工程建筑

鲁地拉水电站地下厂房肘管混凝土施工技术

作者: livio 2012-11-14 16:30 评论(0) 浏览(453)
1.工程概述

鲁地拉水电站位于云南省大理州和丽江市的交界处,坝址右岸属大理州宾川县,坝址左岸属丽江市永胜县。电站是以发电为主,兼有水土保持、库区航运、旅游等综合效益的水利水电枢纽工程。电站属大()型一等工程,主要建筑物为1级,次要建筑物为3级。右岸地下厂房安装6360MW水轮发电机组,总装机容量2160MW,多年平均年发电量99.57亿kW.h

地下厂房布置在大坝轴线下游右岸山体内,由主厂房、副厂房和安装间呈“一”字形布置,安装间布置在主厂房右侧,副厂房布置在主厂房左侧。地下厂房总长度为269m,其中安装间长60m,副厂房长16m,主厂房长193m。由上往下依次为:发电机层、母线层、水轮机层、蜗壳层、锥管层和肘管层。相邻两机组中心线之间的距离为31.0m

肘管层混凝土包括肘管支墩、肘管底板、尾水管盘型阀室、排水廊道混凝土等。在肘管混凝土施工中控制重点为肘管底部平段、肘管顶部、肘管非钢衬连接段混凝土和盘型阀室底板混凝土,其中如何保证肘管钢衬底部平段混凝土的密实,并减少或避免对钢衬的破坏,是肘管混凝土施工的难点。在鲁地拉地下厂房肘管钢衬平段混凝土施工过程中采用了自密实混凝土施工,以及采取的肘管温控措施均取得了较好的效果。

2.混凝土施工方案

2.1 施工特点及技术要求

鲁地拉电站肘管层高为14.6m,由椭圆型断面逐渐变为圆形,最大断面为12×8.32m,与尾水管相接段2.5m为混凝土肘管,其余段为钢衬肘管。肘管混凝土标号为C25W6F100,最小衬砌厚度2m。根据设计图纸要求肘管底部约3m范围为二级配混凝土,其余为三级配混凝土,混凝土入仓温度20

肘管混凝土浇筑控制重点为肘管底部平段、肘管顶部、肘管非钢衬连接段混凝土和盘型阀室底板混凝土。考虑到主厂房肘管钢衬底部有大面积平段面积达84 m2多,且钢衬筋板把底部分成多个区,另外肘管底部钢筋密集,又布置有独立支墩,具有入仓较为困难、施工空间狭小、埋件及钢筋量大等特点,因此该部位成为了肘管混凝土施工的死角和盲区。采用常态混凝土由肘管两侧下料,因底部排气困难、混凝土流动性差而难以浇筑密实。因此在鲁地拉电站地下厂房肘管钢衬平段底板混凝土施工中采用了自密实混凝土浇筑。另外由于肘管体型复杂在非钢衬段有外观要求的,因此在该部位采用了新型材竹胶板,竹胶板不但耐潮湿,不易变形,而且混凝土外观质量也好于一般复合板材。

2.2施工程序

鲁地拉电站肘管层混凝土采取了如下程序进行了施工:基础混凝土及肘管支墩(肘管一期混凝土)→排水总管安装→排水总管廊道混凝土回填→肘管安装→盘型阀室安装→肘管钢筋及机电埋件安装→肘管外围混凝土(肘管二期混凝土)。

2.3肘管混凝土分层分块

根据鲁地拉地下厂房混凝土施工相关技术要求和肘管、盘型阀室、锥管安装的需要,同时结合肘管体型,尽量避免肘管分层形成阴角、尖角的情况,避免人为的狭小施工区域为划分原则来进行分层。肘管混凝土共分6层浇筑(EL1098.0~EL1112.6m)详见图1,肘管Ⅰ层为肘管基础及肘管支墩混凝土(一期混凝土),该层主要考虑了肘管安装支墩较多,底板钢筋密集,在满足肘管安装空间需要的前提下将底部钢筋覆盖,因此按60cm层高进行了施工;肘管Ⅱ~Ⅵ为肘管外围混凝土(二期混凝土),Ⅱ层考虑了混凝土浮托力对肘管的影响,因此按280cm层高进行了施工;Ⅲ~Ⅵ层综合考虑了肘管体型,施工工艺等要求,最大层高为380cm。各层通仓一次浇筑。

鲁地拉电站肘管混凝土分层图

1.jpg

 

2.4 自密实混凝土配合比设计

自密实混凝土是靠混凝土自重作用,无需振捣便能均匀密实成型的高性能混凝土,具有良好的流动性、抗离析性和填充性能。

自密实混凝土的设计是根据工程结构部位、钢筋的配筋量、施工方法及其他要求,通过合适的配合比拌制具有优良流动性和粘聚性,能够有效的运输骨料,浇筑时达到自行流动、高效填充和自行密实凝结的效果。

(1)原材料选择。①水泥:采用云南滇西红塔水泥股份有限公司生产的上登牌P.O 42.5普通硅酸盐水泥;②粉煤灰:云南昆明环恒粉煤灰有限责任公司生产的II级粉煤灰;③砂子:采用右岸水电八局砂石料系统生产的中砂,细度模数为2.78;④碎石:采用右岸水电八局砂石料系统生产的机轧碎石,粒径D20;⑤外加剂:采用江苏省博特新材料有限公司生产的JM-II缓凝高效减水剂和GrQ混凝土引气剂。

2)配合比设计。自密实混凝土配合比按照C25F100W6配制。经室内配合比试验,并通过回归分析,最终选定配合比见表1。

1  自密实混凝土生产配合比

设计等级

级配

水胶比

砂率(%)

粉煤灰掺量(%)

减水剂掺量(%)

引气剂掺量(‰)

每立方混凝土材料用量(kg)

强度R28   (Mpa)

水泥

粉煤灰

减水剂

引气剂

小石

C25W6F100

0.47

47

20

1.0

0.07

195

332

83

4.15

0.029

813

917

31.6


 2.5肘管钢衬底板平段混凝土施工

为保证肘管底部平段混凝土的施工质量,在肘管钢衬底部平段开设下料孔(下料孔孔径不小于φ100mm间排距不大于150cm),泵送自密实混凝土。肘管Ⅱ层平段分2个区浇筑,底下1区浇筑常态二级配泵送混凝土,第2区(距肘管底板钢衬060cm范围)浇筑一级配自密实泵送混凝土。1区由肘管两侧均衡下料,要边下料边振捣,振捣时要充分利用所有振捣孔进行振捣,以确保混凝土的密实性。贴近钢衬的2区由底部开设的下料孔采用泵送结合溜槽人工辅助进料,按由低往高逐排浇捣,每排孔先从两侧开始下料,往中部逐孔下料,振捣过程中通过振捣孔观察自密实混凝土的流动分布情况,以便及时调整泵管进料位置,使混凝土均匀上升,当自密实混凝土快接近钢衬底部时,及时封堵,封孔时人工利用铲子进料,并及时辅以振捣。肘管底部预留孔布置及底板平段分区详见图2

肘管底部预留孔及底板平段分区图

2.jpg

肘管底部平段混凝土浇筑完成后,检查、统计该部位混凝土脱空情况,并上报监理,待浇筑完成60天后进行接触灌浆施工。

2.6肘管非钢衬段混凝土施工

肘管非钢衬连接段由于体型复杂,一般采用定型木模施工,先在厂内加工进行预拼装后再运输至现场人工进行组装,以往施工一般在衬板上再贴一层优质胶合板来保证混凝土拆模外观质量,但存在两个缺点:①尺寸较小的曲面无法粘贴胶合板;②渗水较大部位,拆模后,胶合板出现起皮、鼓包的现象,混凝土外观质量较差。故在鲁地拉电站肘管非钢衬段模板采用了竹胶板,厚1.2cm,该部位模板采用5×8cm方木架立,定型钢拱架支撑间距65cm 混凝土浇筑时重点控制好浇筑速度及对称下料两个环节。该部位浇筑完成后外观质量较好。

2.7肘管其它部位混凝土施工

肘管顶部混凝土施工时,由于肘管顶部浇筑层混凝土厚度达1.0m。混凝土浇筑时主要控制浇筑层高及浇筑速度并及时检查肘管内支撑及模板的变形情况。控制肘管顶部每次混凝土浇筑层厚不超过40cm,且混凝土上升速度不超过0.3m/h,尽量保证下层混凝土接近初凝前才进行覆盖。

肘管两侧墙混凝土浇筑时拟控制浇筑速度不超过0.5m/h,且对称下料。为保证肘管内侧混凝土缝面的施工质量和避免集水,在各层肘管混凝土收仓时,应将肘管钢衬附近1.0m范围混凝土浇高约20cm。

鲁地拉电站肘管盘型阀室为埋藏式全钢衬结构,采用整体一次性安装,盘型阀室衬砌混凝土具有空间狭小、钢筋密集、混凝土入仓条件差等特点,为保证盘型室混凝土浇筑质量,在混凝土施工过程中,当底板混凝土无法下料时,混凝土改由从盘型阀室靠岩石侧墙体均匀下料,混凝土浇筑过程中应及时检查盘型阀室的偏移情况,重点控制好混凝土对称下料。

3.温度控制

地下电站肘管混凝土施工一般为大体积衬砌混凝土,施工环境冬暖夏凉,湿度大,混凝土温控条件相对较好。但肘管温控要求相对较高,一般按强约束区标准控制,施工肘管层分层超过2m,就要布设两层冷却水管。因鲁地拉电站肘管混凝土最大层高为3.8m,故在肘管混凝土浇筑中布设了冷却水管,水管采用了φ32mm的PE管,冷却水管水平间距1.5m,垂直间距按1.5m,层与层之间垂直布置,在开仓前预先埋好,并利用12#铅丝与钢筋绑扎固定,冷却水管管口外露长度不小于20cm。每组冷却水管长度在100m左右,混凝土浇筑前应该对安装好的冷却水管进行通水检查,通水压力0.1~0.2MPa,确保连接可靠,不堵塞、不漏水和不改变管路间距。在混凝土浇筑振捣过程中振动棒距离冷却水管10cm以上。混凝土浇筑完成后12小时开始通水,采用天然河水对混凝土进行冷却,通水期间每隔一天改换一次通水方向,通水流量按1.2~1.5m3/h进行控制,前3~5d要特别注意,保持连续通水,混凝土温度与水温之差不宜超过25℃,当混凝土内部温度降至30℃左右后通水结束(约为12~15天)。

另外,鲁地拉电站肘管混凝土温度控制方面还采取了以下手段进行了控制:①尽量选在温度较低时段浇筑混凝土;②尽量采用三级配混凝土浇筑,降低水化热;③采用预冷混凝土施工,控制混凝土入仓温度不大于20℃;④合理配置资源,尽量减少混凝土途中搅拌时间,并定时用冷水冲洗车罐降温;⑤混凝土浇筑收仓后8~18小时,开始洒水养护,且养护到上层混凝土浇筑为止,同时在肘管内壁采用常流水喷洒养护等措施。

从埋设在肘管混凝土内部的测温管显示结果来看,浇筑完成3~5d出现最高温度,最高温度在39.5~42.1℃之间,满足设计要求。

4.小结

鲁地拉电站地下厂房肘管混凝土施工工期紧、难度大、施工条件差,采取合理的配合比,合理的分层、分块,严格的温度控制措施,减少混凝土裂缝产生机率,尤其在肘管钢衬平段采用自密实混凝土施工,以及在体型复杂,外观质量要求较高的部位采用竹胶板施工方面均取得了较好的效果,保证了混凝土施工质量和生产进度,其经验可为复杂条件下肘管期混凝土施工提供借鉴。

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