水电站厂房施工

水电站厂房施工水电站厂房工程，包括主厂房、副厂房、开关站和尾水渠等。其中以主厂房的混凝土工程量最大，且工序多；施工复杂，工期长，是控制水电站工程施工以至整个水利枢纽施工进度的关键。所以，本章主要是介绍水电站主厂房的施工。第—节厂房施工特点一、上部结构和下部结构的施工特点水电站厂房发电机层以上的结构，统称为上部结构；发电机层以下的结构，统称为下部结构。上部结构由承重构架与不承重的砖墙组成。承重构架多为钢筋混凝土结构，可以现场浇筑或预制安装，如有必要，也可采用钢结构。上部结构的施工方法与一般工业厂房基本相同。下部结构主要包括基础板、尾水管、蜗壳、机墩和上下游墙等。其特点是结构尺十大，形状不规则，埋件多，承重的荷载比较复杂，施工技术要求高。大中型水电站多机组厂房，通常是分期施工安装和分期投入运转，因此，在厂房结构设计和施工进度汁划中，应考虑分期施工的问题。1)多机组厂房的下部结构，如有条件最好一次建成，仅后期安装机组段的二期混凝土部分，留作以后浇筑。副厂房和辅助设备，应满足分期施工各时期正常运行的需要。中央控制室、副厂房的急需部位，最好一次建成。此外，厂房上部结构也应一次建成。如果后期投入运转的机组段，没有条件在一期修建，也应将需开挖的边坡、危岩处理以及处于水下的基础开挖等，在一期发电前完成，以免后期施工影响运行机组段的安全。2)后期运行机组段的一期混凝土强度，应满足初期运行阶段的要求，适应初期运行期间各种可能的尾水位情况。否则，需采取措施，加强一期混凝土结构的承载能力。3)后期的施工通道，最好与初期的运行通道分开，避免穿行于已投入运转的主，副厂房部位。无法避免时，应采取切实可靠的安全措施。二、厂房形式对施工的影响厂房的布置形式可分为坝后式厂房、河床式厂房、引水式厂房、坝内式厂房、坝后厂房顶溢流式厂房和地下厂房等六种类型，不同形式的厂房对施工有不同的影响。1．坝后式厂房发电厂房布置在坝下游，厂房不起挡水作用。由于厂坝分开，两者施工的干扰较小；但压力钢管施工与相应坝段馄凝土浇筑的干扰较大。厂房混凝土施工场地布置及运输浇筑方案，可与混凝土坝浇筑结合考虑；也可在厂坝之间和厂房下游侧另行布置。厂房施工对主体工程的工期一般不起控制作用。第266页2．河床式厂房厂房本身也是挡水建筑物。一般因流量较大，水头较低，所以都采用钢筋混凝土蜗壳。虽然尺寸较大，但埋件、安装工作量比钢蜗壳少。这类厂房由于上下游方向尺寸大，因而基础开挖量及高差均较大。为了加快施工进度，需将厂房分段施工，混凝土浇筑运输方案，可与挡水坝(闸)作为一个整体考虑；在厂房的下游侧，一般还另布置浇筑设施，整个枢纽中，厂房的施工难度大，止水设施和二期混凝土施工质量要求较高，工期长，对施工总进度起控制作用。3．引水式厂房厂房一般都远离挡水、取水建筑物，因而，引水建筑物的路线长、工程量较大，对施工工期起控制性作用。厂房、引水和挡水建筑物，可以分别设置施工系统，使其施工互不干扰。4．坝内式厂房坝内式厂房的引水道和尾水道都比较短，同时坝体内留有空腔，可以节省厂房基础大量的开挖量与混凝土工程量，也有利于混凝土的散热，加快坝体冷却。其缺点是钢筋用量较多，施工较困难，封拱要求高现多采用预制拱块吊装)；厂坝同时施工，相互干扰大；机组埋件安装及二期混凝土在厂房封拱后进行，施工条件较差。5．坝后厂房顶溢流式厂房要求厂房顶部能通过高速水流，厂房和边墙一般为厚而重的钢筋混凝土结构。溢流面施工要求平滑，模板结构较复杂，施工难度大，工期较长。混凝土的运输浇筑布置与坝后式厂房基本相似。6．地下厂房地下厂房为地下工程中的大洞室，一般布置较集中，形成各种组合形式的洞室群。施工条件受工程地质和水文地质条件的影响较大，比其它形式的水电站厂房施工均较困难和复杂，对工程进度起控制作用。三、混凝土的施工特点水电站厂房混凝土施工特点可归纳如下：1)要求的基础开挖高程低，施工出渣和基坑排水较困难，因而对混凝土的施工带来一定的影响。2)结构形状复杂，混凝土品种多，标号高，水泥用量多，温度控制要求较严。3)混凝土浇筑往往与厂房的机电埋件安装工作平行进行，施工干扰较为突出。4)许多部位断面尺寸小，钢筋密，吊罐不能直接入仓，浇筑混凝土设备综合生产能力较低，约为浇筑大体积混凝土的50％～70％。5)内部结构过流面的平整度和金属结构、机电埋件安装精度要求高。6)模板量大且形状多，结构复杂，制作安装的要求精度高。7)设有宽槽、封闭块和灌浆缝时，必须妥善安排施工进度，保证混凝土回填和灌浆时间，否则将影响工期。这些特点，反映了水电站厂房混凝土施工比坝体混凝土施工更为复杂，要求更为严格灌浆工程施工水利水电工程施工中的灌浆问题，就其部位、方法和材料来说，是多种多样的。为了简明和具有针对性，本章归纳为岩基灌浆、砂砾石地基灌浆、混凝土坝接缝灌浆及化学灌浆四节；其中的岩基灌浆、砂砾石地基灌浆及化学灌浆，实为地基处理的手段之一，本应作为第二章的部分内容，但鉴于灌浆工程施工的重要性和兼顾其系统性，所以单独成章作专门论述。第一节岩基灌浆岩基灌浆，就是把一定配比的某种具有流动性和胶凝性的浆液，通过钻孔压入岩层裂隙中去，经过胶结硬化以后，以提高岩基的强度，改善岩基的整体性和抗渗性。一、灌浆种类及部位岩基灌浆中，可分为帷幕灌浆、固结灌浆和接触灌浆，如图3-1所示。1．帷幕灌浆帷幕灌浆布置在坝体迎水面下的基础内，形成二道连续而垂直或向上游倾斜的幕墙。其目的是为了减少坝基的渗流量、降低渗透压力，保证地基的渗透稳定。帷幕灌浆的特点是孔较深，通常要求孔深入到岩基单位吸水率coO．05～o．OIL／(mim·m·m)的等值线以下3～5m。多采用单孔灌浆，使用灌浆压力较大。斜幕一般比直幕效果好，但施工比较复杂。2．固结灌浆固结灌浆的目的是提高和改善岩基的物理力学性能，减少开挖深度，增强防渗效果。其灌浆范围和孔深，主要根据大坝基础的地质条件、岩石破碎情况、坝型和基础岩石应力等条件而定。如重力坝岩基比较良好时，有的工程仅在坝基内的上下游应力大的地区进行固结灌浆；若坝基岩石较差而坝又较高的情况下，则多进行坝基全面积的固结灌浆；为了加强坝基的抗滑稳定，有的工程甚至在坝基以外的15～30m范围内，也进行固结灌浆。固结灌浆的孔深一般为5～8m，也有深达15～40m的。孔在平面上呈网格交错布置，通常采用群孔冲洗和群孔灌浆。3．接触灌浆接触灌浆的目的，是加强坝体混凝土与岸坡或地基之间的结合能力，提高坝体的抗滑稳定性，同时也能增加岩基的固结强度和防渗性能。其灌浆方法，可通过混凝土钻孔压浆或预先在接触面上埋设灌浆盒及相应的管道系统；在固结灌浆部位，可结合固结灌浆进行。第68页二、灌浆时间岩基灌浆时间，应结合施工导流、坝基开挖、混凝土浇筑以及水库蓄水等工作，统筹考虑，妥善安排。对于帷幕灌浆的主要部位，应在水库蓄水前完成，容易保证灌浆质量。否则，水库蓄水后，灌浆孔将出现较大的扬压力，不但增加施工的困难，还由于地下水渗透增大，浆液容易流失，影响帷幕的整体性和密实性。若部分灌浆延至蓄水后进行，必须采取相应措施，确保灌浆质量。由于帷幕灌浆的工作量较大，与坝体混凝土浇筑在时间安排上常有矛盾，因此，帷幕灌浆通常都是安排在基础灌浆廊道内进行。这样一方面可在岩基开挖后随即开始浇筑混凝土，另一方面灌浆时由于岩基上已具有一定厚度的混凝土压重，可提高灌浆压力，有利{：保证灌浆质量。灌浆廊道尺寸应满足钻灌设备操作的要求，通常宽为2～3m，高为3—4m。固结灌浆，大多是在基础开挖和坝体基础部位混凝土浇筑等工序间穿插进行，施工干扰大，突击性强，必须合理安排灌浆工作。可采用先在岩基钻孔，预埋灌浆管，待混凝土浇筑到一定高程后再灌浆，预埋钢管不能回收。为了确保灌浆质量，有的工程要求分两期进行：第一期安排在混凝土浇筑前进行低压灌浆；第二期安排在混凝土浇筑后采用中压灌浆。接触灌浆应安排在坝体混凝土达到稳定温度以后进行，防止混凝土冷缩拉裂。灌浆方法与固结灌浆相同，但灌浆压力通常不超过o．1一o．3MPa。三，灌浆材料岩基灌浆中，以水泥浆液用得最为普遍，它具有灌浆效果可靠，灌浆设备和工艺比较简单，成本低廉的优点。水泥粘土浆虽成本低，但结石强度不高，仅用于对强度要求不高的岩基灌浆中。为了解决某些用颗粒材料灌浆不能解决的工程问题和弥补颗粒材料灌浆的不足，可采用化学灌浆。灌浆用的水泥，要求具有颗粒细、稳定性好、胶结性强、结石强度高和耐久性好等性能，其标号一般不低于425号。当地下水无侵蚀性时，多选用普通硅酸盐水泥，其优点是硬结快，早期强度高，结石密实，与缝面结合牢固。如地下水有侵蚀性，多采用抗硫酸盐水泥。矿碴水泥和火山灰质硅酸盐水泥的抗侵蚀性虽然好，但析水快，稳定性差，容易沉淀，早期强度低，故一般不宜采用，尤其不宜在稀于l：l的浆液中使用。水泥颗粒的细度，与灌浆效果直接相关，颗粒愈细，愈能灌入细微的裂隙中去，水化作用愈易彻底完成，灌浆效果也愈好。不准使用过期、结块或细度不合要求的水泥。灌注裂隙较大的岩层时，常加入一些惰性材料，如砂、粘土、粉煤灰等，以节约水泥，其掺入量及性能，应通过试验确定。在水泥浆中掺入减水剂、速凝剂、缓凝剂等活性材料，有助于加强浆液的扩散性和流动性，提高灌浆效果，其掺入量应通过试验确定。四、灌浆试验由于各工程所在地区的条件不同，设计中对大坝岩基的要求也不尽相同，因而同类工程的灌浆成果只能作为参考。还需要结合各工程的具体条件和要求，先进行灌浆试验，为灌浆设计方案和施工措施提供主要依据。地基开挖与处理地基一般泛指支承建筑物基础的那部分地层。天然地基由于构造地质和水文地质作用的影响，往往存在不同形式和程度的缺陷，需要经过人工处理，才能作为修筑水工建筑物的地基。水工建筑物的地基一般分为岩石地基和土或砂砾石地基两大类型。水工建筑物地基处理的目的，是根据水工建筑物对地基的要求，采用多种科技手段，尽可能消除某些天然缺陷，加强和改善地基性状，使建筑物地基具有足够的强度、整体性、稳定性、抗渗性和耐久性，以确保水工建筑物安全正常运行。由于天然地基的性状复杂多样，各种类型水工建筑物对地基的要求又各不相同，因而在实际工程中形成了各种不同的地基处理方案和措施。对于这些处理方案和措施，本章不一一详加讨论，仅从施工角度介绍岩基开挖、软弱夹层、断层破碎带和岩溶的处理，土和砂砾石地基防渗、加固的处理等问题。必须指出，以往水利水电建设的实践表明，由于地基方面的原因引起水工建筑物的失事占相当大的比例，影响水工建筑物正常效益发挥的则为数更多。因此，必须十分重视水工建筑物的地基处理工作。第一节岩基开挖与处理一、岩基开挖岩基开挖是岩基处理中最常用的方法。开挖就是按照设计要求，将不能作为建筑物地基的有缺陷的岩层挖除，使水工建筑物修筑在坚实可靠的岩体上。大多数混凝土水工建筑物，需要坐落在岩基上，都有岩基开挖问题。大中型水利水电工程的基岩开挖量往往很大，有的达到几百万m3乃至上千万m3，需要大量的设备、器材、劳力和资金，并且占用相当长的工期。因此，多、快、好、省地做好开挖处理，对于加快整个工程建设有着重要的意义。做好岩基开挖处理工作的前提条件是：1)详细分析坝址的工程地质资料，了解岩基的性状，掌握各种岩基缺陷(风化，破碎，软弱夹层、节理断层带及岩溶状况等)的分布及发育程度；2)明确水工设计对地基的具体要求；3)熟知工程的施工条件及施工技术力量；4)由地质、设计、施工、监理等有关人员共同研究，确定适宜的坝基或其它主体建筑物地基的开挖范围，开挖深度及形态。为了保证岩基开挖的质量、进度与安全，必须从施工组织、技术措施、现场布置等方面妥善解决下列问题。第39页(二)及时排除基坑积水，确保开挖在不受水的干扰下进行基坑是由上下游围堰(分期分段施工时还有纵向围堰)包围的主体建筑物的施工范围。通常，基坑地势低凹，常有施工用水、围堰及岸坡渗水、降雨等汇集成的积水，如不及时排除，势必大大影响坝基的开挖工作。因此，结合岩基开挖应注意在基坑范围内修好集水坑和排水沟槽，配备足够的便于移动的抽水机，及时排除积水，保证开挖工作在干地上进行。(二)合理安排开挖程序，保证施‘安全，提高开挖效率基坑