任 志 民

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610213)

1 概 述

巴基斯坦卡洛特水電站位于印度河支流吉拉姆河(Jhelum)上，是該河段水電梯級(jí)規(guī)劃5個(gè)梯級(jí)電站中的第4級(jí)，是“一帶一路”和“中巴經(jīng)濟(jì)走廊”首個(gè)水電大型投資建設(shè)項(xiàng)目。工程的開(kāi)發(fā)任務(wù)為發(fā)電，電站裝機(jī)容量為720 MW(4臺(tái)、單機(jī)容量為180 MW的混流式機(jī)組)，多年平均年發(fā)電量約32.1億kW·h。樞紐建筑物主要由瀝青心墻堆石壩、溢流道、導(dǎo)流洞和引水發(fā)電系統(tǒng)等組成，最大壩高95.5 m。項(xiàng)目采用“建設(shè)-經(jīng)營(yíng)-轉(zhuǎn)讓”(BOT)方式投資建設(shè)，由中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)負(fù)責(zé)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，運(yùn)營(yíng)期為30 a，到期后無(wú)償轉(zhuǎn)讓給巴基斯坦政府[1]。

廠房主機(jī)間尺寸為160.9 m×27 m×60.5m(長(zhǎng)×寬×高)。廠房蝸殼及發(fā)電機(jī)層二期混凝土高程為377～398.5 m，其中高程377～391 m為蝸殼水輪機(jī)層，高程391～398.5 m為發(fā)電機(jī)層，總澆筑層高21.5 m。單臺(tái)機(jī)蝸殼共36節(jié)，二期混凝土澆筑量為6 500 m3，鋼筋650 t。主要施工難點(diǎn)：蝸殼外包鋼筋復(fù)雜、量大；蝸殼陰角部位體型復(fù)雜、空間狹窄、鋼筋密集、埋管多，混凝土入倉(cāng)振搗困難；混凝土澆筑過(guò)程中座環(huán)抬動(dòng)和位移、蝸殼偏移控制精度高；蝸殼外側(cè)大體積及底部和陰角處采用高流態(tài)自密實(shí)混凝土溫控防裂要求高。同時(shí)，受疫情影響，為保證發(fā)電目標(biāo)，施工工期需由原先的180 d壓縮至130 d。因此，能否實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、快速施工是該工程的難點(diǎn)和關(guān)鍵。

2 施工分層與分塊

根據(jù)蝸殼、座環(huán)生產(chǎn)廠家圖紙要求，水輪機(jī)層的混凝土施工分層高度建議以1.2 m為宜，澆筑速度小于0.3 m/h，與蝸殼接觸的液態(tài)混凝土厚度小于0.6 m[2]。這樣的分層澆筑方式雖然有效防止了座環(huán)和蝸殼抬動(dòng)、偏移，但也存在第一層澆筑后蝸殼陰角區(qū)很難再進(jìn)行入倉(cāng)澆筑、后期灌漿量較大且工期長(zhǎng)的問(wèn)題。對(duì)此，項(xiàng)目部通過(guò)深入分析研究，認(rèn)為防止座環(huán)、蝸殼抬動(dòng)的主要因素指標(biāo)是滿足澆筑速度小于0.3 m/h，與蝸殼接觸的液態(tài)混凝土厚度小于0.6 m，故對(duì)施工分層高度進(jìn)行了以下優(yōu)化調(diào)整：第一層即將整個(gè)陰角區(qū)澆滿，澆筑至座環(huán)頂部高程，最大澆筑高度為3.12 m；同時(shí)，第一層分四個(gè)象限4塊澆筑；水輪機(jī)層分5層澆筑完成，發(fā)電機(jī)層分3層澆筑完成[3]。蝸殼、發(fā)電機(jī)層二期混凝土分層情況見(jiàn)圖1，蝸殼二期混凝土第1層分塊情況(分4個(gè)象限)見(jiàn)圖2。

圖1 蝸殼、發(fā)電機(jī)層二期混凝土分層圖

3 施工程序

單臺(tái)機(jī)蝸殼、發(fā)電機(jī)層二期混凝土施工程序?yàn)椋何仛ぐ惭b完成并通過(guò)驗(yàn)收→蝸殼外包鋼筋安裝至腰線→灌漿、監(jiān)測(cè)、溫控系統(tǒng)預(yù)埋→第1層第Ⅰ象限澆筑→第1層第Ⅲ象限澆筑→第1層第Ⅳ象限澆筑→第1層第Ⅱ象限澆筑→彈性墊層粘貼/蝸殼層鋼筋安裝完成/基坑里襯安裝→第2層澆筑→第2層至第5層澆筑(水輪機(jī)層完成)→發(fā)電機(jī)層鋼筋安裝→定子等機(jī)電埋件安裝→發(fā)電機(jī)層第1～3層澆筑。

4 預(yù)埋件安裝

蝸殼層混凝土澆筑的土建預(yù)埋件主要包括：陰角區(qū)入倉(cāng)泵管、底部接觸灌漿管路、溫控冷卻水管、彈性墊層等，特別是第一層分象限澆筑最復(fù)雜、難度最高。

4.1 陰角區(qū)入倉(cāng)泵管

當(dāng)混凝土澆筑至即將接觸蝸殼時(shí)，陰角區(qū)需要采用預(yù)埋泵管入倉(cāng)澆筑高流態(tài)自密實(shí)混凝土。泵管由環(huán)向主泵管和徑向高低泵管組成，管徑為φ150 mm。環(huán)向主泵管布置在蝸殼外側(cè)倉(cāng)位線以上，徑向高低泵管穿過(guò)蝸殼底部延伸至蝸殼陰角部位(不拆除)。每個(gè)象限布置2根徑向高低泵管(2高2低)，其中低泵管用于蝸殼內(nèi)側(cè)底部以下大面積混凝土澆筑，高泵管用于蝸殼陰角部位混凝土澆筑。蝸殼第1層澆筑徑向泵管布置情況見(jiàn)圖3。

圖3 蝸殼第1層澆筑徑向泵管布置圖

4.2 灌漿排氣管路

蝸殼、座環(huán)接觸灌漿采用在鋼襯底部拔管成孔與灌漿盒配合形成2套灌漿系統(tǒng)的方式進(jìn)行灌漿，主灌漿管采用φ25 mm的PVC管，拔管采用φ20 mm的塑料軟管，拔管與主灌漿管采用φ25 mm的正三通相連，主灌漿管均通過(guò)基礎(chǔ)環(huán)上φ150～125 mm的孔引至座環(huán)內(nèi)以便后期灌漿。主灌漿管與拔管均采用φ8 mm圓鋼做成卡環(huán)點(diǎn)焊在蝸殼的加筋板上。主灌漿管卡環(huán)必需卡緊，拔管卡環(huán)需適當(dāng)預(yù)留一定的富裕度，拔管與主灌漿管的連接既要保證澆筑混凝土?xí)r不進(jìn)漿，又要保證拔管時(shí)能夠拔出，可采用電工膠布纏繞密封[4]。

4.3 冷卻水管

冷卻水管主要預(yù)埋在蝸殼第1～5層大體積混凝土澆筑中，采用φ32 mm×2 mm的HDPE管，按照1 m×1 m×1.5 m(高度方向)的方式布置，單根管道的長(zhǎng)度不大于150 m，將進(jìn)出口端分別引出至倉(cāng)號(hào)外以供混凝土澆筑過(guò)程中或后期混凝土溫度上升期通水冷卻。同時(shí)，每倉(cāng)預(yù)埋2～3支溫度計(jì)，其中結(jié)構(gòu)中間區(qū)域和自密實(shí)混凝土區(qū)域最少需布置1支。

4.4 彈性墊層

對(duì)于蝸殼腰線以上區(qū)域表面需粘貼一層3～12 mm厚、L-600型高壓聚乙烯材料彈性墊層，其施工工藝要點(diǎn)：將閉孔泡沫板表面及蝸殼表面清洗干凈；膠桶搖晃后開(kāi)封，將膠倒入干凈的容器并攪勻；在彈性墊層粘貼面和墊層對(duì)應(yīng)面積的鋼板表面均勻涂一層膠，涂膠后放置3～10 min，手蘸膠面呈長(zhǎng)絲狀時(shí)即可粘合；粘貼時(shí)一端靠緊已貼墊層，先將1/5表面接觸并施壓，用橡膠榔頭向另一端有序敲擊逐步壓合以排除貼合面的空氣，壓合后施加接觸壓力5～10 min(可站人施壓)即可粘合；所有墊層相互結(jié)合的端面(即四周拼縫處)均應(yīng)涂膠粘合；墊層應(yīng)錯(cuò)縫粘貼；墊層粘貼完畢，在所有的表面接縫處刷膠(粘貼膠)填縫[5]。

彈性墊層安裝完畢進(jìn)行蝸殼上半部分鋼筋的安裝，鋼筋安裝過(guò)程須采取有效措施對(duì)彈性墊層進(jìn)行保護(hù)；對(duì)蝸殼上半部分的鋼筋設(shè)置支撐鋼筋，在支撐鋼筋與墊層接觸處設(shè)置φ100 mm×15 cm的C30混凝土墊塊以增加彈性墊層的受力面積，防止鋼筋頭戳破彈性墊層；為防止蝸殼鋼筋接頭焊接時(shí)的高溫焊渣燒壞或引燃?jí)|層材料，在焊接作業(yè)下方采用濕毛氈或鐵皮等將彈性墊層表面蓋??；為避免移動(dòng)鋼筋等作業(yè)對(duì)彈性墊層造成損壞，采取墊木板的方式對(duì)彈性墊層進(jìn)行保護(hù)；彈性墊層及蝸殼上部鋼筋安裝施工時(shí)，倉(cāng)內(nèi)需配備適量的滅火器。

5 座環(huán)、蝸殼抬動(dòng)變形監(jiān)測(cè)

(1)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置。抬動(dòng)監(jiān)測(cè)的目的主要是監(jiān)控座環(huán)、蝸殼在第1、2層混凝土澆筑及接觸灌漿過(guò)程中的位移情況。座環(huán)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在座環(huán)上，每45°布置1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共8個(gè)；其中，徑向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)4個(gè)，抬動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)4個(gè)，全部采用百分表。座環(huán)抬動(dòng)和位移監(jiān)測(cè)布置情況見(jiàn)圖4。蝸殼監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在蝸殼頂部，均布8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用全站儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在地面做一個(gè)基準(zhǔn)校正點(diǎn)用于儀器校正。

圖4 座環(huán)抬動(dòng)和位移監(jiān)測(cè)布置圖

(2)監(jiān)測(cè)及控制要點(diǎn)。根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求，座環(huán)抬動(dòng)和位移應(yīng)不超過(guò)0.2 mm，蝸殼偏移應(yīng)不超過(guò)2.5 mm?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及控制要點(diǎn)：當(dāng)座環(huán)上抬0.1 mm時(shí)，監(jiān)測(cè)人員需及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)管理人員預(yù)警，將監(jiān)測(cè)頻率改為每10 min監(jiān)測(cè)一次并及時(shí)降低混凝土的入倉(cāng)速度；當(dāng)座環(huán)上抬0.15 mm時(shí)，監(jiān)測(cè)人員需立即向監(jiān)測(cè)小組組長(zhǎng)及相關(guān)人員報(bào)警并暫停澆筑，待分析原因采取補(bǔ)救措施后方可繼續(xù)澆筑。當(dāng)蝸殼偏移超過(guò)1.5 mm時(shí)，必須向現(xiàn)場(chǎng)管理人員提示并及時(shí)降低入倉(cāng)速度；當(dāng)蝸殼偏移超過(guò)2 mm時(shí)，向監(jiān)測(cè)小組組長(zhǎng)報(bào)警并暫?；炷翝仓?，待分析原因采取補(bǔ)救措施后方可繼續(xù)澆筑?；炷两佑|蝸殼時(shí)開(kāi)始監(jiān)測(cè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管理人員指令加密監(jiān)測(cè)次數(shù)，同時(shí)降低混凝土澆筑速度。

蝸殼采用全站儀測(cè)量易出現(xiàn)零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。當(dāng)測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)與基準(zhǔn)校正點(diǎn)進(jìn)行核對(duì)，并與座環(huán)百分表測(cè)量結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，避免因偶然誤差而出現(xiàn)誤判。

6 混凝土澆筑

由于蝸殼第一層混凝土澆筑需要確保座環(huán)、蝸殼抬動(dòng)和位移不超標(biāo)，并保證蝸殼底部和陰角區(qū)澆筑密實(shí)，而分象限對(duì)稱(chēng)澆筑施工復(fù)雜、難度高，故文中主要論述蝸殼第一層的澆筑工藝與方法。

(1)入倉(cāng)方式?；炷寥雮}(cāng)采用3臺(tái)HBT60拖泵(其中1臺(tái)備用)。在混凝土尚未接觸蝸殼時(shí)，1臺(tái)往蝸殼外側(cè)大面輸送常態(tài)混凝土，1臺(tái)往蝸殼內(nèi)側(cè)輸送常態(tài)混凝土。當(dāng)混凝土澆筑至快接觸蝸殼時(shí)，將1臺(tái)換成輸送高流態(tài)自密實(shí)混凝土并通過(guò)預(yù)埋的徑向高壓泵管輸送至蝸殼陰角區(qū)。

(2)先澆象限(Ⅰ、Ⅲ)的施工工藝要點(diǎn)?；炷翝仓纬傻奈仛?yīng)外高內(nèi)低并確保蝸殼外側(cè)混凝土擠進(jìn)蝸殼的底部和內(nèi)側(cè)。施工人員在蝸殼內(nèi)、外側(cè)同時(shí)振搗?；炷翝仓轿仛さ撞恳陨虾螅捎脧较虻蛪罕霉芾^續(xù)泵送混凝土，施工人員繼續(xù)在蝸殼內(nèi)側(cè)振搗；當(dāng)陰角處已無(wú)法人工振搗時(shí)，拆除低泵管，施工人員從封頭模板處撤出蝸殼陰角，陰角部位開(kāi)始啟動(dòng)高壓泵管并澆筑自密實(shí)混凝土，此時(shí)一定要確保基礎(chǔ)環(huán)和座環(huán)頂部的孔洞全部打開(kāi)、用于排氣。

(3)后澆象限(Ⅱ、Ⅳ)的施工工藝要點(diǎn)。從蝸殼半徑較大側(cè)開(kāi)倉(cāng)采用“坡澆法”澆筑，施工人員先進(jìn)入蝸殼陰角進(jìn)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(shí)啟動(dòng)混凝土泵泵送自密實(shí)混凝土，同樣應(yīng)確?；A(chǔ)環(huán)和座環(huán)頂部的孔洞全部打開(kāi)、用于排氣。

(4)平倉(cāng)與振搗。采用平鋪法澆筑，每倉(cāng)澆筑振搗的厚度應(yīng)不大于30 cm；嚴(yán)格控制初凝時(shí)間，與蝸殼接觸的液態(tài)混凝土厚度不大于60 cm，混凝土澆筑上升速度不大于0.3 m/h。

在蝸殼內(nèi)側(cè)陰角區(qū)啟動(dòng)高壓泵管泵送自密實(shí)混凝土的同時(shí)，蝸殼外側(cè)繼續(xù)澆筑常態(tài)混凝土。澆筑過(guò)程中利用基礎(chǔ)環(huán)上預(yù)留的φ125 mm孔對(duì)陰角區(qū)混凝土進(jìn)行輔助性的振搗或趕料。當(dāng)混凝土澆筑至基礎(chǔ)環(huán)環(huán)流板頂面且環(huán)流板上孔洞冒漿后，用木塞將環(huán)流板上的振搗孔封堵。當(dāng)座環(huán)側(cè)面最上面一排φ40 mm排氣孔全部擠出混凝土(含粗骨料)時(shí)，證明蝸殼內(nèi)側(cè)陰角區(qū)已澆滿，此時(shí)應(yīng)立即停止內(nèi)側(cè)泵管的送料。

7 結(jié) 語(yǔ)

在該電站蝸殼及發(fā)電機(jī)層二期混凝土施工中，結(jié)合國(guó)外項(xiàng)目資源組織特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)分層高度、入倉(cāng)方式、監(jiān)測(cè)方法、溫度控制進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了安全、優(yōu)質(zhì)、快速施工，為機(jī)組提前安裝創(chuàng)造了有利條件，為工程按期發(fā)電奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，所取得的經(jīng)驗(yàn)值得類(lèi)似工程借鑒和參考。