浅谈清河电站厂房蜗壳二期混凝土施工技术

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  摘 要:电站厂房自下而上分为蜗壳层、水轮机层、发电机层。厂房共安装3台水轮发电机组,单机6000kW,总装机容量18000kW。蜗壳二期混凝土浇筑时,厂房已封顶,混凝土汽车泵入仓方式已无法实现,为了将蜗壳二期阴角部位浇筑密实,混凝土为自密实混凝土,采用溜槽入仓方式进行。本文介绍该项目蜗壳二期混凝土浇筑关键技术,为类似工程施工提供借鉴。
  关键词:厂房;蜗壳二期混凝土;施工技术
  中图分类号:TV544 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)26-0178-03
  1 工程概述
  本工程位于铁岭市开原市境内,主体工程为清河消能电站工程,主要包括电站压力钢管、电站主副厂房、电站尾水渠、交通桥、升压站、厂区道路、尾水渠入清河处河道护岸及场区绿化等。工程桩号范围为:从桩号131+022.28m起至清河河道护岸处。
  电站压力钢管桩号范围131+022.28m-131+159.38m。主压力钢管(DN5000)末端分成3根钢岔管(DN2600)分别与3台水轮机的进口检修蝶阀(DN2600)相接。压力钢管均为外包混凝土埋地敷设。压力水流经电站水轮机消能后由尾水渠直接流入清河河道。
  清河消能电站厂房位于中清河村附近的清河主槽左岸的滩地上,滩地地面高程在192.00~195.00m之间,电站厂房距清河主槽约250.0m。电站厂房分为副厂房段与主厂房段,副厂房平面尺寸为42.6×10.15m(长×宽),桩号131+159.38m-131+169.53m;主厂房平面尺寸为42.6m×l5.0m(长×宽),桩号131+169.53m-131+184.53m;尾水启闭机室平面尺寸为25.0m×5.4m(长×宽),桩号131+184.53m-131+189.93m;电站尾水渠反坡段长22.48m,桩号131+189.93m-131+212.41m;电站尾水渠段长261.02m,桩号131+212.41m-131+473.43m;尾水渠設交通桥1座:22.8m×7.0m(长×宽),桩号131+223.99m~131+230.99m。升压站位于主厂房左侧,平面尺寸为40.3×32.3m。厂区内道路采用沥青路面。
  清河河道左岸位于电站尾水渠入清河河道处,左岸迎水面采用0.4m厚浆砌石护坡,边坡为1:2,护脚采用浆砌石深2.0m。浆砌石砂浆采用M10,浆砌石下面采用l00mm厚C10混凝土垫层。
  电站厂房自下而上分为蜗壳层(183.78~189.58m)、水轮机层(189.58~195.08m)、发电机层(195.08~208.88m)。厂房共安装3台水轮发电机组,沿水流方向,从右至左依次为1#机组、2#机组、3#机组,单机6000kW,总装机容量18000kW,机组二期混凝土为C35W12F200。机组二期混凝土浇筑时,厂房已封顶,混凝土汽车泵入仓方式已无法实现,为了将机组二期阴角部位浇筑密实,混凝土为自密实混凝土,采用溜槽入仓方式进行。
  2 施工难点浅析
  蜗壳二期混凝土施工难度主要表现在蜗壳周围钢筋密集、机电埋件管路多、工作面狭窄、平行作业干扰大、施工工序衔接复杂,而且许多地方施工人员无法进入振捣。因此,为保证蜗壳二期混凝土的施工质量,对施工重点和难点进行仔细的研究,合理的施工方案,施工中各工种必须紧密配合。
  蜗壳阴角、支墩部位施工难度大,为保证混凝土浇筑质量,尽最大可能避免蜗壳发生偏移、上浮进而导致蜗壳发生变形,将蜗壳腰线以下分为四象限对称浇筑,并严格控制上升速度,腰线以上分为两侧对称浇筑。
  在蜗壳底部二期混凝土浇筑过程中,由于基础环与座环之间存在约30cm高的倒角,并形成一个封闭空间,该部位高于座环通气孔,泵送高流态混凝土无法填满。为此根据现场实际施工情况,针对该部位设置回填灌浆管和排气管,待座环底部浇筑平通气孔后立即进行砂浆回填灌注以减少该部位的接触灌浆量,并使回填砂浆与混凝土结合良好。
  经过仔细分析设计图纸和多次的研究讨论,发现钢蜗壳与座环相连的阴角处是浇筑困难的部位。施工时预先在座环上和钢蜗壳上开孔进料,混凝土为自密实混凝土,采用溜槽入仓方式进行。
  3 蜗壳二期混凝土施工工序
  4 混凝土原材
  (1)水泥:水泥采用抚顺大伙房牌水泥有限责任公司生产的“大伙房牌”P.O42.5水泥,该水泥符合现行的国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)的规定。其物理力学性能检测结果见表1。
  (2)细骨料:细骨料采用李家台清河砂场生产的河砂,各项检测结果见表2。
  (3)粗骨料:粗骨料采用开原市靠山镇嘉利碎石场生产的5~25mm的连续级配人工碎石,各项检测结果见表3。
  (4)粉煤灰:粉煤灰采用抚顺新亚电力有限公司生产的F类Ⅰ级粉煤灰,各项检测结果见表4。
  (5)抗裂防水剂:抗裂防水剂采用河北同邦建材有限公司生产的型号为TB-CSA抗裂防水剂,各项检测结果见表5。
  (6)减水剂:减水剂采用安徽润安建材科技有限公司生产的缓凝型聚羧酸减水剂,不掺引气成份,各项检测结果见表6。
  (7)引气剂:引气剂采用中国建筑材料科学研究总院生产的109型引气剂,各项检测结果见表7。
  (8)混凝土拌合
  混凝土拌合严格按照计量偏差进行,投料顺序为砂子、小石、粉煤灰、抗裂防水剂、水泥、水、减水剂、引气剂,其中引气剂由于量小,安排专人采用量筒添加,混凝土搅拌时间90s。严格控制混凝土配合比,不得随意增减用水量,混凝土坍落度控制在150~170mm之间。每拌合一车混凝土后,对其坍落度、含气量等指标进行测定,符合要求后继续进行搅拌,否则对配合比进行调整。
  5 施工关键技术   蜗壳二期混凝土浇筑时,浇筑仓面大,入仓强度高,为了保证浇筑的连续性,减小蜗壳温度应力影响,为方便混凝土浇筑施工,对混凝土施工进行了分层分块,在分层中还应充分考虑蜗壳钢衬结构形状,避免产生小锐角混凝土体、减小混凝土浇筑上升时对蜗壳的浮力,防止蜗壳位置偏差等。
  5.1 入仓方式
  考虑到主厂房已封顶,混凝土汽车泵将无法驶入厂房内,汽车泵入仓方式不能实现。结合现场实际情况,采用溜槽入仓方式进行,从主厂房发电机层安装场位置设置一个主溜槽,为减少混凝土入仓对蜗壳的冲击力,主溜槽与蜗壳平面夹角控制在30°之内,并在主溜槽各个方向上设置分溜槽,分溜槽设置原则为沿蜗壳四周设置6个分溜槽,6个分溜槽平均分布。
  5.2 浇筑顺序
  蜗壳二期混凝土浇筑时,浇筑仓面大,入仓强度高,为保证混凝土浇筑的连续性,减少蜗壳温度应力影响,需对混凝土施工进行分层分块浇筑,在分层中还应充分考虑蜗壳钢衬结构形状,避免产生小锐角混凝土体、减少混凝土浇筑上升时对蜗壳的浮力,防止蜗壳位置偏差等。结合现场实际情况,采用分层、分块浇筑方式进行,分两层六块浇筑,分层分块浇筑顺序如下:
  1#蜗壳腰部→3#蜗壳腰部→2#蜗壳腰部→1#蜗壳顶部→3#蜗壳顶部→2#蜗壳顶部
  5.3 仓面清理、准备
  由于一期混凝土层面间隙时间较长,为使一、二期混凝土结合紧密,一期混凝土表面清基处理工作必须认真仔细。一期混擬士中预留的插筋应用钢丝刷或高压风水枪除锈。一期混凝土及支墩混凝土表面未凿毛或凿毛不全面部位先采用人工凿毛,达到石子半露并形成完全粗糙的效果,人工清运浮渣,然后用高压水将混凝土面冲洗干净。二期混凝土层面在终凝后用高压水冲毛。垂直施工缝拆模后人工凿毛。每个仓面开仓前用常压水清洗干净,待浇筑前保持仓面湿润。
  5.4 混凝土浇筑
  开仓后先进行蜗壳外侧常态二级配混凝土浇筑,在蜗壳底部及外侧形成台阶,层厚控制在0.4~0.6m,台阶宽度1.0~1.2m,台阶沿蜗壳轴向展开,并逐步向蜗壳底部延伸,控制混凝土面距蜗壳外壁1.0~2.0m。为减小混凝土浇筑对蜗壳产生的上浮力和侧压力,混凝土浇筑上升速度每小时不超过30cm,流态混凝土不超过60cm。振捣人员同时在内、外侧平仓振捣,使外侧混凝土向蜗壳底部延伸,当内侧无法进料时,外侧靠蜗壳外壁部分从仓面蜗壳半径较大侧开始浇筑流态自密实混凝土。座环底部阴角混凝土可从座环上预留的?准150孔进行下料。
  混凝土在平仓后进行振捣,大体积混凝土用?准75插入式振捣器,薄壁结构部位采用?准50软轴插入式振捣器。振捣器不能直接碰撞模板、钢筋和预埋件,以防模板走样和预埋件移位,在预埋件特别是止水片周围应细心振捣,必要时辅以人工捣固密实。振捣时间以混凝土粗骨料不再显著下沉,不出现汽泡、开始泛浆为准,振捣时间为20~30s,振捣器移动的距离以不超过其有效的半径,并插入下层5~10cm,振捣顺序依次进行,方向一致,振动棒快插慢拉,以保证混凝土上下层结合。振捣结束时,必须先关闭振捣棒电源,再将振捣棒取出。座环预留孔待冒浆后结束混凝土浇筑。
  5.5 施工缝处理
  为了加强蜗壳混凝土的整体性,保证蜗壳混凝土质量,对有临时施工分缝处的混凝土进行凿毛处理,并梅花型布置?准16@500mm的插筋。
  5.6 浇筑变形观测
  蜗壳腰线以下混凝土浇筑时,在蜗壳的上下左右方向分别安放了八只千分表,监测蜗壳在水平、垂直方向的位移变形情况,其读数间隔为1h。监测数据表明,混凝土浇筑期间蜗壳位移变形量均在规定的范围以内,且主要反映温差变形情况,说明蜗壳安装精度能够得到保证。
  5.7 混凝土温控措施
  由于蜗壳混凝土结构的几何尺寸较大,混凝土硬化期间的水泥水化过程,会释放大量的水化热使混凝土中心及中部区域产生很高的温度而混凝土的表面和边界受气温的影响,外界气温较低,这样形成较大内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当温差超过一定的限度,其产生的温度应力极易导致混凝土产生裂缝。为此,可采取下列方法进行温控混擬土施工:
  (1)降低混凝土浇筑温度
  ①运输混凝土工具设置隔热遮阳措施,缩短混凝土暴晒时间。
  ②将混凝士浇筑尽量安排在早晚和夜间施工。
  (2)减低混凝土的水化热温升
  ①选用水化热较低的中热水泥。
  ②在满足混凝土浇筑强度、耐久性和和易性的前提下,改善混凝土骨料级配,加优质的的掺合料和外加剂以适当減少单位水泥用量。
  5.8 蝸壳回填灌浆
  蜗壳阴角部位回填灌浆。蜗壳外围混凝土容易脱空部位有蜗壳底部和座环底部。按照设计要求在蜗壳底部铺设灌浆管路灌浆,座环底部利用厂家在座环上预留的灌浆孔进行回填灌浆。蜗壳二期混凝士浇筑完毕后,利用已埋设的管路和座环上预留的灌浆孔进行灌浆;灌浆完毕,混凝土养护期过后采用敲击的办法检查座环、蜗壳灌浆质量,如发现存在“空腔”部位,遵循设计意见,另考虑是否采取钻孔接触灌浆。
  5.9 质量控制措施
  (1)通过优化混凝土配合比措施,混凝土初凝时间控制在12~16个小时,因此,层间不会因混凝土初凝而产生施工冷缝。
  (2)为防止浇筑引起蜗壳变形,需对混凝土布料及振捣加以控制,同时在蜗壳体上设置变形观测点,在浇筑过程中派专人与机电方进行全程跟踪联合观测,发现问题及时反应、处理。
  (3)混凝土振捣时采用小型振捣器振捣,且振捣均匀,避免漏振。
  (4)分层浇筑后,及时对层间结合处进行凿毛后布置插筋,并做好养护工作。
  (5)混凝土浇筑完成,采用土工布进行覆盖,并洒水养护。
  6 厂房蜗壳二期混凝土施工关键技术控制效果分析
  通过在厂房已封顶的情况下对蜗壳二期混凝土施工关键工序入仓方式、浇筑顺序、混凝土选用、混凝土振捣及变形观测研究,并对施工人员进行培训,在实际施工前做好样板试验,混凝土浇筑拆模后,蜗壳二期混凝土成品质量符合设计要求,且已安装的钢蜗壳精度也符合设计要求,成功浇筑了清河电站厂房蜗壳二期混凝土,获得了监理、设计及业主的一致好评。
  7 结束语
  在厂房已封顶的情况下,采用溜槽分角度入仓方式分层、分块浇筑方案是切实可行的,用此方案施工不仅保证质量、节约成本,且达到了预期的目标和效果,值得其它类似水电工程借鉴。
  收稿日期:2018-7-19
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