三峡工程左岸厂房蜗壳二期砼施工方案优化

三峡工程左岸厂房蜗壳二期砼施工方案优化（中国水利水电第七工程局成都611730）邵珠玉李庆云摘要：三峡工程左岸厂房总装机14×70万Kw。其主机蜗壳二期混凝土施工存在施工工期紧，浇筑蜗壳阴角混凝土难度大等问题。本文通过具体实例，针对施工中产生的问题，认真研究，制定出优化方案，使蜗壳二期混凝土按要求顺利完成。关键词；三峡工程；蜗壳；二期混凝土；保压：施工方案；优化1概述三峡工程采用坝后式厂房，有左、右岸两组厂房。共安装26台水轮发电机组。左岸厂房全长643.7m，含三个安装间，安装11台套水轮发电机组。单机沿坝轴线方向长38.3m，顺水流方向长34.8m，水轮机为混流式，机组单机容量70万Kw。2主厂房蜗壳埋入方案的确定2．1保压浇筑方案三峡水电站蜗壳按《招标文件》为蜗壳外包软垫层埋入方案回填，后改用蜗壳水压试验并保压浇筑蜗壳外围砼方案，在蜗壳浇筑砼时对其内的水温进行控制。采用保压浇筑方式形成的蜗壳外围砼结构其形成过程以及工作原理是：在安装好的蜗壳进口焊接上闷头咀及在座环内侧装上密封环，使蜗壳成为一个密封的压力容器，并充水加压使蜗壳产生一定的变形。这时，在维持一定内水压力的情况下进行外围砼浇筑。在浇筑完最后一仓砼一个星期后放水卸压，卸压后蜗壳与砼之间产生间隙。这个间隙的大小和形状主要随着保压时的内水压力，蜗壳的边界条件，约束条件，保压浇筑砼时的水温，环境温度以及气候条件等因素的不同而不同。三峡水电站保压水头定为70m，主要是应机组制造商的要求，由于保压水头偏低，钢蜗壳不能发挥其优良的抗拉性能致使蜗壳外围砼的配筋量较招标文件增加了不少，增加了施工难度。保压水温也是影响外围砼结构与蜗壳之间间隙大小的一个因素。在蜗壳保压浇筑施工期间，由于要经历4个月的时间，而且大部分在冬季，冬季天然河床平均水温太低而使得蜗壳变形太小，蜗壳与砼之间的间隙太小，使得在夏季高水温条件下运行时，蜗壳外围结构承担过大的内水压力，超过其超载能力。因此必须将冬季保压水温提高并维持在20℃左右，使得在四个月的施工期内，保证蜗壳的变形与三峡河道多年平均水温条件下产生的变形相当，确保砼结构的安全，同时也使蜗壳与砼结构在绝大多数运行情况下是贴紧的。相反，夏季天然河床平均水温较高，周围环境温度也较高，蜗壳变形较大，此时浇筑的砼结构与蜗壳之间的间隙比较大，在冬季运行时仍有可能蜗壳的一些区域与砼结构之问的间隙量偏大。对于这种情况，有两种方法可以解决：①将夏季保压降低并维持在20c左右；②降低保压水头，从节省运行成本来说降低保压水头更经济一些，6＃机即采用这种方式。保压水头的确定，根据设计中位理论计算与实验模拟提供。2.2蜗壳二期回填主要施工工艺流程(以ALSTOM机组为例)窝壳安装第一批支墩顶部刚性垫拆除安装座环底部钢筋、支墩顶部钢筋第二批支墩顶部刚性垫拆除第二批支墩顶部浇筑导流板安装座环底部、窝壳底部灌浆管埋设窝壳闷头安装机坑里衬安装窝壳充水加压窝壳加压、温控设备安装座环底部砼泵管布置及支模基础环与椎管间环形缝焊接窝壳底部一、二层砼浇筑、座环底部砼浇筑窝壳底部压力回填灌浆保压混凝土浇筑60天后基础环下二期砼灌浆窝壳卸压前20天基础环下二期砼二次灌浆保压浇筑结束后7天卸压拆除闷头安装、焊接凑和节第一批支墩顶部浇筑三期回填2.3施工组织优化由于设计方案的变更，打压闷头布置在主厂房内，保压、保温设备的安装与调试、闷头的安装与拆除、凑合节的安装都影响了蜗壳回填直线工期，使得混凝土浇筑工期较原工期缩短了近两个多月的时间。因此，为能按期向安装单位交面，必须采取一定的措施，加快蜗壳保温保压混凝土浇筑的施工进度，经向业主提出申请，征得设汁单位的同意，主要采取了以下措施：(1)缩短支墩顶部混凝土的等强龄期。支墩顶部改用350#混凝土，第一批支墩的等强龄期由15天缩短为7天；第二批支墩顶部砼等强由28天缩短为15天。(2)调整浇筑层厚，按原设计分层施工，层厚较薄加之蜗壳尺寸较大，人为又增加了许多阴角，使浇筑、灌浆困难加大。针对蜗壳底部复杂的形状，对浇筑分层进行了调整，由原来的1～2.5m，增加到2.5～4m(如图①、图②)。对砼温度进行严格控制，浇筑温度低温季节11～3月份采用常态砼，4～10月份采用7℃制冷砼。主要使用三级配浇筑。由于层厚的加大，砼散热困难，为防止砼因掺粉煤灰及外加剂后水化速度减缓，浇筑层砼向下层砼传热较高，下层砼难以通过新浇砼向顶面散热等原因形成比问歇期内最高温度更高的温度(第二高峰值)，在每个仓号内布置1.5×2.0m或2.0×1.5m(水平间距×垂直间距)的￠25冷却水管。层厚小于2.5m时，底层布置一层；层厚大于2.5m时，底层和中间各布置一层。11～3月采用江水，4～10月份采用6～8℃制冷水，单根流挝10～20L／min。从实际测温情况来看，均低于设计最高温度，满足质量要求。(3)调整灌浆时间，按原设计，蜗壳底部，蜗壳阴角部位(共三层)每浇完一层，灌浆一次，且需等强7天。并层浇筑后，大大节约了工期。2.4回填施工方案的确定三峡机组蜗壳尺寸较大，进口直径为12.4m，钢筋网层数多且密集。阴角部位施工空间狭窄，(上部顶端宽度仅为40cm，高度150cm)。整个蜗壳回填分为以机组中心为界的四块进行浇筑，经过调整后的施工难点为第一层浇筑，即蜗壳底部一期砼面至▽54.00。图1原设计分层图2调整后分层如何将蜗壳阴角部位浇满，各参建单位事先经过多次商讨，最后决定采用泵压送方式。由于布置于蜗壳及座环底部的马鞍形支墩呈径向布置共14～16根，加大了入仓和振捣的难度又使得泵管布设困难，且锥管外壁至支墩内侧钢筋网间空腔较大。一台泵无法满足强度要求。故需设两套管路，由两台泵车供料。一套沿支墩向径向布置，主干管浇支墩外侧弧形布置。末端伸至蜗壳阴角部位。另一套沿座环下面环向布置。随浇筑而向后退出。浇筑方向以顺时针为主。当人无法站立振捣时，可利用座环上预留的￠125孔进行振捣。通过座环排气孔观察，当所有的排气孔全部冒浆时，证明浇筑密实,阴角部位用泵压实为主，后期灌浆补强。优良的砼配合比，是使砼能顺利进行的浇筑的保证，本次所用泵送泵采用二级配，坍落度16～28cm，砂率≥40～50％，选用JM一Ⅱ减水剂，DH9s引气剂，施工效果良好。泵车一台布置于主厂房下游两侧的空档处，另一台可布置于相邻机组。蜗壳中心线以外可采用吊罐卸料至溜筒或BOX系统入仓。2.5灌浆管路的布置及注意事项由于蜗壳底部第一层回填采用泵送砼，塌落度较大，砼有一定的收缩性，且蜗壳底部空间很小，在振捣困难的地方易产生空腔。因此在蜗壳底部、阴角部位均布设灌浆管，座环底部利用制造商预留的￠125振捣孔进行灌浆。灌浆材料选用525#中热水泥；纯水泥浆采用05：1一个比级；灌浆压力为0.2～0.25MPa；同一高程下的回填灌浆次序从下游端向两边逐渐推进，先灌外侧孔,后灌内侧孔，以相邻的孔作为排气和回浆孔，相邻孔出浓浆(与进浆比重相近)封闭出浆孔；在规定的设计压力下，灌浆孔停止吸浆，延续灌注20min后结束灌浆。3保温、保压系统(1)加压系统含空封环、闷头，高位膨胀水箱，补水箱，以及相应的配套管路。三峡工程采用70m保压水头，保压可长达半年之久。经比较设置加压泵及高位水箱两种方案，采用高位膨胀水箱的方法。采用这种方式可使水在热膨胀时自动溢流，水渗漏后可自动补压，能够保持压力稳定，且比较经济，无运动部件，可靠性高。高位膨胀水箱可在▽120栈桥上搭设支撑架管安装，管路系统沿大坝斜面设置，经压力钢管预留洞进人主厂房，接在加热循环管路上，详见图3。图3蜗壳保温保压管路布置示意图(2)加温系统：每台机组配置两台承压式1Mw电锅炉(一台备用)，管道泵两台，温度计及配套阀门等。循环管路为单管循环系统，整个蜗壳内水容量为4000m3。左右，浇筑期间水温加热并维持在16～22℃之间。(3)保温保压系统为一整套密封系统，所以在密封环的安装，闷头的焊接管路的安装与焊接等方而必须严把质量关，一旦充水加压后漏水将对工期产生较大影响。4结语蜗壳二期砼的施工方案，经过5＃机及其它机组的实际应用证明是切实可行的，用此方案施工不仅节约了工期、保证了质量，面且达到了预期的目标和效果，值得其它水电工程借鉴。作者简介邵珠玉（-1963）男河南夏邑工程师水电七局副分局长李庆云（-1954）男山东肥城高级工程师水电七局技术中心副主任