浅谈灯泡贯流式机组管型座二期混凝土施工质量控制

刘 成 林

（四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川成都 610072）

0 前 言

管型座（壳）为灯泡贯流式水轮机的主要部件，是水轮机、发电机的基础，承受机组大部分的重量。由于管型座二期混凝土施工场地狭窄，水压力、浮力、正反向水推力和发电机扭矩等，预埋件、拉杆、支撑件多，分层多，钢筋密集，对浇筑过程中管型座的变形控制要求高，且腹部不易振捣密实，分层浇筑后层间结合的凿毛、建筑垃圾不易清理。层间结合部位、一期与二期混凝土及二期混凝土与管型座接触部位易漏水，管型座安装后二期混凝土浇筑质量的好坏将直接影响机组的安全运行。因此，灯泡贯流式机组管型座二期混凝土的施工质量就显得尤为重要。

1 工程概况

南欧江一级水电站工程以发电为主，工程等别为一等大（Ⅱ）型工程，主要建筑物（挡水、泄洪和引水发电建筑物）级别为2级，次要建筑物级别为3级，临时建筑物级别为4级。电站装机容量4×45 MW（灯泡贯流式机组），正常蓄水位307.00 m，相应库容0.89×108m3，死水位305.00 m。

管型座为灯泡贯流式水轮机的主要部件，是水轮机、发电机的基础，承受机组大部分的重量，水的压力、浮力、正反向水推力和发电机扭矩等的安装和浇筑质量将直接影响机组正常运行。

2 管型座二期混凝土质量控制方法

为确保管型座二期混凝土浇筑过程质量可控，监理部及承包商共同成立了管型座二期混凝土浇筑质量控制小领导小组，实行24 h混凝土浇筑值班制度，并在每一仓管型座二期混凝土浇筑前对现场作业人员进行安全及技术交底，确保管型座二期混凝土施工质量受控。

（1）督促承包人组织全体作业人员进行详细的安全技术交底，明确每道工序主要施工要点、难点，各工序质量控制要点，并签字留存。

（2）督促承包人在进行管型座二期混凝土浇筑第一层（高程264.5～267.05 m）混凝土浇筑前，在设计对管型座安装加固的基础上，根据现场实际情况用工字钢对管型座进行补充加固，防止管型座二期混凝土浇筑过程管型座的上浮和变形。

（3）管型座加固完成后，测量监理工程师对管型座的最终安装成果进行复测，专业监理工程师对管型座的加固情况进行检查，合格后进入下一道工序。

（4）督促承包人严格按照设计图纸埋设止水条，重点检查止水条的安装质量。

（5）在管型座二期混凝土浇筑前，监理工程师审查混凝土浇筑仓面工艺设计表，包括：埋件位置、混凝土浇筑分层和铺料顺序、浇筑振捣方法、浇筑时间、浇筑层厚度、施工缝处理、浇筑手段、仓面设备、温控措施、养护方法及有关示意图。

（6）检查和落实承包人拌和楼运行情况、砂石骨料准备情况、水平运输方式、垂直运输方式、机械性能等，确保混凝土浇筑的连续性。

（7）监理工程师审核该部位的混凝土浇筑配料单后，通过试验合格，方可进行混凝土浇筑。

（8）督促承包人按照提交的监测方案和厂家的技术要求进行管型座的变形监测，并做好记录。若有异常，应立即停止浇筑工作，并及时采取相应的措施处理。

（9）管型座二期混凝土浇筑完成后，对管型座的变形情况进行一次复测，并与浇筑前的管型座安装数据进行对比，以便分析管型座二期混凝土浇筑后管型座的变形是否超过设计和规范要求，以便在后续机组管型座二期混凝土浇筑过程中持续改进。

3 管型座二期混凝土浇筑工艺研究

3.1 工艺控制流程

管型座安装、加固质量合格→提交管型座二期混凝土浇筑工作面→合理的分层设计→一、二期混凝土施工缝毛面处理→止水安装→钢筋安装→仓面清理→模板安装→变形观测仪器安装、灌浆管埋设→仓面清理→自检报验→监理验收→开仓浇筑。

3.2 合理的分层设计

管型座二期混凝土施工场地狭窄，预埋件、拉杆、支撑件多，钢筋密集，对变形控制要求高，且腹部不易振捣密实。结合厂家提供的《管型座混凝土浇筑顺序图》［1］及现场实际情况，经参建各方讨论，对管型座二期混凝土浇筑进行了合理的分层设计（见图1）。

图1 管型座二期混凝土分层（单位：m）

3.3 合理的混凝土配合比设计

南欧江一级水电站水泥采用琅勃拉邦水泥厂生产的三象牌P.O42.5水泥，粉煤灰为睿昴老挝VKEC粉煤灰厂生产的Ⅱ级（F类）粉煤灰，管型座二期混凝土主要采用C25二级配常态混凝土，塌落度控制在140～160 cm，腹部以下采用高流态的一级配C30混凝土自密式混凝土，塌落度控制在约66～75 mm。管型座二期混凝土施工配合比见表1。

表1 管型座二期混凝土施工主要配合比

3.4 止水安装工艺

考虑到混凝土干缩的特性，一、二期混凝土及二期混凝土与管型座接触部位易漏水，在一、二期混凝土之间增加一道铜止水，并在二期混凝土与管型座接触部位之间增加了膨胀止水条。安装时，将包裹在膨胀止水条外面的隔离纸撕掉，把止水条直接安设在施工缝混凝土表面上，每隔80～120 cm加设一水泥钉，将止水条与混凝土钉牢，以免错位。止水条需要接头时，在将要搭接的两根止水条端头6 cm范围内分别用刀切成斜面或压扁1／2，上下重叠搭接，用手压，使其与混凝土表面紧密接触，再在搭接中部用水泥钉钉在混凝土上或水平错接6 cm以上，错接部位两根止水条间不得有空隙，并用水泥钉分别将错接部位钉在混凝土上。止水条严禁采用对接方式，以免在浇筑混凝土时错位形成“决口”。膨胀橡胶止水条安设完毕，经隐蔽工程验收合格后，揭去止水条表面隔离纸，方可进行下一工序。

3.5 合理的浇筑工艺

现场混凝土采用HL240拌合楼拌制混凝土，罐车运至施工现场，采用泵送混凝土入仓，其间隙时间不能超过初凝时间。浇筑顺序采取从下游至上游通仓薄层水平浇筑［2］，两侧对称下料，下料过程中不得冲及管型座及其支撑件和附件，两侧高差不宜超过30 cm，铺料厚度不能超过50 cm，浇筑速度控制在30 cm／h以内。控制液态混凝土高度不超过60 cm，两侧分层对称振捣，严禁漏振、欠振和过振，不能触及预埋件、支撑、管型座等。管型座腹部不易振捣的部位，现场采用人工缓慢送料，手持木棍绑振捣棒伸入振捣，对管型座底部混凝土振捣后，在接触管型座侧壁待混凝土初凝前，紧贴管壁堆高20～30 cm，形成一个反坡面，以免出现尖角，以保证上层混凝土能良好接触；每层浇筑完成后，及时复测管型座变形位移情况，确保变形在允许范围之内［3］。膨胀止水条的安装和固定质量严格按照设计及规范要求施工，层间凿毛，并用高压风水清理干净，浇筑前摊铺砂浆，确保新老混凝土结合良好。

3.6 加强混凝土浇筑过程中的监测

管型座二期混凝土浇筑最重要的环节是全过程跟踪监测［4］。混凝土浇筑前，完成管型座变形观测设施安装，包括千分表和全站仪观测。千分表安装与浇筑仓号相对独立，专人旁站记录数据和全站仪间隔校核变形情况，对管型座法兰面垂直度、中心位移及高程进行变形监测。观测点布置在管型座周圈的垂直面XY正负方向、45°象限共8个点上，用全站仪、千分表进行监测。全站仪监测每2小时观测一次，千分表指派专人现场看护，当发现管型座测量值有0.1 mm的变化时，即暂停浇筑或在变形相对另一侧进行下料浇筑。工程人员对管型座二期混凝土的变形变化进行监测，及时分析反馈，指导和调整施工方案，确保浇筑过程中的最大变位均控制在限定范围之内。

3.7 合理的接触灌浆工艺

二期混凝土与钢衬接触部位采取接触灌浆，接触灌浆采用预埋可重复式接触灌浆管进行灌浆［5］。灌浆管安装时，必须要与基层面或金属面紧密贴实，并加强灌浆管和导管的保护工作，尤其是在浇混凝土过程中，注意保护灌浆管和导管，如有损坏发生应及时修补或更换，以确保整个灌浆系统的完整性，以便后续灌浆施工顺利。接触灌浆之前，先在灌浆孔旁设置安装变位观测装置，便于灌浆作业过程中进行监测与控制。灌浆使用高速双桶搅拌机拌制浆液，用3SNS-A型灌浆泵灌浆，在灌浆泵和管口设压力表控制灌浆压力，接触灌浆浆液水灰比采用2∶1、1∶1、0.6∶1（或0.5∶1）三个比级。该项目开始灌注水灰比为2∶1的浆液，待排气管出浆后，将浆液水灰比改为1∶1，当排气管排浆达到或接近最大浓度浆液且管口压力或缝面增开度达到设计规定值时，在注入率不大于0.4 L／min，持续20 min后结束灌浆，并对管口进行闭浆（不少于8 h），灌浆结束后，及时对管口进行冲洗。

灌浆结束后，现场采用锤击法和压水试验方法检查灌浆质量是否满足要求。

4 效果评价

老挝南欧江一级水电站管型座二期混凝土浇筑完成后，经复测，其变形量符合设计和规范要求。混凝土浇筑完成3个月后，通过接触和接缝灌浆，4台机组通过近1年的运行，管型座周围二期混凝土未出现任何渗水，且机组振动小，运行状况良好，在国内外同类型的机组型式中，属先进水平。

通过对老挝南欧江一级水电站灯泡贯流式机组管型座二期混凝土施工质量控制分析，证明其质量控制方法、施工工艺是可行的，对类似机组的管型座二期混凝土浇筑，以及混流式机组蜗壳、尾水管等二期混凝土浇筑都有一定的借鉴作用。