王 海 勝，　魏 雄 偉

(國電大渡河枕頭壩水電建設有限公司，四川 樂山　614700)

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枕頭壩一級水電站主機間蝸殼混凝土施工方案研究

王 海 勝，魏 雄 偉

(國電大渡河枕頭壩水電建設有限公司，四川 樂山614700)

摘要：考慮到枕頭壩一級水電站主機間蝸殼混凝土施工具有工期緊、結構體型復雜、預埋管路多、技術要求高、施工難度大等特點，在總結、借鑒以往工程經驗的基礎上，對主機間蝸殼混凝土施工方案進行了一些創(chuàng)新和改進，從施工規(guī)劃、分層分塊、混凝土澆筑、回填灌漿、溫度控制等方面進行了闡述。工程實踐表明：該方案克服了工程建設難題，保證了工程質量及施工進度，節(jié)省了工程投資，取得了滿意的施工效果，可供同類工程借鑒。

關鍵詞：主機間；蝸殼混凝土；施工方案；分層分塊；枕頭壩一級水電站

1工程概述

枕頭壩一級水電站壩址位于四川省樂山市金口河區(qū)核桃坪河段，為大渡河干流水電開發(fā)的第19個梯級，上游距深溪溝水電站25 km，下游距枕頭壩二級水電站4.1 km。壩址處控制流域面積73 057 km2，多年平均流量 1 360 m3/s。電站采用堤壩式開發(fā)，樞紐布置為“左岸河床式廠房+右岸泄洪閘”方案，兩岸為混凝土非溢流壩，正常蓄水位高程624 m，最大壩高86.5 m，電站裝機容量為720 MW，多年平均發(fā)電量32.90億kW·h，正常蓄水位以下庫容0.435億m3，水庫總庫容為0.469億m3。開發(fā)任務為發(fā)電，兼顧下游用水。

主機間裝有4 臺單機容量為180 MW的 軸流轉槳式機組，總長度為138.4 m，機組間距為34.6 m，凈寬29 m，蝸殼層起始高程為567.5～588.5 m。每臺機組蝸殼層內設置錐管進人廊道和蝸殼進人廊道，單臺機組蝸殼混凝土方量約為14 487.5 m3，蝸殼呈蝸牛狀梯形漸變結構，蝸殼鋼筋由φ32主筋、φ25的分布鋼筋組成。使用鋼筋1 996.4 t，套管23 668個，混凝土57 950 m3,插筋40根，回填灌漿187 m。

2主要施工難點及應對措施

(1)主機間蝸殼層混凝土具有結構平面尺寸小、結構體型復雜、預埋管路及埋件繁多、技術要求高、施工工期緊張、施工干擾較大等特點，加之蝸殼環(huán)向主筋和蝸殼內外鋼襯彎勾鋼筋的干擾導致混凝土澆筑非常困難。

(2)蝸殼陰角、座環(huán)支墩部位施工難度大。為保證混凝土澆筑質量，在蝸殼陰角等封閉部位采用混凝土泵送高流態(tài)混凝土入倉。為盡可能避免蝸殼發(fā)生偏移、上浮等而導致蝸殼變形，將蝸殼混凝土分為三區(qū)澆筑并嚴格控制上升速度。

(3)在蝸殼混凝土澆筑中，由于基礎環(huán)與座環(huán)之間存在倒角并形成一個密封空間，該部位高于預留通氣孔，泵送高流態(tài)混凝土仍無法填滿。為此，根據(jù)現(xiàn)場施工情況、針對這些部位設置回填灌漿管和排氣管，待座環(huán)底部澆筑平通氣孔(已封閉通氣孔)后立即進行砂漿回填，以減少該部位的接觸灌漿量，并使回填砂漿與混凝土結合良好。

(4)蝸殼頂部混凝土外包鋼襯。在混凝土澆筑過程中，所產生的活荷載和恒荷載極易使鋼襯變形。為此，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在機窩處搭設滿堂架用于支撐鋼襯，同時考慮到機窩空間狹小和部分支撐鋼管支點位于斜坡鋼襯上、無法搭設大量的斜撐用于支撐鋼襯，需要在鋼襯上焊接臨時支點，用于固定立桿，待拆模后敲掉臨時支撐點并對該處鋼襯實施防銹防腐處理。為了保護安裝好的鋼襯，將支撐與鋼襯之間加墊方木，同時滿堂架搭設按國家腳手架搭設規(guī)范嚴格執(zhí)行。

3施工方案的設計

枕頭壩一級水電站蝸殼混凝土分四個部位：蝸殼底板、蝸殼外側邊墻、蝸殼內側錐管段、蝸殼頂板。總體施工順序：領先澆筑底板一至二層，再分別澆筑蝸殼外側邊墻和內側的錐管段，形成流道后封頂，分層高度控制在2 m以內。

(1)蝸殼底板采用無模施工工藝，沿蝸殼底板結構面用φ20圓鋼筋制作樣軌，樣軌間距2 m，加固在底部混凝土錨筋上?；炷翞镃25二級配，主要采用門塔機配臥罐入倉，局部采用混凝土泵輔助，主要采取臺階法澆筑，配插入式振搗棒和軟軸振搗棒平倉振搗?；炷潦諅}時，蝸殼底板(永久過流面)用3 m刮尺刮平后割除樣軌，原漿抹面。

(2)蝸殼外側邊墻在流道的一面為鋼襯，其余各面現(xiàn)立組合鋼模板，內撐內拉法加固。鋼襯在高度方向分兩段安裝到位。施工時按藍圖分塊執(zhí)行， C25二級配混凝土仍采用門塔機配臥罐入倉，局部用混凝土泵輔助。臺階法澆筑，插入式振搗棒平倉振搗。由于鋼襯安裝后豎立太高而直接影響混凝土下料，需要在倉內搭設混凝土入倉平臺掛溜筒入倉。

(3)蝸殼錐管段分兩期施工，一期C25混凝土澆筑與錐管外圍襯板安裝交替進行，一期內模采用小鋼模，混凝土入倉方式同蝸殼外側墻。錐管鋼襯直接在肘管鋼襯上接引，用正反扣加固在錐管一期混凝土預埋插筋上，錐管二期C35二級配混凝土采用泵送入倉。

(4)蝸殼頂板澆筑的先決條件有三個：一是蝸殼邊墻混凝土澆筑到設計高程，二是座環(huán)安裝就位，三是蝸殼頂板鋼襯安裝就位。待上述各項工作完成后開始準備頂板倉號。由于蝸殼頂板鋼襯鋼板太薄且未考慮施工荷載，故需要在蝸殼流道內搭設滿堂紅腳手架支撐體系?；炷寥雮}方式同底板，也采取臺階法澆筑。

上述部位混凝土強度指標較高，水化熱溫升大，施工過程溫控措施需加強，嚴格控制混凝土的入倉溫度、通水冷卻、灑水養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié)，確保工程質量。

4施工程序及方法

4.1施工程序

圖1　蝸殼混凝土施工程序圖

結合枕頭壩一級水電站工程實際，針對主機間混凝土施工難點，所設計的蝸殼混凝土施工程序見圖1。

4.2施工分層及分塊

蝸殼混凝土澆筑時，澆筑倉面大，入倉強度高，為了保證澆筑的連續(xù)性，減小蝸殼溫度應力影響，需對混凝土施工進行分層分塊?？紤]到蝸殼鋼襯結構形狀，盡量避免產生小銳角混凝土體、減小混凝土澆筑上升時對蝸殼的浮力，防止蝸殼位置偏差等情況，設計分層分塊方式見圖2、3，水平分層施工縫面及豎直分塊縫面采用高壓水槍沖毛成毛面，粗砂微露，如遇特殊情況，業(yè)主、設計、監(jiān)理、施工單位現(xiàn)場協(xié)調解決[1]。

圖2　混凝土澆筑分層示意圖

圖3　混凝土澆筑分塊示意圖

4.3鋼筋加工及模板組立

4.3.1鋼筋加工

(1)鋼筋加工：鋼筋在鋼筋廠切割、彎曲后，采用15 t自卸汽車運輸至施工部位，按鋼筋編號和安裝順序依次堆放到倉號內。因為蝸殼部位鋼筋多為弧形、網狀布置，與機組金屬結構外側體形相近，故加工時應控制加工制件的精度，把誤差控制在規(guī)范允許的范圍內。在鋼筋加工完成運輸至安裝工作面時，必須注意保護鋼筋接頭。

(2)鋼筋安裝：蝸殼鋼筋安裝難度較大，需待測量放出控制點后才能進行鋼筋安裝。首先按施工詳圖和現(xiàn)場實際情況搭設樣架鋼筋和架立鋼筋，然后安裝結構鋼筋。結構鋼筋的安裝位置、間距、保護層應符合施工圖的規(guī)定，將允許偏差控制在規(guī)定的范圍內。對于有多層鋼筋的部位，先安裝下層或內層鋼筋，待檢驗合格后，再施工上層或外層鋼筋。

(3)蝸殼斷面尺寸逐漸減小，而順流向鋼筋數(shù)量保持不變，從而使蝸殼末端出現(xiàn)鋼筋密集、混凝土無法施工的情況。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，當蝸殼尾部鋼筋間距小于10 cm時，現(xiàn)場采取每兩根并在一起的措施。在鋼筋施工中，如與孔洞、預埋件、千斤頂?shù)日系K物發(fā)生沖突時，按以下原則處理：① 障礙物尺寸小于20 cm，局部調整鋼筋間距進行避讓；② 障礙物尺寸大于20 cm，割斷鋼筋避讓，在割斷鋼筋的部位進行局部加強。

4.3.2模板組立

主機間蝸殼流道兩側及頂部結構面全部為鋼襯，無需立模。施工中應注意保護好鋼襯及其支撐體系，防止在混凝土澆筑過程中變形。蝸殼內側與錐管及垂直分縫處模板采用5 cm×10 cm木方搭配，人工現(xiàn)場拼裝，扣件連接。模板采用φ14鋼筋拉桿固定，架管橫向背牢，縱向采用φ48腳手架管加固。蝸殼進人廊道、預留孔洞等需搭設滿堂支撐架，滿堂架φ48鋼管步距為1.5 m、縱距為0.9 m，橫距為0.9 m，并配置掃地桿和斜撐，架設模板鋼襯工將鋼管墊板置于底板混凝土上。模板在使用前徹底涂抹脫模劑，易于脫模。

4.4混凝土施工

4.4.1混凝土入倉

倉面驗收合格后方可進行混凝土澆筑。澆筑時應保持混凝土施工縫面的潔凈和濕潤，并在混凝土面上均勻鋪一層2～3 cm厚的砂漿，每次鋪設砂漿的面積與混凝土澆筑強度相適應，并及時覆蓋混凝土，以保證新、舊混凝土結合良好。

蝸殼混凝土主要采用門機吊罐入倉、泵送作為輔助入倉的方式。蝸殼Ⅱ區(qū)混凝土采用下游側7號MQ1260B、8號 MQ 900B、9號MQ600B門機澆筑，Ⅰ、Ⅲ區(qū)混凝土采用上游側4號K80/115塔機、2號MQ900 B、3號MQ1260 B門機澆筑，對于部分門機覆蓋不到的部位由泵車泵送混凝土澆筑，確?；炷寥雮}強度[2]。

4.4.2混凝土平倉及振搗

混凝土在平倉后進行振搗，大體積混凝土采用φ100插入式高頻振搗器，薄壁結構部位采用φ50軟軸插入式振搗器。振搗器不能直接碰撞模板、鋼筋和預埋件，以防模板走樣和預埋件移位，對預埋件，特別是止水片周圍應細心振搗，必要時輔以人工搗固密實。振搗時間以混凝土粗骨料不再明顯下沉，不出現(xiàn)汽泡、開始泛漿為準，插入式振搗器一般為20～30 s，高頻振搗器不應小于10 s。振搗器移動的距離以不超過其有效半徑并插入下層5～10 cm按振搗順序依次進行，方向一致，振動棒快插慢拉，以保證混凝土上下層結合緊密。

混凝土澆筑時，若泌水較多，應及時排除但不得帶走水泥漿，并應及時通知實驗室查明混凝土泌水原因，采取相應的措施予以解決。嚴禁在模板上開孔趕水，防止帶走水泥漿液而影響混凝土質量。不得在倉內加水，若發(fā)現(xiàn)混凝土和易性較差，則需加強振搗以保證質量。混凝土澆筑須保持連續(xù)性，若因故中止且超過混凝土的初凝時間，則應按施工縫進行處理。只有對混凝土面進行沖毛或鑿毛并沖洗干凈后，才能進行下一次混凝土澆筑施工。

在混凝土澆筑過程中，若發(fā)現(xiàn)模板有變形、移位時，必須立即停止該部位混凝土澆筑，對變形或移位位置加焊角鋼、拉桿，確保其變形、移位不再增大。

4.4.3混凝土收面及養(yǎng)護

混凝土的收面工作是澆筑的重要工序，做好混凝土的襯砌工作，可以降低粗糙率，提高輸水能力，增強防滲效果，延長使用年限。收面工作應在澆筑完混凝土后立即用原漿收面，不得另外鋪砂漿收面，不得灑水收面。其工序是根據(jù)測量放線的結構控制點，先用長木抹粗抹一遍，使其表面平整，稍停后再用鐵泥抹細抹一遍，最后待大量水分蒸發(fā)后，再用鐵泥抹壓抹一遍，直至達到密實、平整、光滑的效果。

混凝土養(yǎng)護按混凝土澆筑完畢6～8 h后開始人工灑水養(yǎng)護，氣溫高時取小值，氣溫低時取大值，應配備專人負責灑水養(yǎng)護，始終保持混凝土表面濕潤，混凝土養(yǎng)護時間為14 d。

4.4.4混凝土溫控措施

考慮到枕頭壩一級水電站工程的實際情況，設計混凝土的入倉溫度不超過19℃，廠房蝸殼外層屬大體積混凝土，混凝土澆筑過程中采取了以下措施控制：(1)混凝土澆筑盡量選在溫度較低時段施工；(2)采用預冷混凝土施工，控制混凝土入倉溫度；(3)合理配置資源，盡量減少混凝土途中攪拌的時間，并定時用冷水沖洗車罐降溫；(4)混凝土澆筑收倉后8～18 h開始灑水養(yǎng)護且養(yǎng)護到上層混凝土澆筑為止，同時在蝸殼內壁采用常流水噴灑養(yǎng)護[3]。

4.4.5蝸殼回填灌漿

蝸殼地腳螺栓回填灌漿按照設計要求在地腳螺栓孔內頂部埋設回填灌漿管，灌漿管從座環(huán)上灌漿管升出，待澆筑回填混凝土后進行回填灌漿。

5應用效果

主機間蝸殼混凝土澆筑計劃每臺機組平均澆筑時間為202 d，實際平均澆筑時間為189 d，每臺機組平均節(jié)約工期13 d，總共節(jié)約工期52 d。施工過程中溫控效果較好，經專家檢測蝸殼混凝土澆筑密實度較好，未發(fā)現(xiàn)蝸殼混凝土質量缺陷，質量控制較好，取得了滿意的效果，為枕頭壩一級水電站按期下閘蓄水爭取了寶貴的時間，更為工程建設帶來了較大的經濟效益。

6結語

(1)實踐證明：枕頭壩一級水電站主機間蝸殼混凝土澆筑采取分3區(qū)、11層的施工方案是可行的，具有較強的可操作性，有利于加快施工進度，降低工程投資，對加快推進工程進度具有重要意義。

(2)枕頭壩一級水電站屬Ⅱ等大(二)型重力壩，河床式廠房布置，該方案的成功應用，可為同類工程提供借鑒。

(3)枕頭壩一級水電站于2011年11月截流，2014年5月18日順利實現(xiàn)二期圍堰破堰基坑充水目標，2015年5月順利下閘蓄水、8月首臺機組發(fā)電，順利實現(xiàn)了各項節(jié)點目標，為同類工程的建設樹立了標桿。

參考文獻：

[1]譚華.溪洛渡水電站左岸地下廠房蝸殼混凝土施工技術[J].水力發(fā)電，2012，38(10)：53-56.

[2]董戰(zhàn)猛，梁振剛，劉沛峰.糯扎渡水電站地下廠房蝸殼混凝土澆筑質量控制[J].人民長江，2012，43(4)：89-91.

[3]楊根錄. 向家壩左岸電站廠房蝸殼混凝土施工與質量控制[J].人民長江，2015，46(2)：23-27.

王海勝(1978-)，男，河南新鄉(xiāng)人，工程師，碩士，從事水電工程建設技術與管理工作；

魏雄偉(1987-)，男，湖北天門人，工程師，碩士，從事水電工程建設技術與管理工作.

(責任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-10-15

文章編號:1001-2184(2015)06-0093-04

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV52;TV544

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