楊房溝水電站地下廠房蝸殼混凝土澆筑質量控制措施

汪海雁 張浩

摘要：

為提高楊房溝水電站蝸殼混凝土澆筑施工進度和效率，針對澆筑質量控制難點，采用免拆模板分割蝸殼混凝土一次澆筑完成的施工工藝，并詳細總結了該工藝的分層分塊、入倉方式、監測與溫控等方面的澆筑質量控制措施。結果表明：楊房溝水電站蝸殼混凝土澆筑節省工期3個月，為該電站實現提前發電節點目標奠定了堅實基礎。該澆筑工藝可為其他水電站廠房蝸殼混凝土施工提供參考。

關鍵詞：

蝸殼混凝土； 澆筑方案； 澆筑質量控制； 楊房溝水電站

中圖法分類號：TV544

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.S1.010

文章編號：1006-0081（2023）S1-0033-03

0 引 言

楊房溝水電站是國內首個采用EPC模式建設的大型水電站工程，鑒于目前國內蝸殼混凝土施工均采用二次澆筑施工工藝，一期主要澆筑蝸殼周邊混凝土，二期回填混凝土主要為陰角部位混凝土。基于中國水電站施工經驗并結合該工程特點，通過不斷論證分析和優化調整楊房溝水電站蝸殼混凝土，采用一次澆筑完成施工工藝，在節約工期的同時保證了施工質量，為后續金結及機電安裝留足了充裕時間，也為楊房溝水電站提前1 a發電奠定了堅實基礎。

1 工程概況

楊房溝水電站地下發電廠房布置在左岸山體內，地下廠房共布置4臺單機37.5 MW的水輪發電機組，單臺機組平面尺寸為33.0 m×28.0 m（長×寬），蝸殼高程為1 969.60～1 979.95 m。機組蝸殼混凝土共分為4層澆筑，其中第一、二層每層澆筑分為4區，第三、四層采取單層整體一次澆筑，第一層高度為2.0 m（高程1 969.60～1 971.60 m）、第一層分層高度為3.4 m（高程1 971.60～1 975.00 m）、第三層分層高度為3.45 m（高程1 975.00～1 978.45 m）、第四層分層高度為1.5 m（高程1 978.45～1 979.95 m）。

2 蝸殼混凝土澆筑質量控制難點

（1） 蝸殼周圍預埋件多，施工空間狹小［1］，混凝土入倉、振搗難度大；

（2） 在進行混凝土澆筑時，蝸殼發生偏移、上浮，對混凝土的澆筑工藝要求高；

（3） 蝸殼陰角混凝土澆筑極易形成空腔；

（4） 蝸殼混凝凝土未設計二期混凝土，對混凝土的充盈度和密實度要求極高；

（5） 蝸殼混凝土屬于大體積混凝土，為避免產生溫度裂縫，對混凝土入倉溫度、澆筑溫度、最高溫度要求較高。

3 蝸殼混凝土澆筑過程控制

針對蝸殼混凝土澆筑過程中存在的質量控制難點，結合現場實際情況，主要從混凝土性能、混凝土分層分塊［2］、混凝土入倉方式及入倉速度、蝸殼位移監測及溫控措施5個方面進行控制。

3.1 混凝土性能

為保證蝸殼混凝土澆筑質量，蝸殼外圍大體積混凝土采用C25常態混凝土，蝸殼陰角采用C25自密實混凝土進行澆筑。

3.2 蝸殼混凝土分層分塊

蝸殼層總高度10.35 m（高程1 969.60～1 979.95 m），共分4層澆筑（圖1），其中第一、二層位于蝸殼腰線以下，為防止蝸殼在澆筑過程中發生上浮、弦向轉動及變形，第一、二層均分為4個象限對稱澆筑，按照Ⅱ、Ⅲ→Ⅰ、Ⅳ順序澆筑（圖2）。第三、四層采用通倉澆筑，混凝土層間歇按5～7 d控制。分層施工縫按要求鑿毛沖洗，并按施工圖紙要求設置插筋。

3.3 蝸殼混凝土入倉方式及速度

蝸殼混凝土采用HBT60泵機接，120泵管截至蝸殼頂面，頂面到倉面采用溜槽入倉的方式［3］。

（1） 第一層混凝土澆筑。為確保蝸殼澆筑過程中不產生位移抬動及變形，蝸殼第一層澆筑時配置2臺HBT60混凝土泵機，其中1臺泵機用于澆筑蝸殼部位陰角自密實混凝土［4］，另1臺澆筑普通混凝土，普通混凝土和自密實混凝土采用免拆模板隔開。

普通混凝土澆筑時，從蝸殼外圍接專用泵管入倉內后，通過活動彎頭再連接溜槽接至澆筑面，每區布置2根主溜槽，從每根主溜槽底部1/3處分出2根分溜槽，保證每區有6個下料口。在澆筑過程中，通過調整活動彎頭角度確保對稱下料，同時在蝸殼最低點采用免拆模板隔開自密實混凝土和普通混凝土。

自密實混凝土從蝸殼外圍接專用泵管入倉，再通過直徑120 mm的橡膠軟管進入座環集料口，二次攪拌后通過座環預留的24個150 mm直徑的振搗孔進入倉面，在混凝土下料過程中，通過及時調整下料口位置進行下料。

蝸殼混凝土采用平鋪分層澆筑的方式，每坯層厚度不超過30 cm，混凝土垂直上升速度控制不超過0.3 m/4 h，且澆筑時保持均勻下料，平面高差不超過20 cm，液態混凝土高度應不超過0.6 m，單層澆筑時長按4.5 h控制。混凝土陰角部位自密實混凝土利用座環預留的振搗排氣孔進行混凝土振搗［5］。外圍普通混凝土通過搭設的振搗平臺采用直徑70 mm的插入式振搗器振搗密實。為確保混凝土密實度，均采用復振法進行振搗。第一次振搗時間以混凝土粗骨料不再顯著下沉并開始泛漿為準，復振在第一次振搗完成后15 min進行，單點振搗時長為第一次振搗時長的1/2，通過復振法振搗工藝有效確保混凝土密實度。同時為避免第二層蝸殼陰角部位頂部混凝土澆筑時形成薄層、銳角，第一層混凝土澆筑過程中采用免拆模板控制混凝土最薄處厚度應不少于0.3 m。

混凝土下料液面高度控制主要方法：在蝸殼鋼筋四周每3～5 m用紅色噴漆沿高程方向每30 cm高做一道混凝土入倉控制線，并安排專人記錄每層澆筑用時。若發現入倉速度超過0.3 m/4 h，立即調整下料速度，澆筑前提前計算各區分層入倉方量，精確掌握入倉強度，確保蝸殼混凝土澆筑滿足廠家及設計方提出的入倉要求。

液態混凝土高度控制主要方法：鑒于蝸殼第一層混凝土開始澆筑時，沒有同條件養護試塊的相關試驗數據，因此澆筑時預留同條件養護試塊采集數據。第一坯層采用試驗室提供的相關數據，待取得同條件養護試塊的數據后，后續坯層的下料速度結合上一坯層混凝土的初凝時間來控制液態混凝土的液面高度。

（2） 第二層混凝土澆筑。第二層混凝土的分塊、施工資源配備、澆筑工藝及澆筑方法同第一層。第二層澆筑重點是解決蝸殼陰角部位的施工縫處理問題。采用高壓水槍進行沖毛處理，縫面處理雜物、乳皮通過大功率吸塵器吸出后集中外運，積水采用抽水泵逐孔吸出后排走。驗收合格后進行混凝土澆筑。

（3） 第三、四層混凝土澆筑。第三、四層混凝土倉面采取薄層平鋪法施工，單層鋪料厚度40 cm，人工平倉。蝸殼第三、四層澆筑時配置2臺HBT60混凝土泵機，混凝土澆筑時，從蝸殼外圍接專用泵管入倉后，通過活動彎頭連接溜槽接至澆筑面，每層布置8根主溜槽，從每根主溜槽底部1/3處分出2根分溜槽，保證每層有24個下料口，在澆筑過程中，通過調整活動彎頭角度確保對稱下料，同時在蝸殼最低點采用免拆模板隔開自密實混凝土和普通混凝土。

3.4 蝸殼混凝土澆筑監測措施

蝸殼外圍混凝土澆筑前，在座環上平面4個座標軸方位架設4個垂直百分表和4個水平百分表，以監測混凝土澆筑過程中座環的浮動量及位移量，同時通過用水準儀測量座環水平變化，并根據實際浮動量以及位移情況改變混凝土的澆筑順序［4］。

在澆筑蝸殼上部混凝土時，在蝸殼內進口、+X軸、-Y軸及-X軸等斷面無內支撐部位設垂直百分表，監測蝸殼在澆筑過程中可能產生的變形。蝸殼混凝土澆筑過程中實際監測預警最大值為0.08 mm（小于設計預警值0.15 mm）。

3.5 蝸殼混凝土溫控措施

（1） 減小水泥的水化熱。為減小混凝土水化熱及降低混凝土出機口溫度［5］，蝸殼層采用中熱水泥，確保混凝土出機口溫度不高于14 ℃，混凝土澆筑溫度不高于20 ℃。

（2） 骨料預冷。由于蝸殼層混凝土部分機組在高溫季節進行澆筑，為有效控制其內部最高溫升，對砂石骨料進行預冷，降低混凝土出機口溫度。

（3） 預埋冷卻水管對混凝土進行通水冷卻［6］。冷卻水管采用HDPE管，內徑28 mm，壁厚2 mm，外徑32 mm，冷卻水管間排距總體按照1.0 m×1.0 m布置，層間距1.1 m，冷卻水管距離模板邊1.0 m，底層布置于上一層澆筑混凝土面。頂層冷卻水管距頂部外露面的距離不小于80 cm，水管轉彎段圓弧半徑75 cm。通水與澆筑同步開始，通水采用常溫系統供水。冷卻水管供水采用系統常溫水，混凝土開倉后開始通水，過水速率為1.2～8.0 m3/h（通水速率可根據混凝土溫度變化進行動態調整）。通水過程中，需滿足混凝土溫度與水溫之差在混凝土內部最高溫升出現前不得超過25 ℃、后期不得超過20 ℃，且應控制最大單天降溫速度不超過2 ℃。當溫降超過2 ℃/d時，應及時調低通水流量。自冷卻水管開始通水時，每間隔4 h對混凝土溫度、冷卻水管進水口水溫、冷卻水管出水口水溫進行測量記錄。冷卻水管開始通水后，每24 h對通水方向進行調換。混凝土澆筑完成后7 d停止通水（具體通水時間根據混凝土溫度變化進行調整），停止通水需確保混凝土內部二次升溫不大于40 ℃［5］。

（4） 溫度檢測及預警［7］。溫度觀測的內容包括：混凝土出機口溫度、入倉溫度、澆筑溫度、內部溫度、氣溫以及環境溫度等。在混凝土拌和樓，使用玻璃棒式溫度計觀測混凝土出機口溫度和氣溫，觀測頻率1次/4 h；在混凝土澆筑現場觀測混凝土入倉溫度、澆筑溫度和洞室溫度，觀測頻率1次/4 h。在蝸殼混凝土中心位置廠上、廠下各埋設一支電阻溫度進行混凝土內部溫度檢測，混凝表面溫度及外部環境溫度采用測溫槍及溫度計檢測記錄。混凝土澆筑完6～10 h開始測溫，在混凝土溫度達到峰值前，檢測頻率為1次/2 h，以后檢測頻率逐漸減少直到溫度穩定為止。具體如下：在混凝土澆筑后3 d內，觀測頻率1次/4 h，以后2 d內1次/6 h；5 d后，1次/12 h。每次測溫同時須測出周圍環境的溫度。冷卻水進出水溫度觀測與混凝土內部溫度觀測同步進行，在混凝土澆筑3～5 d內，觀測頻率1次/4 h，以后觀測頻率1次/12 h。

4 結 語

楊房溝水電站已完成4臺機組蝸殼混凝土的澆筑施工，采取了混凝土的分層分塊澆筑工藝和監測措施等一系列有效的控制措施。經混凝土澆筑質量、蝸殼的位移、蝸殼的脫空檢查成果分析，楊房溝水電站蝸殼混凝土質量均達到優良級別，為楊房溝水電站機組提前發電奠定了堅實基礎。

參考文獻：

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