錢軍

（向家壩水力發(fā)電廠，四川 宜賓 644612）

1 概述

向家壩水電站右岸地下廠房二期混凝土起始高程為248.5 m，頂部高程為263.21 m。機組蝸殼安裝中心高程255 m，采取彈性墊層的方式埋入混凝土內(nèi)，混凝土標號為C9030，單臺機組二期混凝土方量約為 10 400 m3。

2 施工布置

2.1 蝸殼混凝土澆筑分層及分塊

蝸殼混凝土澆筑總體分為5層施工（見圖1），第一層混凝土分層高程略高于座環(huán)陰角部位，其上分層主要考慮蝸殼和水車室進人廊道的結(jié)構(gòu)分布情況進行，分層高度均不超過3.0 m。具體如下:

第一層：EL248.500 m（EL251.000）～EL253.700 m，高度5.2 m～2.7 m；

第二層：EL253.700m～EL256.500m，高度2.8m；

第三層：EL256.500m～EL259.500m，高度3.0m；

第四層：EL259.500m～EL261.500m，高度2.0m；

第五層：EL261.500m～EL263.210m，高度1.71 m；

單臺機組蝸殼底部第一層分四個象限（Ⅰ～Ⅳ象限），其中Ⅰ、Ⅲ象限為先澆塊，Ⅱ、Ⅳ象限為后澆塊（見圖2），第二層通倉澆筑，其上3～5層分南北2塊，縫間設置拼縫鋼筋，第一層施工過程中對角兩塊同時備倉，連續(xù)澆筑。

2.2 施工交通布置

主廠房上游墻▽273 m布置“之”字形腳手架轉(zhuǎn)梯至機組施工部位，該通道隨著倉位的上升而拆除；南端安裝間與北段混凝土施工廊道布置腳手架轉(zhuǎn)梯至8號、5號機組倉面，各個機組之間設置腳手架小爬梯至機組施工部位。

蝸殼外圍混凝土施工場地狹窄，交通梯道主要利用下料平臺和蝸殼外圍鋼筋做支撐，現(xiàn)場臨時搭設鋼管爬梯，爬梯踏步采用鋼板制做，并設置扶手。

2.3 施工排水布置

蝸殼外圍混凝土施工廢水通過澆筑錐管段混凝土預埋的排水鋼管排至肘管底部，再由尾水系統(tǒng)已有排水設施抽排至洞外，發(fā)電機層混凝土施工完后對排水管作回填灌漿處理。

3 彈性墊層

3.1 彈性墊層的作用

為改善壓力鋼管或鋼蝸殼周圍混凝土的應力狀態(tài)，提高其抗裂安全度。通常采取在壓力鋼管或鋼蝸殼上半圓表面鋪設彈性墊層，人為增大鋼管與混凝土之間的縫隙，使內(nèi)水壓力先由鋼管獨自承擔，當管內(nèi)水壓力達到一定值后，鋼管產(chǎn)生膨脹壓縮墊層，再由墊層將一定的壓力傳遞到外包鋼筋混凝土中。

3.2 向家壩彈性墊層的布置

蝸殼外圍墊層材料為高壓聚乙烯閉孔泡沫板，墊層范圍為Ⅰ、Ⅳ象限內(nèi)的上半圓。泡沫板厚度30 mm，當在鋼蝸殼曲率半徑較小范圍粘貼有困難時，將30 mm厚度分成兩層（即每層15 mm）。

彈性墊層施工前，先將鋼管表面沖洗干凈（無銹、無灰層），并用紗布抹干。在泡沫板面均勻涂抹氯丁膠，等氯丁膠呈不拉絲狀再涂第二次，等到板面二次涂抹的氯丁膠呈不拉絲，且鋼管表面已涂氯丁膠呈不拉絲狀，便將泡沫板與鋼管粘合。貼粘過程中，用木錘敲擊板面，防止泡沫板松動彈出，板縫處用氯丁膠粘合密閉牢固。安裝好的墊層材料在結(jié)合面進行砂光和表面噴涂聚氨酯類防水材料。彈性墊層施工過程中，禁止火源靠近，并在每個施工部位配備1～2臺手持式滅火器。

圖1 蝸殼二期混凝土分層橫剖面圖

圖2 蝸殼二期混凝土第一層分塊示意圖

4 施工主要工序

4.1 施工程序

蝸殼安裝驗收、混凝土縫面處理→蝸殼腰線以下鋼筋安裝→彈性墊層安裝→泵管、溜筒及灌漿管路安裝、冷卻水管安裝、監(jiān)測儀器安裝→蝸殼第1層混凝土澆筑→蝸殼腰線以上鋼筋安裝→蝸殼第2層混凝土澆筑→蝸殼及座環(huán)底部回填灌漿→蝸殼第3層至第5層混凝土澆筑、基礎環(huán)底部回填灌漿。

4.2 主要施工方法

4.2.1 縫面處理

在混凝土澆筑前用高壓水沖毛槍將基巖面或主廠房墻面噴護混凝土的淤積物沖洗干凈，表面松散塊石人工撬挖清除。水平縫面采用高壓水槍沖毛成毛面，粗砂微露。

4.2.2 鋼筋施工

蝸殼鋼筋安裝順序為先里后外，施工順序為：倉面清洗→測量放樣→安裝樣架鋼筋→蝸殼內(nèi)側(cè)鋼筋就位→環(huán)向主筋焊接→接頭驗收→分布筋安裝。

鋼筋先一次安裝至蝸殼腰線后再隨著倉位的上升施工腰線上部的鋼筋。先施工環(huán)向主筋再施工流向分布筋，沿蝸殼流道方向先尾部后進口。安裝時先在蝸殼底部做好鋼筋樣架并固定，然后將加工好的鋼筋分類分批吊運入倉，并根據(jù)現(xiàn)場情況分別擺放就位。在蝸殼支墩之間將鋼筋按設計圖紙連接成型，經(jīng)監(jiān)理驗收后整體推入蝸殼支墩頂部就位且與樣架鋼筋綁扎固定。安裝過程中，需保證鋼筋的保護層厚度滿足設計要求，確?；炷另樌倪M料。為減少焊接工作量，鋼筋主要采用滾軋直螺紋方式連接。

蝸殼與機坑里襯之間的“V”型槽內(nèi)鋼筋相對密集，在鋼筋安裝階段必須間隔預留進人、進料孔，以便混凝土澆筑振搗密實，在混凝土澆筑階段陸續(xù)補焊鋼筋，回填混凝土。

4.2.3 模板施工

模板利用φ48鋼管作橫豎圍令，模板設拉條與內(nèi)支撐，拉條采用φ14拉條，內(nèi)支撐采用φ25鋼筋，拉條間排距按750 mm控制。廊道尖角部位采用5 mm×10 mm方木按照設計邊線切割成斜面后進行安裝。

4.3 混凝土澆筑

4.3.1 蝸殼第一層混凝土澆筑

（1）先澆塊混凝土澆筑

蝸殼混凝土澆筑手段為泵機+溜槽+橋機（輔助），泵送混凝土坍落度160～180 mm，溜槽自卸混凝土坍落度130～150 mm，橋機掛吊罐澆筑混凝土坍落度70～90 mm，泵送自密實混凝土擴散度550～650 mm。在蝸殼座環(huán)陰角處啟動砂漿泵泵送砂漿，砂漿泵配比：水：水泥：砂 =1：2：3.5，砂漿泵泵管管徑64 mm。

混凝土從倉面蝸殼外上游側(cè)開倉平鋪法澆筑，人員在蝸殼內(nèi)、外側(cè)同時振搗，形成外高內(nèi)低，確保蝸殼外側(cè)混凝土擠進蝸殼底部和內(nèi)側(cè)。澆筑到蝸殼底部以上后，采用徑向低泵管繼續(xù)泵送混凝土，施工人員繼續(xù)在蝸殼內(nèi)側(cè)振搗，當陰角處已無法人工振搗時施工人員從封頭模板撤出倉面，啟動高泵管泵送自密實混凝土，蝸殼外側(cè)溜槽和橋機繼續(xù)澆筑蝸殼外側(cè)混凝土。澆筑過程中利用基礎環(huán)上預留的φ125 mm孔對內(nèi)側(cè)進行振搗，當混凝土澆筑至基礎環(huán)環(huán)板頂面，且環(huán)板上孔洞停止冒漿后，用木塞將環(huán)板上的振搗孔封堵，啟動砂漿泵泵送砂漿，由橋機掛吊罐供料，泵送壓力按不大于0.2MPa控制，以確保泵送過程中抬動變形值控制在在機組廠家允許范圍內(nèi)。

（2）后澆塊混凝土澆筑

蝸殼內(nèi)側(cè)（低泵管）和外側(cè)同時開倉，從蝸殼半徑較大側(cè)開倉“坡澆法”澆筑，人員可先進入蝸殼陰角進行振搗，使混凝土料沿蝸殼流向依次將底部覆蓋，施工人員最后從蝸殼半徑較小的部位撤出，同時啟動高泵管泵自密實混凝土，后續(xù)澆筑方式與先澆塊相同。

4.3.2 蝸殼第2～5層混凝土澆筑

第2～5層混凝土采取平鋪法澆筑，溜槽與橋機掛吊罐均澆筑常態(tài)二級混凝土，每澆筑層收倉面與蝸殼交角處做倒角處理?；炷料铝蠒r要防止骨料堆積，及時將堆積的大骨料分散開來。

4.4 混凝土溫控措施

4.4.1 通水冷卻

倉內(nèi)冷卻水管間距按照1.5×1.5 m布置（蝸殼第一層采用自密實混凝土時加密至1 m×1 m），采用φ32PE管，呈蛇形布置，每倉第1層水管鋪設于施工縫面，層間距按1.5 m控制，中上部的冷卻水管采用鉛絲牢固綁扎在操作架管上，水管距邊1.5 m左右。單組水管總長應不超過250 m。水管開倉前及澆筑過程中均應進行通水檢查，通水壓力0.3～0.4 MPa，發(fā)現(xiàn)漏水現(xiàn)象立即處理。

開倉后，采取個性化方式通水前3～5 d采用25～35 L/min的大流量進行冷卻通水，達到最高溫度后采用15～20 L/min的流量進行冷卻通水（控制降溫幅度每天不超過1℃），確?；炷磷罡邷囟仍谠O計允許范圍內(nèi)。

4～11月通制冷水.，進水溫度≤12℃的，進出水口溫差4～6℃。12月～次年3月通江水冷卻，通水時每天調(diào)換一次進出口方向，在混凝土開倉時即開始通水，悶溫合格后冷卻水管即可回填。

4.4.2 最高溫度及出機口溫度

蝸殼二期混凝土允許最高溫度按照38℃控制；

采用自密實混凝土或配合比中膠凝材料總用量達到330 kg/m3以上的特殊部位按照43℃控制。

蝸殼混凝土出機口溫度按14℃控制。

4.4.3 混凝土澆筑溫度控制

11月～次年3月混凝土采用自然入倉，4～10月采用預冷混凝土，澆筑溫度控制在16℃～18℃。

5 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

在蝸殼陰角開倉前通知機電標單位進行監(jiān)測儀器的安裝，在蝸殼和座環(huán)上安裝監(jiān)測儀器將其水平位移及抬動值控制在設計值允許范圍內(nèi)，混凝土澆筑過程中嚴格控制澆筑上升速度，并根據(jù)監(jiān)測成果及時調(diào)整。圖3、圖4是5號機蝸殼二期混凝土第二象限澆筑時布置的監(jiān)測儀器所反應的座環(huán)徑向及軸向位移。

圖3 5號機蝸殼位移監(jiān)測數(shù)據(jù)-徑向位移(mm)

6 結(jié)語

向家壩水電站右岸地下廠房蝸殼二期混凝土施工在工期緊、強度大、難度高的情況下，充分利用工程特點優(yōu)化施工方案，合理安排施工程序，取得了較好的效果。在蝸殼二期混凝土施工方面取得了寶貴的工程經(jīng)驗，為今后類似工程提供了有益的參考。

[1]張文軍,陳學永,葛 瑤.金安橋水電站廠房蝸殼二期混凝土施工技術(shù)[J].甘肅水利水電技術(shù),2010,46(5).