水电站蜗壳层混凝土施工要点

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　　摘  要：水利水电工程建设是国家“十三五”规划中的重要内容之一，做好水利水电工程的规划建设有助于实现对于水资源的充分合理利用。水电站建设是一项复杂而系统的工程，其主要由蓄水坝体、发电厂房等部分组成。水电站建设难度大周期长，尤其是蜗壳部分更是水电站厂房混凝土施工部分的关键与核心。蜗壳层混凝土施工难度大、浇筑质量要求高，其施工质量直接影响着水电站厂房的建设质量。文章在分析蜗壳层混凝土浇筑特点的基础上对蜗壳层混凝土的施工方法、施工工艺进行了分析介绍。
　　关键词：水电站;蜗壳层混凝土;浇筑
　　中图分类号：TV544         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）08-0136-02
　　Abstract： The construction of water conservancy and hydropower projects is one of the important contents in the 13th Five-Year Plan of the country. Good performance in the planning and construction of water conservancy and hydropower projects is of great help to realize the full and rational utilization of water resources. The construction of hydropower station is a complex and systematic project， which is mainly composed of water storage dam body， power plant and so on. The construction of hydropower station is difficult and the period is long， especially the volute part is the key and core of the concrete construction part of hydropower station powerhouse. The construction of volute concrete is difficult and the pouring quality is high. The construction quality of volute concrete has a direct impact on the construction quality of hydropower plant. Based on the analysis of the pouring characteristics of volute concrete， this paper analyzes and introduces the construction method and technology of volute concrete.
　　Keywords： hydropower station; volute concrete; pouring
　　前言
　　蜗壳层混凝土浇筑是水电站厂房施工中的重点也是难点。本文以某水电站为例就蜗壳层混凝土施工中所采用的弹性垫层、预埋泵管、回填砂装等方法进行了分析介绍，通过上述方法的使用在蜗壳层混凝土的施工中不仅有效减少了施工工序、避免了二次回填灌浆的麻烦，同时蜗壳层混凝土的施工质量也得到了一定程度的提升，并加快了蜗壳层混凝土工程的施工速度。
　　1 某水电站工程蜗壳层混凝土部分特点与回填灌浆工艺
　　某水电站的厂房采用的是地下厂房型式，内置2台单机容量为30MW的混流式水轮发电机。蜗壳层混凝土部分的浇筑方量约为360m3，浇筑混凝土方量较大加之蜗壳层混凝土结构较为复杂从而对蜗壳层混凝土的浇筑提出了不小的挑战。蜗壳层混凝土施工的难点在于蜗壳下部混凝土的浇筑，为确保蜗壳层混凝土的施工质量需要结合蜗壳下部混凝土浇筑的特点与难点采取针对性的处理措施，确保蜗壳层混凝土的施工质量。
　　蜗壳层混凝土浇筑的难点主要集中在蜗壳底部、座环与蜗壳的基础环下部有垂直向筋板，上述区域将阴角分隔成了9个不同的区块，在蜗壳层混凝土浇筑过程中尽管在蜗壳座环部位加设了振捣排气孔但是由于阴角这一振捣的盲区与死角的存在致使振捣无法取得良好的效果，容易产生脱空问题。在蜗壳层混凝土浇筑施工中为了使得蜗壳钢衬与混凝土之间形成良好的密实度，需要重点解决好蜗壳层底部阴角部位的振捣脱空问题，提高蜗壳钢衬与混凝土之间的密实度。在蜗壳层混凝土浇筑施工中多采用后期回填灌浆的方式来解决混凝土脱空问题。在对蜗壳层底部进行回填灌浆施工中，灌浆管路将采用直径为φ25的钢管沿着径向布置，对于阴角部位则通过隔板分成独立的9个分区，并在各分区布设2个喇叭形的铁出浆盒并将铁出浆盒与蜗壳座环钢衬进行密贴，对于边缘部分使用海绵封堵避免浆液的进入。进浆管从蜗壳水轮机层引入并结合蜗壳层混凝土工程的钢筋布设与支撑情况使用塑料灌浆管进行预埋，灌浆管需要从水轮机层的空腔内引入并做好加固防护避免蜗壳层混凝土浇筑过程中由于碰撞所导致的损坏或是堵塞。
　　2 蜗壳层底部混凝土工程回填灌浆作业
　　2.1 蜗壳底部回填灌浆作业材料与施工时间的控制
　　蜗壳层混凝土工程回填灌浆作业所使用的灌漿液主要由42.5中热水泥所拌制，浆液为湿磨细水泥浆液，将水泥浆液的细度控制在80μm以内。回填灌浆液的配合比为0.5：1。在蜗壳层混凝土工程回填灌浆液的拌合过程中需要对所使用的水泥及粗骨料、砂石等材料进行质量检测，只有符合要求的材料才能使用。蜗壳层混凝土的回填灌浆作业在低温季节可以取得较为良好的施工效果，其施工时间应在蜗壳层混凝土浇筑10天后且上部混凝土浇筑之前进行，在这一时间段进行回填灌浆作业将能够取得较为良好的灌浆效果。 　　2.2 蜗壳底部回填灌浆作业中的质量控制
　　在蜗壳回填灌浆作业中，可以利用蜗壳底部座环所预留的灌浆孔进行灌浆作业。灌浆作业中需要在进浆口处设置三通管，并在进浆管出加装压力表使得灌浆管路所形成循环管路内保持在0.2MPa的管压，将灌浆液均匀的压入到脱空混凝土之间的缝隙中，完成对于孔隙的良好填充。回填灌浆作业中如发生堵塞则应立即使用清水从进浆管口开始对灌浆管进行冲洗，并在冲洗完成后使用空压机通风风干恢复灌浆管的通畅，而后再將其重新回填。压入浆液后如发现浆液量较小而需要利用三通管从原进浆管进浆并提升灌浆液的压力，提升浆液的出浆速度与出浆量。在灌浆回填的过程中需要注意出浆平稳，提升灌浆液压力时要缓慢平稳提升，并在蜗壳及座环等部位加装千分表用以对灌浆过程中蜗壳和座环的偏移量与变形量进行测量。如测得钢衬的变形量超过300μm时需要适当的降低灌浆的压力以免其对钢衬产生不良的影响。此外，在灌浆回填的过程中需要对蜗壳、座环钢衬等部位采取持续敲击作业，通过这一方式利用持续的振动从而使得回填的灌浆液能够更均匀的扩散，从而使得灌浆液能够更好的填充脱空部位。回填灌浆作业将以<0.4L/min的注入速率持续注入约20min。待到浆液充满孔隙后完成灌浆回填作业。结束灌浆作业时，首先关闭各管口阀门而后再停机，闭浆时间应超过8H，并在拔除闭浆塞后完成对于灌浆孔的封堵。回填灌浆作业主要用于解决脱空问题，回填灌浆作业完成后的2周后可以使用锤击法对回填灌浆作业效果进行检测，使用铁锤在蜗壳及座环钢衬内侧部位进行持续敲击，并结合敲击声音的沉闷来判断钢衬与混凝土之间是否存在空腔。在判断存在空腔的区域使用超声波检测空腔大小，如空腔面积在0.05m2以内则无需对空腔进行后期填充，而对于超过这一范围的空腔则需要对其进行补灌填充。填充作业时首先在空腔区域使用电钻在钢衬上钻孔形成进、回浆管路，而后使用所开灌浆孔对空腔区域进行回填补灌。
　　3 蜗壳层混凝土施工
　　3.1 蜗壳层混凝土施工工艺
　　在对蜗壳层混凝土工程进行施工时，为确保施工质量需要做好蜗壳层混凝土施工时的温控。对于埋设的通水管用以降低混凝土固化时的温度，减少混凝土固化过程中的内外温差。蜗壳钢衬底部将会与所浇筑的混凝土进行全接触，在混凝土浇筑时采用分层浇筑的浇筑方案，为避免浇筑混凝土所产生的浮力造成蜗壳的上抬需要对混凝土分层浇筑时对蜗壳所产生的浮力进行计算，从而合理的制定混凝土分层浇筑方案。蜗壳上部混凝土层厚度超过80cm，上部混凝土的厚度将与蜗壳钢衬内所采用的支撑形式、浇筑料子塌落度大小以及浇筑的速度等综合进行决定。
　　3.2 蜗壳弹性垫层的铺设
　　蜗壳弹性垫层将使用高压聚乙烯闭孔泡沫板作为蜗壳弹性垫层的弹性材料，高压聚乙烯闭孔泡沫板的厚度为3cm。蜗壳弹性垫层的铺设将在蜗壳径向钢筋安装之前进行，铺设蜗壳弹性垫层的之前需要对蜗壳上需要铺设垫层的区域进行打磨并涂抹氯丁胶，待到氯丁胶呈不拉丝状在进行第二层氯丁胶的涂抹，而后将高压聚乙烯闭孔泡沫板分块黏贴在蜗壳表面。黏贴后的泡沫板需要严丝合缝并使用沥青对缝隙进行封堵。
　　3.3 蜗壳层混凝土浇筑施工
　　在蜗壳层混凝土浇筑施工中由于蜗壳底部、座环及基础环等部分将阴角部位分层9个不易振捣的区域和死角，致使蜗壳层混凝土的浇筑质量受到较大的影响。因此在蜗壳层混凝土工程的施工中为减少后期回填灌浆的压力。可以在蜗壳层混凝土工程的施工中可以先预埋设泵管，在回填之前先使用砂浆进行回填。埋设的泵管需要按照设计图纸进行安装，并控制灌浆速度确保灌浆的质量。
　　3.4 蜗壳层混凝土分坯及浇筑速度控制
　　对于蜗壳周边混凝土的浇筑将采用对角对称浇筑方式，按照40-50cm的厚度分层浇筑，在混凝土浇筑时将混凝土的上升高度速度控制在0.3±0.1m/h，合理的浇筑速度将有助于混凝土更加均匀的填充，避免浇筑缝隙与浇筑空腔的产生。在完成了对于蜗壳层混凝土的浇筑后需要积极做好混凝土的振捣。在蜗壳层混凝土浇筑过程中浇筑方向将由蜗壳侧向两侧进行浇筑，浇筑过程中为确保浇筑质量需要在阴角部位等不利于观测的区域按照低压灯以便于在浇筑的过程中更好的观测蜗壳部位混凝土的浇筑实际情况以及浇筑混凝土的振捣状况。结合蜗壳底部浇筑点的分布情况有序的安排浇筑顺序，并在浇筑过程中勤移泵管并配备长把振捣棒等多种规格的振捣棒以便于在蜗壳层混凝土施工过程中更好的进行振捣，确保蜗壳层混凝土施工的质量。此外，在蜗壳层混凝土施工过程中泵料需要持续进行，泵送所使用的混凝土料需要控制在90min以内，对于蜗壳底部不易振捣的区域振捣人员可以从蜗壳钢模板两侧所预留的预留口将长柄振捣棒伸入进行振捣，在使用长柄振捣棒的同时在辅助以φ100或是φ70的振捣棒加强对于浇筑混凝土的振捣，增强浇筑混凝土的流动性至混凝土中不再有气泡冒出为止。振捣过程中需要控制好振捣棒避免其碰触、破坏钢筋骨架，至无法振捣时封好模板。混凝土浇筑高至蜗壳阴角形成封闭区时，主管接入预埋泵管逆时针依次泵送进砂浆，该砂浆要比主体灌注所使用的混凝土高一级标号，泵送进的砂浆除了使用长柄振捣棒进行振捣外还需要使用φ100、φ70的振捣棒加强对于砂浆的振捣，确保浇筑混凝土的均匀性。蜗壳层混凝土浇筑施工中需要加强对于蜗壳和座环上浮度的检测，检测需要持续进行并将所检测的数据报送至浇筑人员以便于根据蜗壳和座环的上浮情况调整混凝土的浇筑速度与顺序。在座环在水平位移与浮量超过标准时应当及时停止浇筑混凝土，并结合实际情况采取相应的补救措施。
　　4 结束语
　　蜗壳层混凝土工程是蜗壳施工中的重点也是难点，本文在分析蜗壳层混凝土工程施工特点的基础上对蜗壳层混凝土工程的施工顺序、工艺以及蜗壳层混凝土工程施工中的重点与难点进行了分析介绍。在蜗壳层混凝土工程施工过程中需要抓住上述特点采取针对性的处理措施确保蜗壳层混凝土工程的施工质量。
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