灯泡贯流式机组电站厂房施工

'◇施工灯泡贯流式机组电站厂房施工周柏林朱红安摘要自湖南省建成全国第一座灯泡贯流式机组电站以来,湖南省已建和在建的此类电站已达11座。通过对已建工程的经验和教训的总结,对灯泡贯流式机组电站厂房的施工导流、施工程序、埋件和二期混凝土施工的特点进行综述。主题词灯泡式水轮机贯流式水轮机水电站厂房导流坝体分缝分块砼施工技术洪水标准,枯水期围堰挡水,但实现了全年施工。2.2渡汛贯流式厂房和其它河床式电站厂房一样,因厂坝之间连接坝段较短或者没有设置连接坝段,致使厂房纵向围堰一般紧临高达数10米的开挖边坡,围堰渡汛十分艰难,特别是当基础地质构造复杂、岩层节理裂隙发育或者在岩层层面倾向基坑时,纵向围堰的深层稳定问题尤为突出。因此,围堰基础的适当加固与厂房工期的合理安排,是确保工程渡汛的关键。贯流式厂房采用过水围堰施工时,其渡汛则有其自身特点。由于管形壳安装精度高,在安装过程中或其外围混凝土未达到一定强度前,如遇基坑过水,会造成管形壳变形、位移、法兰面、丝孔及加工面锈蚀、磨损或污物得不到彻底处理,将会影响管形壳安装质量,也会给机组运行带来不良后果。因此当采用管形壳先期安排的施工程序(见第4节),应尽量合理安排工期,不使管形壳安装及外围混凝土浇筑进入汛期施工。万一基坑要过水,对已进入基坑的埋件应进行保护,如采取固定、用黄油堵塞丝孔等保护措施。2.3后期封堵贯流式厂房的特点之一,是进出水口跨度大,且只设一套检修门,这样,当第一台机发电时,需对其它进水口和尾水进行封堵。已建工程封堵特性见表2。已建工程均采用了钢筋混凝土叠梁门,但从这些工程运行实践看,普遍存在止水效果不好,吊出时间长等问题。这是因为大跨度的钢筋混凝土叠梁门,难以达到理想的平整度要求,有些工程不得不在迎水面采用砂浆勾缝止水。叠梁门吊出时,因不平压及砂浆勾缝等因素,导致吊出困难,吊出时间较长,影响了发电。笔者认为,钢筋混凝土叠梁门,虽具有结构简单、造价较低等优点,但因有上述的一些缺陷,因此对封堵闸门型式,仍应根据工程的特点进行技术经济比选。1概述灯泡贯流式机组适用于低水头而流量较大的径流式水电站,70年代以来,一些发达国家越来越多地采用这种机组。我国自1978年首次引进奥地利依林公司生产的灯泡贯流式机组,建成马迹塘水电站以后,又建设了20多座灯泡贯流式机组水电站。近几年来,湖南省已建和在建的灯泡贯流式机组电站厂房达11座。其特性见表1。本文将根据已兴建的灯泡贯流式机组厂房(以下简称贯流式厂房)的经验教训,对厂房施工特点如施工导流、施工程序、埋件和二期混凝土施工等作一些介绍和探讨。表1湖南省灯泡贯流式机组电站厂房的特性装机容量(MW)厂房型式及尺寸长×宽×高(m)工期(年、月)工程名称所在水系机组生产厂家厂房混第一台机凝土开浇组发电马迹塘石面坦南津渡永兴资水3×18.5耒水3×9.7潇水3×20耒水2×12.554×68.3×40.750.41×42.5×38.052.23×42×42.7549.76×34.7×49.060.12×47.7×44.2121.9×22×41(主厂房)65×49.5×50.8373.54×70.5×47.848×41.7×43.2奥地利依林公司富春江水工厂奥地利依林公司重庆水轮机厂比利时ACEC加拿大苏尔寿79.1088.0590.0392.1183.0191.1091.1194.03高滩酉水3×1994.0196.04大源渡湘水4×30奥地利依林公司在建近尾洲潇湘木龙滩湘水3×21.06湘水4×13澧水2×7.5奥地利依林公司天津发电设备厂天津阿尔斯通在建95.08在建慈利城关澧水约2×10凌津滩沅水8×30在建2施工导流2.1导流标准与大多数河床式电站厂房一样,贯流式厂房工程是控制发电工期的关键项目,一般采用全年围堰挡水施工。已建的马迹塘、南津渡、永兴、高滩等均采用全年5～10年一遇洪水标准设计。而石面坦则是利用东江下闸之机,采用枯水期10年一遇·22·3厂房混凝土分缝分块贯流式厂房顺水流方向长度大,土建施工中穿插埋件安装 第28卷第7期人民长江RENMINCHANGJIANG1997年7月表2已建工程后期封堵特性封堵孔口尺寸(宽×高)(m)吊出一套门最长时间(d)工程名称封堵型式止水措施进水口尾水马迹塘12.60×18.4712.85×9.0现浇钢筋混凝土叠梁门层间:砂浆勾缝30侧止水:门槽贴P型橡皮石面坦南津渡高滩8.20×9.119.40×11.010.36×15.08.36×6.09.90×7.010.77×8.0预制钢筋混凝土叠梁门预制钢筋混凝土叠梁门现浇钢筋混凝土叠梁门层层层间:塑料泡沫、砂浆勾缝间:橡皮、砂浆勾缝间:油毡、土工织物10较多,需分层分块顺序浇筑。分层分块设计除应遵循常规立式机组厂房分层分块的原则外,尤应考虑施工方便,尤其是尾水里衬和管形壳安装的条件。管形壳安装时,其底部及侧向支撑,要求混凝土具有一定形状。由于管形壳基础受力大,分块时,不应对其基础切割。为保证一、二期混凝土结合良好,一般埋设了较多的插筋。据已建工程统计,埋设的插筋数量为每平方米浇筑面积上按13～18cm2截面积进行选定,钢筋直径以不超过Ø25为宜。一般将主厂房顺水流方向划分为进水口段、流道中段和尾水段3段进行分缝分块。已建工程中,多数采用错缝分块。石面坦电站厂房在进水口段与流道中段之间设置了一条纵缝,并埋设了灌浆系统,进行接缝灌浆处理。典型的错缝分块见图1。高,而这些部位仓面狭小,钢筋密集,施工困难。(1)尾水里衬二期混凝土该部位以尾水里衬作模板,为满足安装要求,厂家一般在里衬内设有一些支撑。但作为模板时,为防止变形,应对这些支撑进行校核,并增设一些拉杆。二期混凝土施工时,里衬两侧应均匀上升,一般分3层浇筑,浇筑限制速度为30cm/h。混凝土浇筑后,一般经敲击检查后采用钻孔灌浆,以消除不密实及脱空现象。高滩工程在谈判时,要求厂家在底部120°范围内设置间距1.5m的灌浆孔,从而免除了钻孔之烦。(2)管形壳二期混凝土4厂房施工程序一般国外的贯流式厂房和湖南省的马迹塘、石面坦、南津渡等工程,都采用了管形壳先期安装的施工程序,这也是这种厂房的特点之一。但近年来,由于机组供货和其它原因,管形壳不能先期安装,为了争取施工进度,采用了管形壳后期安装的施工程序。两种不同的施工程序见图2。采用管形壳后期安装的施工程序,可能使某些厂房的上部结构局部加强,而且在安装管形壳或安装第一台机组时,穿插二期混凝土施工,多有不便;在进度上,对不受供货影响,而厂房分别按正常速度上升的两种施工程序,笔者曾用CPM法进行过研究,管形壳先期安装的施工程序在进度上要优于管形壳后期安装的施工程序。表1中南津渡工程和永兴工程是管形壳前期安装和后期安装施工程序在工期上有所差异的代表。图1典型错缝分块(单位:m)5埋件和二期混凝土施工5.1埋件施工灯泡贯流式机组的主要埋件有尾水里衬、管形壳基础、管形壳和发电机盖板框架等,其中影响施工进度的主要因素是尾水里衬和管形壳。部分工程主要埋件安装的方法及历时等见表3。5.2二期混凝土施工埋件周围的混凝土一般划分为两期施工。如尾水里衬、管形壳周围的混凝土,均是在埋件安装后才进行浇筑,沿用立式机组厂房施工的习惯,称其为二期混凝土。这些部位回填的混凝土,承受的荷载大,质量要求图2厂房施工程序·23· Vol.28No.7人民长江YANGTZERIVERJuly1997管形壳部位承受机组大部分荷载,必须确保其周围的混凝土质量。二期混凝土的进口可以直接由上部用溜筒进料入仓,管形壳作模板。管形壳外围一般设有环向加劲肋,这样就造成一些死角难以密实。石面坦等工程,闸在紧贴死角部位,将加劲肋顺同一方向穿孔,并在最高处埋设通气管引出仓外,便于混凝土浇筑排气,收到了较好效果。近年引进的机组,在管形壳上设计了若干灌浆孔口,这给浇筑后混凝土回填灌浆带来了许多方便,且可作混凝土浇筑时排气和观察用。而一些国产机组,也在现场将管形壳次要部位开孔,以进行回填灌浆,保证混凝土密实。管形壳周围混凝土一般分3层浇筑,两侧均匀上升,最大高差不应超过50cm,混凝土上升速度限制在20cm/h,并严禁振捣器触及管形壳。表3埋件施工主要特性6结语(1)贯流式厂房具有结构简单、水流平顺、水轮机效率提高、钢筋混凝土用量少等特点。按正常进度,从厂房混凝土浇筑到第一台机发电时间约20个月。因此随着灯泡贯流式机组国产水平的提高,将会有越来越多的低水头河床式电站采用这种机组。(2)贯流式厂房的施工应尽可能采用全年围堰挡水施工。第一台机发电以后,其它机组的进出水口应进行封堵,封堵闸门一般多采用钢筋混凝土叠梁门。在今后的工程中,建议对钢闸门和预应力混凝土闸门进行技术经济比较。(3)厂房混凝土分缝分块应适应管形壳、尾水里衬等埋件的安装。如机组埋件供货及时,宜采用管形壳先期安装的施工程序,以保持机组安装时,厂内清洁,无土建干扰,可加快施工进度。(4)管形壳等埋件安装精度高,其二期混凝土浇筑的质量要求高,但浇筑时受到仓面狭小、钢筋密集等限制。尾水里衬及管形壳两侧的二期混凝土应均匀上升,限制速度为30～20cm/h。局部死角浇筑不密实时,应通过灌浆进行处理。作者简介工程名称吊装重量(t)埋件名称吊装机械安装时间马迹塘尾水里衬管形壳尾水里衬13.5371115t人字扒杆30t丰满门机36t汽车吊50t龙门吊配15t汽车吊汽车吊门机25t汽车吊桥吊3台同时安装共40d第1台75d第1台28d,其它10d第1台45d,其它30d石面坦管形壳30周柏林男湖南省水利水电勘测设计研究总院主任工程师湖南省长沙市410007男湖南省水利水电勘测设计研究总院工程师湖南省长沙市410007(收稿日期:1997-04-28编辑:罗有名)南津渡尾水里衬管形壳尾水里衬管形壳24221552第1台49d,平均44d平均15d第1台45d朱红安高滩注:除高滩为后期安装外,其余均为前期安装。(上接第21页)(3)张拉锚固正式张拉前,要求对锚索中各股绞线逐根预紧;正式张拉时,分两级加荷,要求做到连续平稳,并避免在后一级加荷过程中途停顿;加荷完毕要持压5分钟,然后锚固。认真的,并随着经验的积累,越做越好,因而总体质量最好,μcp值最低。而2号、4号洞,特别是3号洞则受到赶工因素的影响。表3中的μcp值均较规范推荐值0.25小,可以认为隧洞衬砌采用后张法实施预应力达到了设计预期效果。从1号隧洞5衬砌预应力效果评价如前所述,采用全孔道平均摩阻系数μcp作为评价衬砌预μμcp=0.153来看,降低cp值具有前景,这是今后设计与施工共同努力的目标。应力效果的指标之一。为此曾对1号～4号洞总数为1380根锚索的施工张拉伸长记录作了大量的反演μcp值工作,并在此基础上进行了统计分析,得到了表3所示的结果。6结语隔河岩电站引水隧洞国内首创环锚预应力新技术,为水工隧洞衬砌设计和施工提供了新经验。目前黄河小浪底工程相继采用这一新技术。可以相信,随着对HM锚新技术的熟悉,其应用前景必将越来越广阔。作者简介表31号～4号隧洞全孔道平均摩阻系数反演结果摩阻1324项QMHMμcpμcpmaxμcpminσ(标准差)0.1530.5510.0570.0670.2200.5360.0580.0870.1870.3640.0640.0420.1990.4000.0590.057符志远男长江水利委员会设计院枢纽处副总工程师教授级高级工程师湖北省武汉市430010男长江水利委员会设计院枢纽处高级工程师湖北省武汉市430010男长江水利委员会技术委员会委员教授级高级工程师湖北省武汉市430010湖北清江水电开发有限责任公司副总经理教授级高级工程师湖北省宜昌市443002(收稿日期:1997-04-25编辑:辛见)谢红兵μcp值是孔道对锚索的一种材料属性。4条隧洞中1号隧洞的μcp均值最低,但变幅最大;2号、4号隧洞的居中,变幅也小;3号隧洞的最大,变幅也比较大。这与1号隧洞早期施工经验不足有关,其个别孔道形状不尽如意,加上个别孔道跑浆,因而统计出的最大μcp=0.551;但应当说,1号洞施工是·24·张邦圻李焰云 第28卷第7期人民长江RENMINCHANGJIANG1997年7月StudyondamstabilityagainstdeepslideattheNo.1～5powerhousedamsectionsofTGPLiuNingLeDongyiJiangWeiqunAbstractProblemsonstabilityagainstdeepslidingariseinthefoundationoftheNo.1～5powerhousedamsectionsoftheThreeGorgesProject.Generalizeddeterministicdeepslidingmodesforthesesectionsaredeterminedaccordingtogeologicdata,andsomeextremeslidingmodesareenvisagedincombinationwithstructuralcharacteris2tics.Damdesign,consideringstabilityagainstsliding,wascarriedoutonthebaseofresultscomputedbyequal-K(safetycoefficient)methodforrigidbodyinlimitingstateofequilibrium.Resultsobtainedfromnumericalanalysisandmodeltestshowthatthepresentdesignissafeandhasagreatsurplussafetyaftertakingsomeengineeringmea2suressuchasloweringfoundationbase,increasingbottomwidthofthedam,takingadvantageoftheintegrationofpowerhouseanddam,providingtransversejointswithkeygroovesandgroutingthem,establishingclosedgroutcur2tainandpumpeddrainagesysteminthedamfoundation.SubjectwordsRegionalengineeringgeologyStabilityagainstslidingMonolithStabilitysafetycoefficientSafetymeasureSanxiaMultipurposeProjectRiskanalysismethodandinvestmentriskanalysisforTGPWangZhongfaHuangJianheQiuZhongenAbstractThreeGorgesProjecthashugecomprehensiveutilizationbenefit,andmanyengineeringconstructionfeatures,suchaslargeinvestmentcost,longconstructiontime,complicatedengineeringsystem,manyfactorsofun2certainty,andgreatinfluenceuponsociety.Thus,theinvestmentriskhasbecomeanissueforwhichinvestorsareextremelyconcerned.Thisriskcanbequantitativelyanalysed,usingthecomputationmodelwhichisdevelopedbycombiningthegraphicestimationandreviewtechnique(GERT)withMonteGarlorandomsimulationincludingcorrelationfactorhandlingfunction.GERTrandomnetworkisworkedoutbydirectlyreferringtorelevantconstruc2tionnetworkcharts,soastobringtheinvestmentresolution,riskfactoridentification,andriskquantificationtobemorevisualized,aswellastheanalysingprocessmoreapproachingtheactualone.Thisinvestmentriskanalysismodelisadaptableforwaterconservancyandhydropwoerengineeringsystem.SubjectwordsRiskanalysisProjectinvestmentAnalogytechniqueStochasticprogrammingSanxiaMultipurposeProjectConstructionofhydropowerstationwithbulbtubulartypeunitsZhouBolinZhuHonganAbstractPowerstationsequippedwithbulbtubulartypehydraulicgeneratingsetshavebeendevelopingrapidlysinceChina’sfirstpowerstationofthiskindwascompletedinHunanProvince,anduptonow,therehavebeen11powerstationsofthiskindintheprovince,includingtheexistingstationsandthoseunderconstruction.Basedonsummarizingexperiencesandlessonsinconstructedpowerstation,thecharacteristicsinconstructiondiver2sion,constructionprocedure,embeddingmetalpartsandplacingsecondstageconcretearecomprehensivelyde2scribed.SubjectwordsBulbwaterturbineTubularwaterturbinePowerhouseofwaterpowerstationDiversionBlockingofconcretedamConcreteconstructiontechnology·47·'