金安桥水电站厂房混凝土施工技术概要.docx
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金安桥水电站厂房混凝土施工技术概要
第5期2009年5月广东水利水电
GUANGDONGWATERRESOURCESANDHYDROPOWERNo.5May.2009
金安桥水电站厂房混凝土施工技术
文壮强,刘莉蓉
（长江三峡技术经济发展有限公司金安桥监理部,云南丽江674104
摘要:
左岸坝后式厂房是金安桥水电站工程发电的关键项目,其结构复杂、工程量大、施工难度大。
施工单位根据厂房的结构特点和混凝土的施工难点,采用以门/塔机为主、泵送为辅的混凝土施工方案,注重关键部位混凝土施工技术及温控措施,使工程形象和施工质量满足了合同要求。
关键词:
电站厂房;混凝土;施工技术
中图分类号:
TV544文献标识码:
B文章编号:
1008-0112（200905-0051-04
收稿日期:
2009-03-10;修回日期:
2009-03-28
作者简介:
文壮强（1976-,男,本科,工程师,从事水电监理工作。
1工程概述
工程主厂房为坝后地面厂房,体型尺寸为215m34m73m（长宽高,内装4600MW水轮发电机组。
从左至右依次布置安装间、主机段,机组安装高程为12850m,发电机层高程为130325m,机组间距为34m,安装间段长为665m,主机间段长为1485m。
下游水机副厂房共分7层,布置在下游尾水管上方。
尾水检修门为1164m11m。
上游电气副厂房共6层。
主
要工程量见表1。
表1左岸电站厂房主要工程量
项目
土石方开
挖/万m3混凝土/万m3钢筋/万t基础灌浆/万m压力钢管安装/t机组埋件/t机组安装/t数量
2027
64559
2195
3036
49784
4640
19924
2厂房的结构特点与施工难点21混凝土分层分块
左岸电站厂房4#
机组段宽为36m,2#
~3#
机组段宽为34m,1#
机组段宽为445m,每一个机组段中间设1条横缝,将其分为左右两块。
顺水流方向长为615m,
设1条施工纵缝,将其分为主机间和尾水段两部分。
厂房建基面高程为1256m,上下游墙顶高为1329m,共分26层,其中基础及底板部位共2层,尾水管、肘管、锥管部位共10层,蜗壳及发电机部位共7层,发电机层以上墙体共7层。
大体积混凝土部位最小层厚为1m,最大层厚为3m。
主厂房上游墙体厚为27m,下游墙体厚为25m,最大层高为42m。
由于每个机组段中间的横缝及纵缝均为错缝布置,故要求各块混凝土均匀上升,这对施工组织提出了较严格的要求。
22尾水管结构形式
厂房尾水管均为西式结构,自上而下依次分为锥管
段、肘管段和扩散段,在厂房水下混凝土中形成大规模空腔结构。
锥管段、肘管段为钢衬结构,扩散段为钢筋混凝土结构,其中肘管段具有单腔轮廓,空腔最大跨度为247m,相应腔高为581m;扩散段分为2个腔体,单跨为1164m,断面高度向外递增,到出口处为1015m,由于腔体分布,将尾水管扩散段结构分为底板、中墩、边
墩和顶板等结构单元。
1#~4#
机尾水管扩散段底板为整体式结构,厚5~7m;3#
、4#
机尾水管扩散段顶板由预制倒T型梁组合而成,倒T型梁梁高为18m;1#
、2#
机
尾水管扩散段顶板为钢筋混凝土现浇结构,板厚为
18m。
尾水管的上述结构形式给施工带来了很大困难,特别是尾水管扩散段过流面大部分为大型空间异型曲面,其模板的制作、架立工程量及难度均很大。
23机组主要埋件周围均设置二期混凝土
厂房内二期混凝土是满足机电埋件安装工艺要求、保证安装质量的重要措施。
特别是水机埋件安装部位,不但广泛应用二期混凝土,部分位置还设有三期混凝土。
以4#
机组为例,肘管二期混凝土坑为高程为1259~127368m,共分8层浇筑,第1层厚为1738m,第2~8层为12~25m不等;锥管二期混凝土高为
51
482m,分2层浇筑;蜗壳二期混凝土从高程12785~1292m,共分5层浇筑。
二期混凝土的设置一方面占压直线工期,另一方面施工难度较大:
!
二期混凝土坑大部分深而窄,仓面清理及混凝土下料、振捣难度大;∀由于机组埋件先行安装,故必须采取各种措施,限制二期现浇混凝土对埋件的影响,使其安装精度满足厂家要求。
24主厂房上游墙与穿墙钢管整体施工
设计要求穿墙钢管与墙体混凝土之间形成整体结构,即在引水压力钢管下平段安装后再浇筑墙体混凝土,而不在墙体上预留孔洞。
其施工难点在于:
!
该部位压力钢管安装工期较长,加之由不同标段的承建单位施工,存在一个进度配合问题,故上游墙的进度将受不同程度的限制;∀钢管底部第一层墙体混凝土浇筑困难。
压力钢管直径为10m,其底部空间狭小,既要保证混凝土的密实性,又要保证钢管在混凝土浇筑过程中不发生超标准位移,难度很大。
25主厂房上下游墙留设阴牛腿
为减少首台机组座环、蜗壳吊装环节,保证门/塔机用于混凝土浇筑的时间,以便将4#机座环、蜗壳吊装全部改用桥机完成,本工程采取在安装间和4#机上下游墙上留设阴牛腿,以保证安装间和4#机上下游墙在座环吊装前优先浇筑完成,尽早完成桥机安装,以便座环在安装间完成拼装后整体吊装至机坑。
26下游副厂房与主厂房下游墙分开浇筑
下游副厂房为混凝土框架结构,模板、承重排架搭设工程量大、耗时长,且上层楼板须待下层楼板混凝土龄期达到设计龄期后方可浇筑施工,施工进度不易保证。
另外,主厂房下游墙也要尽快上升以形成桥机安装的工作面,保证座环等水轮机部件按时吊装至机坑。
为解决以上问题,本工程采用在主厂房下游墙靠下游副厂房一侧留设阴牛腿,以消除施工进度方面带来的不利影响。
27厂坝联合受力
厂房与大坝联合受力是提高大坝抗滑稳定性的一项重要措施。
即在厂房基础大体积混凝土（高程在12785m以下与大坝之间进行接缝灌浆,以实现厂坝联合受力。
为此,在厂房基础混凝土内设置了基础排水及接触灌浆廊道,以方便施工。
28主厂房上下游墙联合受力
发电机组的转子吊装单元重量大,在转子吊运处于最不利工况时,须将桥机轨顶位移控制在规范允许的10mm以内,而主厂房上游墙刚度相对较小,故采用钢网架屋顶将上下游墙联为一体,形成上下游墙联合受力,以便减小桥机轨顶变位,并改善厂房结构的抗震性能。
29尾水平台现浇改预制
为加快尾水平台的施工进度,尽早形成尾水启闭机安装工作面,为保证下一步尾水启闭机及闸门安装工期,本工程将尾水平台梁板整体现浇改为预制加现浇（梁板底部现浇上部预制的叠梁方案。
3混凝土施工方案
针对金安桥电站厂房工程的施工特点,经深入的研究、优化工作,选择以M900塔机、MQ900门机及MQ600门机为主、泵送为辅的施工方案。
这主要是考虑以下因素:
!
厂房混凝土施工的最高月强度为25万m3/月;∀厂房机组埋件多、重量大,钢筋和模板量也较大,施工设备必须有较强的吊装能力;#受相邻标段承建单位不能按时提供厂房上游1297m高程平台的影响,施工起重设备只能布置在厂房下游一线,厂房施工前期对门/塔机的使用需求量高。
4关键部位混凝土施工技术
41高温季节浇筑基础约束区混凝土
由于受开挖等前序施工项目的影响,加之厂房基础混凝土量大、工期紧,且主导施工设备有个逐渐形成的过程,部分基础约束区混凝土延至夏天高温季节浇筑,混凝土温控防裂难度很大:
厂房混凝土以三级配C2820W8F100为主,混凝土抗冻及抗渗指标高,水泥用量达248kg/m3,其水泥水化热温升高;仓面形状不规则、钢筋较多,制冷水机组未形成,对混凝土最高温度的控制极为不利。
采取的主要温控措施为:
!
优选混凝土配合比,厂房混凝土基本固定使用丽江永保中热425R水泥,减少水泥用量（水泥用量优化为176kg/m3,降低水化热,对温控有利;夏季施工时,将粉煤灰掺量由20%增至30%,以尽量减少水泥用量;∀加强拌和楼的定期检修与日常维护工作,使拌和楼特别是制冷、制冰系统始终处于良好状态,保证混凝土出机口温度为7∃;#加强预冷混凝土在运输及浇筑过程中的保温工作,使浇筑温度不超过17∃,并且在运输时,对车辆、吊罐进行适当遮阳保温;浇筑过程中采用仓面喷雾,尽量降低环境温度;对浇完的混凝土则及时覆盖保温被,以避免阳光直射;%在仓内布设两层冷却水管,冷却水管间距为15m,每根冷却水管长度控制在300m以内,在制冷机组尚未形成前通自然水或河水,并每24h更换通水方向,以降低新浇砼初期水化热;&对新浇混凝土及时进行长流水养护,一方面可使混凝土加速散热,另一
52
2009年5月第5期文壮强,等:
金安桥水电站厂房混凝土施工技术No.5May.2009
方面可有效防止混凝土表面产生干缩裂纹;∋尽量利用低温时段多浇混凝土,一方面提高混凝土入仓强度,尽量缩短浇筑时间,另一方面控制混凝土的开仓时间,即白天气温高,上午10点至下午5点之间一般不新开混凝土仓号,尽量利用夜间浇筑。
通过采取上述温控措施,可基本将混凝土的最高温度控制在设计要求的395∃以内。
42机组埋件二期混凝土
机组埋件二期混凝土的施工,一是要保证混凝土的密实性;二是要避免二期混凝土浇筑时对已安装好的埋件产生不良变形等影响。
现结合这2点要求,以肘管二期混凝土浇筑为例,介绍二期混凝土的施工措施。
1浇筑分层。
肘管第一层采用在肘管底部开孔下料,孔径为200mm,孔距为3m。
由于肘管底部平段范围大,混凝土浇筑时,流动距离太大且易造成骨料分离严重,故在下料时由2台HBT60泵机从肘管底部两侧同时下料,逐步向内推进。
泵管终端接漏斗,漏斗下端口伸入至下料口下部约5~10cm。
第1层下部约1m采用二级配泵送混凝土,上部50~738cm钢筋密集处采用一级配泵送混凝土。
肘管第二~四层采用二级配泵送混凝土,下料时由2台HBT60泵机从肘管外部两侧对称下料,两侧混凝土面高差不大于50cm,控制下料高度不大于2m,否则在泵管下部悬挂溜筒,溜筒间距按5m布设。
肘管第五~八层采用二、三级配常态混凝土施工,肘管上游侧及两侧空间狭小区域需挂接漏斗及溜筒（按5m间距布设,挂料斗部位砼级配为二级配,避免骨料分离。
肘管下游侧采用塔机配3m3罐入仓,由于块体体积较大,采取MQ900配合M900塔机联合入仓。
2控制混凝土浇筑速度并均匀下料。
采用平铺法浇筑,为了避免混凝土浇筑过快造成肘管变形,控制下料层坯厚度不大于30cm,每坯层上升速度不少于1h。
砼振捣采用100硬轴振捣器和50软轴振捣器配合使用,底部振捣应充分利用已开下料孔。
初次振捣40min以后进行复振,以排除气泡。
3每个浇筑层完成后,层间间歇为3~5d,以便混凝土充分散热。
4充分振捣,保证混凝土密实性。
由于肘管钢衬带有肋板及锚钩,环向钢筋的间距也较密,为了充分保证混凝土的密实性,在混凝土浇筑过程中需在底部模板上开观察孔,随时关注底部混凝土密实情况。
同时,还需在浇筑过程中用小锤不断对钢衬进行敲击检查,通过声音效果判断所浇混凝土的密实性。
5肘管变形监测。
在第1~2层混凝土浇筑期间,在钢衬上口的上下左右方向分别安放了4只千分表,监测钢衬在水平、垂直方向的位移变形情况,其读数间隔为1h。
监测数据表明,混凝土浇筑期间钢衬位移变形量均在15mm以内,且主要反映温差变形情况,说明钢衬安装精度能够得到保证。
其它机组埋件二期混凝土的施工也各有特点,应视具体情况采取相应的措施。
如在蜗壳底部二期混凝土浇筑中,由于蜗壳与座环之间存在较大的倒角,并形成一个密封空间,即使采用泵送混凝土进行有压回填,也不可避免地会因排气不畅而出现混凝土不密实的现象,为此,针对这些部位设置了多套灌浆系统,以保证混凝土的密实性。
43厂房结构混凝土
厂房的墙体、板梁柱及支墩混凝土均为结构混凝土,必须掌握其施工技术。
1墙体混凝土浇筑方法
!
层厚一般不超过3m,采用平铺法浇筑,铺料厚度控制在50cm以内,浇筑速度控制不超过15m/班;∀充分振捣,一方面保证混凝土的密实性,另一方面避免墙面出现气泡;浇筑过程中注意保护钢筋、预埋管件及模板预埋锚锥等;#收仓面高程标注准确,严格控制,以保证施工缝水平线整齐一致;%施工中随时监测模板位移、变形情况,及时校正。
2主厂房上游墙穿墙钢管外包混凝土施工要点
!
处理好钢管外围环筋与钢管支撑之间的关系,两者存在矛盾时,钢筋避让支撑;∀钢管底部混凝土采用泵送高流态混凝土对称浇筑,混凝土先从一侧进入,尽量浇至另一侧,以防止底部脱空;#在墙体内侧模板上开孔,进行人工补料和振捣,保证混凝土的密实性。
5结语
截止2009年2月底,厂房共浇筑混凝土43万m3,从已施工的混凝土进度及质量情况看,可得到以下初步结论:
1以门/塔机为主、泵送为辅的施工方案能满足厂房混凝土及机组埋件的施工要求。
目前,主要工程形象基本上满足合同要求,比较关键的4#机组段的发电机层也于2008年9月底全部形成,为机组大型埋件的吊装创造了较好的条件。
22007年夏天高温季节浇筑了大量基础约束区混凝土,由于温控措施得力,其混凝土最高温度基本满足设计要求,经一个冬季的考验,未出现基础贯穿性裂缝,表面裂缝的数量也较少,在控制指标范围之内。
3在已进行的肘管、锥管、蜗壳二期混凝土回填施
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工中,措施恰当,未对机组埋件的安装精度造成不良影响。
4混凝土施工中也暴露出一些问题,需要进一步改进、提高,主要体现在:
!
1#~4#机肘管二期混凝土在钢衬底部存在局部脱空,需进行回填和接缝灌浆处理,说明边角混凝土的质量还有待进一步加强。
∀4#机座环阴角部位混凝土回填存在局部脱空,需进行回填灌浆处理,说明泵管的布设位置须进一步优化,混凝土浇筑振捣须进一步加强。
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3蒸发
根据该站1969~2005年的资料统计,多年平均年蒸发量为10890mm,年最大蒸发量为17184mm（1980年,年最小蒸发量为8369mm（1997年。
多年月最大蒸发量为2026mm（198007,多年月最小蒸发量为291mm（199802。
4径流
螺河流域多年平均年径流量为1882亿m3,多年平均年径流深为17201mm,径流系数为085,径流系数相对偏大,其主要原因为面平均雨量误差以及有些年份测验误差所致。
41径流的年内分配
螺河流域径流受降水条件、自然地理特征的影响,年内分配极不均匀。
连续最大4个月径流量集中在6~9月,占年径流量的647%,与连续最大4个月降水量（5~8月占全年的626%相对应,5月降水量比9月降水量占全年比重高12%,但连续最大4月径流量集中在6~9月,其主要原因是5月份前期土壤未充分湿润,产流相对较少所致,是合理的。
连续最大2个月径流量出现在6~7月,与6~7月台风暴雨相对应,也是合理的。
详见表2。
表2螺河流域多年平均径流量年内分配
项目
月份
123456789101112
年径流量
/亿m3
径流量/亿m30430400560981823253153162611190710591882百分比/%23213052971731671681396338311000
42径流的年际变化
螺河流域径流的年际变化比较明显,流域多年平均径流量为1882亿m3,最大年径流量为3170亿m3（1997年,最小年径流量为771亿m3（1963年,年际极值比为41,年径流量变差系数Cv值为028。
径流量的年际变化与降雨量的年际变化相一致。
详见表3。
表3螺河流域不同年代径流量丰枯变化情况
多年平均径流量/亿m3
1956~1959年1960~1969年1970~1979年1980~1989年1990~1999年2000~2005年
径流量
/亿m3
距平
/%
丰枯
程度
径流量
/亿m3
距平
/%
丰枯
程度
径流量
/亿m3
距平
/%
丰枯
程度
径流量
/亿m3
距平
/%
丰枯
程度
径流量
/亿m3
距平
/%
丰枯
程度
径流量
/亿m3
距平
/%
丰枯
程度
18821862-11平1650-124枯195237平1853-15平2132133丰1800-44平
5结语
螺河流域地处粤东沿海地区,地型地貌复杂。
由于螺河为粤东诸小河之一,对于其水文特征相对介绍较少,因此,研究其水文特征变化规律,对于当地水资源综合开发利用、合理配置很有意义。
参考文献:
[1]曹之桦.水文统计学[M].北京:
水利电力出版社,1985.
[2]水利部水利司.水文测验手册[M].北京:
水利出版社,
1980.
[3]水文资料整编规范[S].北京:
中国水利水电出版社,2000.
（本文责任编辑马克俊
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