步減少管型座內外環變形，結合管型座的結構特點，需對座環內外環進行適當加固。

2.3 管型座接觸灌漿設計施工

管型座是燈泡貫流式機組的主要支撐結構，由內外環、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構中。管型座安裝完成后，進行二期混凝土澆筑。由于混凝土收縮以及其下部混凝土不容易振搗密實，會產生一定的脫空現象或在混凝土與鋼襯之間形成縫隙。因此，在外環鋼襯與混凝土之間進行接觸灌漿，以增強混凝土與鋼襯接觸面的結合能力，從而減少對管型座的變形影響。

考慮到管型座為重要傳力結構，不允許在其鋼襯開孔處進行灌漿，需在里襯與混凝土縫面預埋接觸灌漿系統。接觸灌漿呈圓環形布置，一般分為4個灌區：管型座上下柱左右側劃分為2個灌區；下游圓錘段左右側劃分為2個灌區。灌漿嘴用DN50鍍鋅鋼管點焊在里襯上，灌漿嘴外覆蓋鍍鋅鐵皮，防止混凝土漿堵塞灌漿管出口，灌區內灌漿嘴用HDPE管組成灌漿網絡，HDPE管采用DN25鍍鋅管與灌漿嘴連接，8號鉛絲捆扎牢固。接觸灌漿系統管路埋設見圖4。灌漿最大壓力為0.1 MPa，灌漿過程中分級緩慢升壓，不得超過最大灌漿壓力；采用“循環式”灌漿方法，每個灌區底部作為進漿管，另外一根作為回漿管；先對一根進漿管灌漿，回漿管出漿濃度達到與進漿濃度相同后即可關閉；在規定灌漿壓力下，注入速度不大于1.0 L/min時，繼續灌注10 min，即可結束灌漿。

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，應根據設備廠家的變形要求進行變形觀測，施工過程中若發現異常變形情況，需及時調整混凝土的澆筑厚度、上升速度或灌漿壓力等。

2.4 尾水管接觸灌漿設計施工

尾水管鋼襯周邊混凝土澆筑后，由于混凝土的澆筑振搗質量、干縮等因素，鋼襯管壁和混凝土結合面會出現不同程度的脫空現象。充填脫空部位要進行接觸灌漿，使管壁和混凝土結合為一個整體，因此，需對尾水管底部進行接觸灌漿處理。

尾水管接觸灌漿技術要求：

（1）底部接觸灌漿施工一般分2次進行，即預留孔灌漿和二次開孔灌漿。

（2）預留孔灌漿施工要求：①預留孔布置：根據廠家尾水管裝配圖，尾水管底部已設置灌漿孔；②灌漿施工次序：自尾水管下游向上游推進，即由低處向高處依次進行灌漿；③灌漿方法：一般采用施工較為簡單的純壓式灌漿法；④灌漿壓力及結束標準：灌漿壓力必須以控制鋼襯變形不超過設計規定值（0.1 MPa）為準，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、0.6:1三個比級，可根據現場情況適當調整。

（3）二次開孔灌漿施工要求：①脫空區檢查：采用木槌敲擊檢查，一般對大于400 cm2（20 cm×20 cm）脫空面積部位進行鉆孔灌漿；②鉆孔布置：每個獨立脫空區布孔不少于2個，最低處和最高處各1孔，孔距視脫空范圍而定，布置原則是每個灌漿孔負擔的實際脫空面積以1.5~2.0 m2為準；③灌漿方法：同預留孔灌漿施工。

（4）變形觀測：尾水管接觸灌漿時，需對尾水管進行變形觀測。

（5）封孔：灌漿完畢，對灌漿孔進行封焊，封孔后對表面進行打磨、防腐處理。

3 結 語

管型座和尾水管是燈泡貫流機組的重要部件。結合燈泡貫流機組的特點，通過在管型座和尾水管一二期混凝土結合面設置“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，以及對管型座、尾水管鋼襯底部和混凝土結合面進行接觸灌漿等綜合處理措施，進一步增強管型座、尾水管與混凝土間的結合能力，減少管型座的變形影響，改善操作廊道的運行環境，以期能為類似工程設計提供借鑒和參考。