第九章 水电站厂房工程

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教学重点: 厂房二期混凝土施工 厂房上部结构施工 教学难点: 厂房二期混凝土施工
9-3
厂房二期混凝土施工
水电站厂房施工的特点之一是土建与机电安装同时进行,而且土 建必须满足机电安装的要求。为此,通常把机电设备埋件周围的混 凝土划分为两期施工。如图9-14所示为葛洲坝水电站小机组钢筋混 凝土蜗壳二期混凝土施工图。
(三)模板结构类型、制作与安装
1、弯管段结构类型 常用结构类型见表9-1。 表9-1 部 位 主 要 材料
钢、木
弯管段模板常用结构类型表 结 构 类 型
1.垂直钢桁架,桁架布置于混凝土仓面内,桁架 留在混凝土内,无法取出 2.钢方撑架加垂直钢桁架 3.钢(圆)方撑架加木支撑
1.水平木桁架,中心不留孔(适用于小型立式机组) 2.水平木桁架,中心留孔(适用于小㈠型、中型立式机 组) 3.垂直木桁架(适用于中型立式机组)
9-2
厂房混凝土施工
一、水电站厂房混凝土浇筑的分层分块
1、分层分块原则 (1)根据厂房下部结构的特点、形状及应力情况进行分层分块, 避免在应力集中、结构薄弱部位分缝; (2)分层厚度应根据结构特点和温度控制要求确定。基础约束区 一般为1~2m,约束区以上可适当加厚。墩、墙侧面可以散热,分层 可适当厚些;
三、混凝土分期
厂房一、二期混凝土的划分,主要取决于厂房型式和机组到货情 况及施工进度等要求,同时还要满足下列要求: 1、为了满足预埋件和机组安装时操作方便的需要,二期混凝土 应预留有足够的空间。如锥管里衬、金属蜗壳周围二期混凝土最小 厚度要留0.8~1.2m; 2、机组台数较多的厂房,往往分期投产。对于后期安装的机组 段,其一期混凝土结构应能满足初期运行时的强度、稳定性和防渗 要求; 3、为了一、二期混凝土之间的结合可靠,二期混凝土应有足 够的厚度,以保证其整体性。
(3)预留宽槽 大型水电站厂房,为加快施工进度,减少施工干扰,可在某些部 位设置宽槽,宽槽宽度一般为1m左右,如葛洲坝二江厂房进口底板 以下,在进口段与主机段之间,顺坝轴方向预留了宽槽。 (4)设置封闭块 当厂房框架结构顶板的跨度大或者墩体刚度大时,施工期间会出 现较大的温度应力,在采取一般温度控制措施仍不能解决时,应增 设封闭块。待水化热散发和混凝土体积变形基本结束后,选择适当 时间用微膨胀混凝土回填。
1、在正视图中,作出k—k剖面线,与斜圆锥轴线相交于Ok′,与斜 圆锥的垂线点g h相交于u′点,注意g h必须与以O2为圆心,R6为半径 的圆弧相切于g点(R6参见图9-9);与弯管段轮廓线的 交 点为a′、 b′、c′、d′。
2、定出剖面单线图的原点O,并作出X轴和Y轴,其分别平行于弯 管段平面图上的两个轴,图9-10中未画出,参看图9—8。 3、在单线图X轴上,作出U′、Ok′、d′相对应点的水平投影U、Ok、d 点,并以Ok为圆心,以R锥= Ok u为半径划圆,此圆与过a′点的垂线 相交于a点。 4、作所画圆的切线II—II和III—III,分别平行于弯管段平面图上的 直线pq t和p′q′t′(参见图9—8),得切点b。
(2)错缝分块浇筑,又称砌砖法 即上、下层浇筑块相互搭接,相 邻浇筑块均匀上升的施工方法,如图9-3所示。错缝分块长度一般为 8~30m,分层厚度2~4m,下层浇筑块的搭接长度,大约为浇筑块厚 度的1/3~1/2。 当采用台阶缝隙施工时,相邻块高差一般不得超过 4~5m。在结构较薄弱部位的垂直或水平施工缝,必要时设置键槽, 埋设止浆片及灌浆系统进行灌浆。适用于混凝土浇筑能力小的大型 厂房。
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(3)分块面积的大小是根据混凝土的浇筑能力和温度控制要求确 定。块体面积的长宽比不宜过大,一般以小于5:1为宜; (4)分层分块应考虑土建施工和设备安装的方便,例如尾水管弯 管底部应单独分层,以便于模板和钢筋绑扎,又如在钢蜗壳底部以 下1m左右要分层,便于钢蜗壳的安装; (5)对于可能预见到产生裂缝的薄弱部位,应布置防裂钢筋。
2、以机械为主、人工为辅的施工方案 在起重设备数量不足的大中型工程,混凝土工程量大的部位, 或施工困难部位,可采用机械化施工。其他部位可采用活动栈桥等 人工施工方案。
(二)二期混凝土施工布置
各台机组的二期混凝土,如主机段蜗壳底板和侧墙等厂房下部结 构的二期混凝土,应在厂房封顶前利用外部设备浇筑。
二、吊车梁、屋架施工 吊车梁、
1、吊车梁施工 吊车梁一般采用预制。由于吊车梁钢筋较密,所以浇筑的混凝 土应采用一级配,最好采用附着式振捣器振捣密实。 吊车梁的安装,大中型厂房可利用一期混凝土浇筑的起重设备。 小型厂房可采用履带式起重机,也可采用桅杆式起重机吊装,吊车 梁安装校核后,才能与牛腿预埋件焊接固定。 2、屋架施工 大型或中型水电站厂房屋架,常采用预应力屋架,在厂房附近 预制。小型厂房屋架,采用预制薄腹I字梁。由于跨度较大,断面较 小,钢筋净距较小,混凝土最大粒径采用20mm,并且在预制时要 振捣密实,有条件的应用附着式振捣器。
木 面 板 木 面 板
型钢柱,组合型钢柱,型钢梁,垂直平面钢面板, 钢 面 板 木 水平平面和曲面木模 面板 方或圆木柱,组合木柱 木 面 板 砖墙承重,方木梁或型钢,水平面木模板,垂 直面砂浆抹面 砖拱承重,砂浆抹面
2、模板形式 (1)小型整体式模板 (2)分层式模板
9-3、9-4教学重点、难点
四、尾水管模板施工 (一)弯管段体形图及几何尺寸
弯管段以尾水平台面为界,分为 上、下两弯管段。弯管段的体 形是由圆环面、斜圆锥面、斜平面、垂直圆 柱面、垂直平面、水
平圆柱面、水平面组成,共计7种类型、12个几何面。
(二)弯管段各剖面单线图的绘制
为制作模板的需要,必须绘制出一系列水平面与弯管段外形轮 廓的交线图,称为剖面单线图。其方法有图解法和数解法,是根据 厂家提供的正视图、平面图和几何尺寸的参数进行绘制。图解法简 单,但精度不及数解法,常用于中小型厂房工程。现以图9-10中k— k剖面为例,介绍图解法绘制剖面单线图的基本方法与步骤。
二、水电站厂房施工程序
水电站厂房总体施工程序如图9-4所示。
三、厂房混凝土施工方案
厂房混凝土施工主要是确定混凝土的水平运输与垂直运输方案, 施工布置应根据厂房型式、厂区地形、气象、水文、施工机械设备 等条件,结合施工总体布置统筹安排,选择最优方案。
(一)一期混凝土施工布置
1、机械化施工方案 混凝土水平运输采用“机车立罐”或“汽车卧罐”,垂直运输 一般采用门座式或塔式、或履带式起重机。施工初期,起重机械布 置在厂房上、下游侧,沿厂房轴线方向移动,后期需要将门座式、 塔式起重机迁至尾水平台或厂坝间等部位,如图9-6所示。该种布置 适用于河床式、坝内式或坝后式电站。
备注
木 面 板
上 弯 段

木 面 板

砖格或砖拱支撑,砂浆抹面(适用于小型立式机组)
下 弯 段 上 游 部 分 下 弯 段 下 游 部 分
钢、木 木 砖 钢、木 木 砖、木
垂直钢桁架,桁架布置于砼仓面内,桁架留在砼 内,无法取出 1.水平木桁架(适用于小型立式机组) 2.垂直木桁架(适用于中型立式机组) 砖格或砖拱支撑,砂浆抹面(适用于小型立式机组)
第九章 水电站厂房工程
9-1、9-2教学重点、难点
教学重点: 厂房施工特点及混凝土分期 厂房混凝土施工 教学难点: 厂房混凝土施工
9-1
厂房施工特点及混凝土分期
一、厂房类型对施工的影响
水电站厂房的基本类型为坝后式、河床式、坝内式、引水式等。 坝后式厂房位于挡水坝之后,厂、坝之间用永久缝分开,厂房可 以与大坝分开施工,厂房施工对坝体工期不起控制作用。 河床式厂房,厂房兼作挡水建筑物,该类型厂房因其流量较大, 水头较低,常采用钢筋混凝土蜗壳,确定施工方案时应与大坝统筹 考虑。 坝内式厂房,厂房和坝体是一个整体,厂房与大坝施工干扰较大。 由于机组安装在厂房封顶后进行,所以二期混凝土施工较为困难。 引水式厂房远离挡水建筑物,厂房、引水和挡水等建筑物可以 分别确定施工方案和场地布置,各建筑物施工相互干扰小,但施工 线路长。
5、以单线图上O点为圆心,以R 环 =Od为半径划圆,交II—II和 III—III线于c点。 6、连接a b c d各点,得出弯管段k—k剖面的单线图。即c d c圆弧 为圆环面线;cb直线为斜平面线;ab圆弧为斜圆锥面线;aa直线为 水平圆柱面线。也就是k—k剖面剖到的几何面有圆环面、斜平面、 斜圆锥面、水平圆柱面。 用相同的方法,可得出其他剖面的单线图。当尾水管中心与机组 中心线相交成一个角度时,其单线图绘制仍以尾水管中心线为准。
一、圆锥面里衬二期混凝土施工
尾水管圆锥段,一般都用钢板作里衬,该部位可利用锥管里衬作 为模板。为了防止里衬变形,应根据混凝土侧压力的大小,校核里 衬钢板刚度是否满足要求,必要时可在里衬内侧布置桁架加强。或 在仓内增设拉杆,支撑加固
二、钢蜗壳下半部二期混凝土施工
该部位施工难度最大的是钢蜗壳与座环相连的阴角处,该部位空 间狭窄,进料困难,不易振捣,为保证质量,可采取以下专门措施。 1、在座环和钢蜗壳上开孔进料施工措施。可向厂商提出要求, 在座环上和钢蜗壳上预 留若干进料孔,蜗壳下部二期混凝土浇筑工艺布置及预留孔口位置, 如图9-17所示。 2、预填骨料或砌筑混凝土预制块灌浆的施工措施。即在阴角部 位预先用骨料填塞或砌 筑预制混凝土砌块,预填骨料或预制砌块可用钢筋托位,并埋设灌 浆管路。当蜗壳二期混凝土全部浇筑完15天后,再灌注水泥砂浆, 灌满为止。
2、分层分块形式 厂房下部结构分层分块可采用通仑、错缝、预留宽槽、封闭块和 灌浆缝等形式,其施工方法简述如下: (1)分层通仑浇筑 即整个厂房段不设纵缝,逐层浇筑,如图9-2 所示。此法可加快施工进度,又有利于结构的整体性。适用于厂房 尺寸不大、混凝土浇筑可安排在低温季节或具有一定的温度控制能 力的厂房施工。
二、厂房施工特点
其施工特点如下: 1、地基开挖较深,施工道路布置及基坑排水困难; 2、厂房下部结构的基础板、尾水管、蜗壳等结构位于水下,尾 水管、蜗壳的结构形状复杂,孔洞多、预埋件多,质量要求高,因 此厂房下部结构施工的关键是保证模板的形状及安装精度; 3、厂房上部结构为大跨度框架结构,模板支撑工作量大; 4、厂房施工与机电设备安装平行交叉进行,二期混凝土多,精 度要求高,施工干扰大; 5、大型厂房温度控制要求较严。
厂房上部结构施工
水电站厂房上部结构类似于一般工业厂房,主 要是由立柱、吊车梁、联系梁、圈梁、预制屋架、 屋面和柱间隔墙组成。下面简单介绍立柱、吊车梁、 预制屋架和屋面的施工。
一、立柱施工
厂房立柱布置在厂房下部结构和混凝土上,并与基础 固结。一般在立柱基础混凝土浇筑完成后,应立即浇筑立 柱混凝土,以便尽早利用桥吊,完成机组埋件安装和二期 混凝土施工。厂房的立柱,一般是现场浇筑,其施工顺序 是先安装钢筋,后支模板。立柱钢筋应在浇筑厂房下部混 凝土时预埋。立柱模板安装后,必须检查其垂直度和模板 尺寸,并使模板支撑系统保持一定的刚度、强度和稳定性 。混凝土浇筑时应采用溜筒入仓,分层振捣。立柱施工缝 的留设应符合《混凝土结构工程施工及验收规范》的要求 。
三、钢蜗壳上半部二期混凝土施工
该部位是钢蜗壳上半部弹性垫层及水轮机井钢衬与钢蜗壳之间 凹槽部位的混凝土浇筑。 为了保证钢蜗壳不承受上部混凝土结构传来的荷载, 在蜗壳上 半圆表面设置弹性垫层, 使钢蜗壳与上部混凝土分开。在浇筑钢蜗壳前必须将弹性垫层 做好,使其与蜗壳弧度吻合。在浇筑混凝土时,应防止水泥砂浆侵 入垫层,防止垫层失去弹性作用。 水轮机井钢衬与蜗壳之间的凹槽部位,由于钢筋较密,二期混 凝土采用细石混凝土,施工时应注意捣实。 钢蜗壳外围二期混凝土浇筑前,应考虑钢蜗壳承受外压时的刚 度和稳定性,一般在蜗壳内设置临时支撑。
四、发电机机墩及风罩二期混凝土施工
机墩是发电机支承结构,采用园环形结构。机墩内外侧模板可 采用一次或二次架立,需要考虑模板的整体稳定性。通风槽底面积 较大,安装模板时应考虑混凝土浇筑时的上浮力。定子地脚螺栓孔 模板,应严格控制安装位置。机墩混凝土浇筑时,常采用溜筒入仓, 薄层振捣,均匀上升。
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