水电站蜗壳座环底部回填灌浆施工程序与方法,水利水电论文

　　1 工程概况
　　
　　呼和浩特抽水蓄能电站位于内蒙古自治区呼和浩特市东北部的大青山区。电站额定水头为 521. 0 m,设计年发电量 20. 075 亿 kW·h、年抽水电量 26. 767亿 kW·h,年发电利用小时数 1 673 h,年抽水利用小时数 2 230 h.电站总装机容量 1 200 MW,装机 4 台，单机容量300 MW.电站建成后以500 kV 一回出线接入蒙西电网，在电网中担任调峰、填谷、调频、调相以及事故备用任务。

　　电站枢纽主要由上水库、水道系统、地下厂房系统、下水库工程组成，工程等别为一等，工程规模为大（ 1）型。主要建筑物按 1 级建筑物设计，次要建筑物按 3 级建筑物设计。

　　蜗壳保压混凝土浇筑高程从 1 278. 1 ~1 281. 75 m,高 3. 65 m,分二层浇筑，第一层高 1. 9 m,第二层高 1. 75 m,单台机组回填灌浆面积为 40. 2 m2.

　　2 施工技术要求
　　
　　（ 1）灌浆管道布置。①蜗壳回填灌浆原设计方案为在蜗壳底部布置盒式出浆盒系统。为确保蜗壳回填灌浆质量，经业主、设计、监理、施工 4 方充分讨论，鉴于盒式出浆点灌浆范围有限，取消了原设计盒式出浆盒系统，修改为沿蜗壳环向布置  50 mm 充气式拔管，拔管沿蜗壳蜗向间距 1. 5 m,共 18 组，见图 1.②座环下围板上预留40 个 Φ 45 灌浆孔和40 个 Φ 12 排气孔。在下围板上预留孔内引 Φ 25 钢管至蜗壳阴角处，与蜗壳阴角顶部安装的出浆盒连接，作为二次灌浆系统。

　　（ 2）灌浆材料。灌浆浆液为水泥净浆，采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥标号不得低于P·O42. 5.灌浆用水符合国家规定，浆液温度保持在5 ~ 40℃ 之间，若用热水制浆，拌浆水的温度低于40℃ .【图1】
论文摘要
　　
　　（ 3）浆液浓度及灌浆压力。浆液水灰比采用0. 5∶ 1 一个比级。回填灌浆压力采用 0. 1 ~ 0. 15 MPa.

　　（ 4）灌浆设备。TTP -400 盘根密封制浆机、TTJ -500 液浆搅拌机、TTB180 /10 （ 55 ）曲轴变量注浆泵、NW - 2005 型灌浆自动记录仪配套使用。

　　3 施工程序及方法
　　
　　3. 1 施工程序
　　施工程序：灌浆管路通畅性检查→吹风→灌浆→二次灌浆→质量检查。见图 2.【图2】
论文摘要
　　3. 2 施工方法
　　（ 1）管路冲洗。用清水将灌区管路进行冲洗至回水澄清为止。冲洗和压水压力采用 0. 05 ~0. 075 MPa.

　　（ 2）吹风。灌浆前用风将灌区及管路积水吹出，风压采用 0. 05 ~0. 075 MPa.

　　（ 3）制浆。制浆材料必须称量，称量误差小于5% .纯水泥浆液的搅拌时间，使用高速搅拌机时，不少于 30 s.浆液在使用前应过筛，自制备至用完的时间小于 4 h.寒冷季节施工应做好灌浆管路的防冻保护工作。

　　（ 4）灌浆顺序及方法。保压混凝土浇筑完成 28 d后，利用充气拔管系统进行灌浆；灌浆采用Ⅰ、Ⅲ及Ⅱ、Ⅳ象限对称灌浆形式；在下围板灌浆孔出浓浆或在规定压力下达到结束标准后停止灌浆。拔管系统灌浆结束 3 d 后，利用下围板出浆盒进行二次灌浆，下围板灌浆管按左右两套管路对称灌浆；排气孔出浓浆或在规定压力下达到结束标准后停止灌浆。

　　（ 5）灌浆结束标准及闭浆。在设计压力下，当回浆浓度达到进浆浓度时，灌浆孔停止吸浆，延续 5 min即可结束。闭浆时间不少于 24 h.

　　（ 6）封孔。灌浆及质量检查完成后，用干硬性水泥砂浆将孔口封堵密实、压抹平整，将露出部分埋管割除。

　　（ 7）回填灌浆应连续灌注，不能中断。若回填灌浆因故中断时，及早恢复灌浆，若中断时间大于30 min,需清洗灌浆管后重新灌浆。

　　4 座环蜗壳位移变形监测及应急措施
　　
　　（ 1）设备形位尺寸监测。因蜗壳灌浆是在保压状态下进行的，蜗壳在灌浆前，在座环顶部、封水环上架设百分表，监测蜗壳灌浆过程中的设备形变情况，如图3 所示。【图3】
论文摘要
　　百分表架设在4 个轴线方向。从加压开始，每1 h有专人监测百分表动作情况；灌浆过程中，每 30 min监测百分表动作情况。

　　百分表在监测过程中，设置预警线和警戒线（数值由厂家提供） ,达到预警线或百分表发生异常变化时，监测人员应及时报知机电、土建、监理、业主、厂家等相关人员，达到警戒线，应立即停止灌浆，由相关各方共同确定应急措施。

　　（ 2）压力监测。安排专人在蜗壳灌浆过程中全程监测打压设备压力值变化，并及时调整压力至规定值。
　　（ 3）座环位移应急措施。灌浆过程中，蜗壳处于保压状态下，并被保压混凝土覆盖，蜗壳位移、变形情况出现的几率相当小，主要监测座环的水平位移情况，当座环水平位移值比原始测量值增加 0. 5 mm 时，应及时反方向调整灌浆部位，确保座环水平位移值不再增长或减小向原始方向发展；当座环水平位移值比原始测量值增加 1. 0 mm 时，及时停止灌浆，调整灌浆方案，恢复座环水平位置，确保灌浆施工的顺利进行。

　　5 质量检查
　　
　　回填灌浆完成 7 d 后，通过下围板灌浆管注入水灰比 2∶ 1 的浆液（左右两套对称灌注） ,在规定压力下，初始 10 min 内注入量不超过 10 L/min,即为合格，否则按监理指令进行处理。

　　蜗壳保压工作结束排出积水后，从蜗壳延伸管段进入蜗壳内部，对蜗壳中心线以下部位进行人工锤击检查确定脱空区域。若有大于 1 m2的脱空区，则对脱空区进行接触灌浆。每一个独立的脱空区布孔不少于2 个，在最低处和最高处应布孔。在钢衬上钻灌浆孔采用磁座电钻，孔径 12 ~16 mm,每孔要测记钢衬与混凝土之间的间隙尺寸。灌浆前用风检查缝隙串通情况，吹除空隙内的污物和积水，风压必须小于灌浆压力。灌浆压力必须以控制钢衬变形不超过设计规定值为准，根据钢衬的壁厚、脱空面积的大小以及脱空的程度等实际情况确定，一般不大于 0. 2 MPa.钢衬接触灌浆浆液水灰比可采用 1∶ 1、0. 8∶ 1、0. 6（或 0. 5） ∶ 1 3个比级，必要时可加入减水剂，尽量多灌注较浓的浆液。灌浆应自低处孔开始，并在灌浆过程中敲击震动钢衬，待各高处孔分别排出浓浆后，依次将其孔口阀门关闭。同时应记录各孔排出的浆量和浓度。在规定的压力下，灌浆孔停止吸浆，延续灌注 5 min 即可结束。灌浆结束后用丝堵加焊或焊补法封，焊后用砂轮磨平。

　　6 灌浆成果整理
　　
　　（ 1）做好灌浆过程中的施工原始记录，包括制浆记录表、洗孔记录表、压水记录表、灌浆记录表、封孔记录表、抬动变形观测记录等。

　　（ 2）灌浆结束后，及时整理灌浆成果，报监理工程师。1 号机蜗壳座环回填灌浆成果见表 1.【表1】

论文摘要　　
经业主、设计、监理、施工 4 方对 1 号机组座环、蜗壳回填灌浆联合检查，未出现大于 1 m2的脱空区，检查结果密实，灌浆效果良好，因此未进行钢衬接触灌浆。