勝利水電站廠房結構大二期施工技術研究

石 橋， 曾 建， 仵 凌 豐

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610037)

1 概 述

勝利水電站的新建廠房位于天全縣下寺溝右岸已建廠區樞紐左側的一級階地上，總裝機容量為2×20 MW。電站廠房軸線為N32°24’4”W，其安裝間布置于主機間右側，副廠房布置于主廠房下游側。主機間尺寸為31.5 m×18.9 m×37.63 m，機組安裝高程為673.5 m。主機間分三層布置：底層為蝶閥層，地面高程為670.1 m；中間一層為水輪機層，地面高程為676 m；上層為發電機層，地面高程為683.1 m。安裝間布置在主機間右側，平面尺寸為15 m×18.9 m×23.15 m，新老電站室外地面高程一致，均為686.5 m，共用一個回車場，安裝間地面高程高于發電機層，為686.7 m。副廠房位于主廠房下游尾水流道上方，尺寸為31.5 m×8 m×19 m。進廠道路從下游原進廠公路進入，該公路跨尾水暗渠。

2 工程難點與施工方案的研究

新電站廠房設計方案中的巖石開挖坡比較陡(均為1∶0.1～1∶0.3)，且前期設計工作中的地勘深度不夠，支護形式較為薄弱，加之該工程地處的天全縣雨水豐沛，年均降雨天數達300 d以上。在這種惡劣的氣候條件下，廠房基坑若繼續下挖，邊坡很可能經受不住雨水的浸潤及沖刷而產生塌方，對廠房的下一步施工安全是嚴峻的考驗。2016年11月底，廠房施工在采取“不爆破，勤支護”的前提下其上游邊坡仍在剛開挖至671 m高程后、還未來得及支護的情況下產生了大塌方，隨后對廠房上游邊坡實施的垮塌處理占用了關鍵施工線路上的工期2個月，這對首臺機組發電目標的實現無疑是雪上加霜。因此，如何在確保廠房安全施工前提的同時按期完成首臺機組發電的目標成為該工程的難點之一。

鑒于新建廠房布置的較為緊湊，基坑上、左、右三邊均為高陡邊坡，坡頂不具備形成大型設備的安裝場地，廠房開挖完成后原作為唯一施工道路的跨尾水渠進場公路將被挖斷且渠頂兩岸的場地受限，不具備架橋施工的條件，導致肘管、蝸殼等大型設備安裝通道只有從下游側的尾水渠內進入。但尾水渠反坡段底板坡比為1∶4.11，坡長為30 m，不具備大型設備直接運輸進入基坑安裝的條件，需采用分塊、多次轉運進入廠房現場拼接安裝的方式，這對設備安裝質量的控制極為不利；另外，由于尾水渠暗涵結構施工既是恢復進場公路用于橋機安裝的必要條件，也是老電站機組恢復發電的先決條件。同時，由于肘管、蝸殼等大型設備的安裝通道同暗涵的結構施工及雨季快速的穩固邊坡方案存在沖突，因此，如何解決肘管、蝸殼等的安裝通道是該工程遇到的又一個難點。

項目部針對以上施工難點進行研究分析后最終決定將勝利水電站新建廠房結構施工方案調整為大二期結構方式施工，通過這種結構施工方式，可以有效解決狹窄地形條件下廠房結構的施工難點；同時其質量、安全的控制也能得到充分保障，且較常規結構方式施工工期至少可以提前1～2個月。

3 廠房大二期結構采用的關鍵施工技術

3.1 施工方案的調整

該廠房于2017年5月下旬開挖完成后，廠房及尾水渠邊坡出現發育程度、深度不同的多組裂隙；同時，毗鄰新建廠房的老廠房2號機旁的沉降縫正處于初期發育階段，老廠房左側巖石邊坡坡體內的卸荷裂隙深度較大。

面臨即將到來的雨季，如何快速穩固新、老廠房及尾水渠邊坡，在保證安全的前提下進行新廠房結構的施工，同時確保老電站的安全穩定運行是新廠房施工方案首先需要考慮的重點問題。

基于現狀，項目部及時同參建各方溝通，將廠房由常規逐層上升的結構施工方案調整為大二期結構的施工方案：利用快速上升的廠房周邊框架結構穩固邊坡，同時優先打通進入安裝間的通道，為橋機的安裝提供便利，這樣實施既可以保證安全，同時又解決了肘管、蝸殼、橋機等大型設備的運輸及安裝通道問題，進而為下一步機組設備的安裝提供了充足的工期保障。

3.2 新增設廠房結構施工通道

由于施工方案的調整，原尾水渠內的下基坑施工道路將無法使用。經現場踏勘，最后選定在下寺溝沖溝左岸修建道路、跨鋼結構橋至廠房上游邊坡同左側邊坡交角處的坡頂旁灘地上，最后回填土石作為廠房結構施工期間的通道。同時，將TC6013塔機改設在下寺溝右岸灘地的回填體上，以便于廠房結構施工材料的垂直運輸。

3.3 蝶閥室增設下游墻

由于廠房四周墻設計為雙層鋼筋混凝土結構，墻高22.2 m，其厚度最薄弱處僅為1.2 m。經設計驗算，單獨的墻體上升無法確保一期結構及邊坡的安全穩定，需要在薄弱處的墻體中下部加設墻板結構才能滿足廠房四周墻的安全穩定。對此，項目部會同參建各方進行商議并經設計人員研究計算后確定了以下方案：在蝶閥室的下游增設了一道40 cm厚的雙層鋼筋網混凝土墻與蝶閥室頂板及廠房上游墻連接形成整體式框架結構；左右邊墻在滿足后期機組安裝的前提下形成臺階形式的墩墻，而下游的尾水閘墩按原設計方案同步澆筑上升，封閉成環，最終確保了廠房四周墻及邊坡的安全穩定性。

3.4 混凝土施工

勝利水電站廠房混凝土水平運輸主要采用三輛8 m3混凝土罐車從集中布置的攪拌站經由廠房新增設的結構施工通道運輸至廠房上、左側邊坡交界處的平臺上。混凝土的垂直運輸采用泵車泵送入倉，對于局部邊角及泵車無法企及的部位輔以緩降溜桶和塔機入倉。

廠房結構施工總體上按3～4.5 m分層，自下而上進行施工，先底板、后四周墻，然后為排架柱及吊車梁，最后施工大二期基坑部位的大體積混凝土及發電機層板、梁、柱等。四周墻的框架呈整體上升，先后施工的墻體在不侵占結構的前提下錯臺錯縫。廠房大二期混凝土施工情況見圖1。

圖1 廠房大二期混凝土施工圖

3.5 主機間下游墻采用的施工技術

預留大二期結構的施工方式為先澆筑廠房的四周框架體，中間機組部位的混凝土澆筑待相應的機組設備安裝完成后再進行。由于在電站機組后期運行時蝸殼、肘管內的水頭壓力較大，對水輪機層以下一、二期混凝土結構的施工縫面及鋼肘管與混凝土結構的尾水擴散段結合處的處理尤為關鍵，一旦處理不好，將會造成水輪機層的機組設備被滲水侵蝕。

項目部技術人員在仔細分析和研究了多種方案后，最終決定采取以下幾種方案對一、二期混凝土結構施工縫面進行加強處理：(1)主機間下游墻逐層上升時，對水輪機層及以下施工縫面采用臺階形式上升；(2)所有的施工縱縫不允許設置通縫，而將其設置為齒槽的形狀，且在混凝土立面及平面設置Φ22 mm鋼筋作為過縫鋼筋，間排距為50 cm×50 cm，梅花形布置；(3)在主機間下游墻內設置垂直梯形狀鍵槽，鍵槽內同樣設置過縫鋼筋，并在鋼肘管與混凝土尾水擴散段結合處增設膨脹止水條及加強鋼筋[1]；(4)在一、二期混凝土結合部位預先埋設灌漿花管，以備在滲水的情況下進行灌漿處理[2]。

由于對混凝土施工縫面采用的處理方案較為全面，老電站恢復發電后，既使新老電站尾水渠交匯處的水位壅高至676 m高程，廠房水輪機層以下的混凝土結構亦未出現滲水情況。

3.6 肘管及蝸殼的安裝施工

進入安裝間的施工通道形成后，在橋機安裝準備、安裝施工期間，采用100 t汽車吊將1號機肘管分兩節吊至預先在主機間底板上安裝的自制小車上，然后利用50 t卷揚機牽引就位。行走軌道采用工字鋼、槽鋼沿主機間縱橫軸線兩側對稱布設，待1號機肘管定位安裝完成后將其拆除。2號機肘管及1、2號機的蝸殼安裝施工待橋機形成后進行安裝定位。

為確保蝸殼的安裝精度，避免混凝土溫度應力造成錐管與座環之間的偏差過大，需要采用小結構的混凝土座環支墩作為蝸殼精準定位的基礎。待座環精準定位及安裝完成后，先澆筑錐管外圍的混凝土，然后再進行錐管的定位安裝，最后澆筑錐管層的外包混凝土。

3.7 廠房四周框架的腳手架搭設

由于廠房一期混凝土結構為先施工四周框架，故其搭設的腳手架高度最高達到38.05 m。而經計算得知，廠房基坑內無法預留足夠的寬度作為落地式腳手架的搭設基礎平臺。為確保水輪機層以上廠房四周墻體、排架柱、連系梁及吊車梁的正常施工，項目部在683.1 m高程附近預埋了一圈I18工字鋼并與墻內的雙層鋼筋網進行焊接，間距2 m，內外側外露長度均為2 m，工字鋼下部設置I18工字鋼抗剪支撐作為廠房上部腳手架的搭設平臺，待廠房混凝土結構澆筑至發電機層后再進行拆除[3]。

由于廠房施工的立面、平面均存在交叉作業，特別是上、下施工的安全必須得到保障，項目部在腳手架的臨邊側均設置了安全防護網及防高空墜落的水平網，同時在腳手架搭設平臺外側及底面設置了木工板、8 cm厚的木板、Φ25 mm@20 cm×20 cm鋼筋網的三層安全防護，達到了預期的安全目標。

3.8 質量控制要點

(1)倉面的清理與準備。對于擬澆筑倉面內的積水應及時排除，對地表水、地下水應妥善引排，將排水管的出口設置為單向閥，留待后期集中進行灌漿處理。

(2)模板施工。為確保混凝土層間縫整齊美觀，不出現吊簾、錯縫等質量缺陷，在模板上口貼緊靠放2 cm寬的角鋼作為分縫線止漿條，采用鐵絲穿模板縫進行固定，在上層混凝土拆模時拆除。止漿條拆除后人工調制同標號砂漿勾縫[4]。

(3)鋼筋制安。由于一、二期混凝土結構施工間隔時間較長，鋼筋易銹蝕或被灑落的混凝土污染，對于預埋鋼筋需嚴格按照圖紙要求實施；對于鋼筋出露的部位需采用防水材料包扎。鋼筋表面應潔凈、無損傷，油漆污染和鐵銹等應在使用前清除干凈；對于帶有顆粒狀或片狀老銹的鋼筋不得使用[5]。

(4)預埋件安裝。水下部位的預埋件在機組充水運行后若其表面的鐵銹未處理好、預埋件的焊接質量不過關，極易產生滲水現象，因此需要在混凝土澆筑前將穿過結構部位的預埋件包裹一圈膨脹止水條用于防水。

4 結 語

以上措施的實施，使廠房大二期結構施工的安全風險系數大大增加。為確保廠房大二期方案的安全順利實施，項目部在加大安全投入的同時做到了全方位、無死角的現場安全監管以及變經常性教育為日常教育，最終使廠房結構安全順利完成。

廠房第一倉混凝土澆筑自2017年5月底開始，至2017年11月中旬完成了廠房一期四周框架混凝土的澆筑，歷時五個半月。在保質保量的情況下，提前一個月完成了業主既定的首臺機組發電目標，為后期的機組安裝及調試提供了充足的時間保障，獲得了業主、設計、監理的一致好評。所采用的廠房結構大二期施工技術可供類似工程參考。