广西桂冠大化水力发电总厂大化设备技术部 广西大化 530800
摘要：针对某水电厂4台轴流转浆全伞式水轮发电机组发导下机架的72个混凝土基墩多次发现开裂问题，采用在原基墩（共18个）外部增加钢筋混凝土包壳的方式进行加固。提出加固处理方案、工艺技术要求和施工质量控制要点，实施后消除了下机架裂纹缺陷，有效提高基墩的承载能力，改善了发电机组发导下机架的运行环境。
关键词：水轮发电机组；导轴承支架；基墩；加固施工
引言
某水电厂4台轴流转浆全伞式水轮发电机组发导下机架的混凝土基墩（共72个）原设计施工存在某些缺陷，各机组运行中，尤其在低水头工况下运行振动较大，以致发电机导轴承支架18个基墩（简称下机架基墩）均有不同程度的裂纹。2005年发现裂纹出现愈发严重的趋势后，分别在2006年4月、2010年2月、2012年1月、2014年1月利用机组大修的机会，对#3机、#2机、#4机、#1机的下机架基墩进行了加固处理。
1、加固处理方案及主要工序
1.1 加固处理方案
经分析研究，确定采用在原基墩（共18个）外部增加一层钢筋混凝土包壳的方式进行加固。该钢筋混凝土包壳在基墩两个侧面加宽10cm，正面采用δ6mm或δ8mm的钢板与两侧水平钢筋焊接，根据结构受力特性，基墩侧面及顶面的径向（水平向）钢筋按C28@200mm均布，环向钢筋则为C22@200mm，（直径均大于原配C20），侧面水平钢筋的另一端锚入机组风罩墙内，前端与正面槽型钢板内侧焊接，两端均与结构固端锚固，竖向钢筋锚入地面混凝土层。新浇混凝土采用掺加粉煤灰、高效减水剂、钢纤维等组份的一级配混凝土，强度等级为C30。
1.2 主要施工工序
该处理方案经历次在各机组的实施过程中不断地完善和修正，形成了更符合实际更趋于成熟的施工工艺，主要工序有：机组设备及施工环境安全隔离、遮盖防护、原基墩凿除、钢筋（钢板）制作、新旧钢筋连接焊接锚固、发导支架垫板安装与顶部钢筋层拉结焊接、混凝土浇筑、混凝土与支架垫板和正面钢板空隙化学灌浆、混凝土养护等。
2、基墩旧混凝土凿除
为减少污染和噪声对周边机组设备及厂房环境的影响，混凝土凿除等拆除土建施工应速战速决，为此，旧混凝土凿除采用2台风镐和6台电镐结合人工毛钎进行，顶部设备螺栓附近的混凝土凿除采用毛钎人工进行，保证凿除过程中不碰撞基础地脚螺栓。
混凝土凿除要求：
① 混凝土凿除过程中须特别注意不能破坏基础板的地脚螺栓及周边的设备。为防止对小体积墩体结构的破坏，禁止用2台风镐同时在一个墩上振动撬破凿除，最多可用1台风镐和1台电镐或2台电镐同时在一个墩上震破表层混凝土。
② 在凿除的过程中专人用小型喷水壶和喷雾器喷水，保证凿除面侵润降低粉尘污染，禁止任何无降尘措施的拆破作业。
③ 旧混凝土的凿除控制到露出全部钢筋为止，凿除过程中如有掉落的结构受力短钢筋须收集，待加固钢筋安装时，该钢筋恢复原位。
3、混凝土工程施工
3.1 主要原材料与配合比
3.1.1主要原材料质量
钢筋、水泥、粉煤灰、钢纤维及外加剂等主要原材料采用本地区大中型水电工程中普遍使用的品牌和知名厂家产品，所有检验项目均符合国家标准。
由于水工混凝土的砂石骨料质量要求较高，而本地区一般工民建所用的砂石料质量参差不齐，颗粒细度模数、含泥量等指标均不能保证。因此，混凝土骨料采用人工骨料，指定使用附近地区在建水电工程砂石系统的成品骨料。
3.1.2 钢纤维混凝土配合比
说明：1、一级配坍落度为70～90mm；2、TF-200为混凝土高效减水剂。
3.2 分部分项工程工艺技术
钢筋混凝土工程分为：钢筋、模板和混凝土工程。
3.2.1 钢筋工程
钢筋使用前清理干净，表面洁净，无损伤、污漆和铁锈等，带颗粒状或片状钢筋不得使用。钢筋应平直，无局部弯折。根据设计图纸的钢筋型式加工，尺寸必须符合设计要求。
钢筋的交叉点采用绑扎连接，钢筋与钢板间均为双面焊接，焊缝高度为h﹥6mm，焊接长度L﹥5d。受力钢筋采用焊接接头时，设置在同一构件内的焊接接头应尽可能互相错开，在任一焊接接头中心至长度为直径D的35倍且小于500mm的区段内，同一根钢筋不得有两根接头；在该区段内有接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率，受力钢筋不宜超过50%，受压区和装配件连接处不限制。
3.2.2 模板工程
基墩加固仅在每个墩的两侧面安装模板。模板采用标准木模板，配合φ48mm钢管围令拉筋加固，先按设计要求下料制作模板。
安装前应对模板表面进行清理、校正，并涂脱模剂。安模时，应自下而上，逐层加固并大致调整，拼装成型后，再进行校正，并整体加固；零星孔眼、缝隙可用砂浆补齐补密，模板应牢固地紧贴在旧混凝土面上，以保证新旧混凝土连接顺畅，尽量避免错台，漏浆现象发生。
⑵ 模板拆除
为防止脱模时局部模板与混凝土表层粘连致清水混凝土表面受损，侧面模板可在浇筑完成48小时能保证其表面及棱角不因拆模而损坏时，方可拆除。
3.2.3 钢纤维混凝土工程
⑴ 钢纤维混凝土就是在普通混凝土中按设计要求加入25mm长钢丝纤维，并使钢纤维在混凝土拌合物中的分散均匀，增强混凝土抗拉能力，如果加入的钢纤维分散不均匀，不仅没起到增强抗拉作用，还会引起局部强度削弱，因此只有保证钢纤维在拌合料中分散均匀，才能获得良好的增强抗拉效果。
⑵ 钢纤维混凝土工程包括混凝土搅拌、运输、浇筑、振捣和养护。
① 准备工作
混凝土浇筑前，首先对仓面进行淋水，冲洗钢筋模板及基面的灰尘，使混凝土面湿润，淋水时，以仓面充分湿润为度，但不能形成积水，如有积水，必须排除。
② 钢纤维混凝土拌制要求
混凝土拌合采用自行安装的0.35m3自落式搅拌机在厂房附近场地拌制。
按施工配合比配料，检查称量符合配合比配料量后即进行拌合。拌合时间：不少120s。
钢纤维投料方式有两种，其一：可先投入砂、石、水泥、钢纤维进行干拌，使钢纤维均匀分散于拌合料中，然后加入水进行湿拌；其二：也可先投入砂、石、水泥、水，在拌和过程中利用人工分散加入钢纤维。
③ 混凝土运输
将拌制完成的混凝土装入拌和车运至厂房顶部平台，先用厂顶门式起重机垂直吊入厂房安装间的平板运输车，再由厂内桥机吊入机坑内的混凝土卸料平台，最后用人工铲运入仓方式将混凝土送入浇筑面。
④ 平仓分层、振动
平仓：人工持铲平仓（顶部），保证入仓仓面混凝土大致平整。
分层：层厚控制在30～40cm，底部控制在30cm以内。
振动：采用2.2KW插入式振动器振动，结合人工振捣方式进行。振动时，不宜直接振动模板及钢筋。振点应按顺序呈梅花型布置。间距不大于振动棒振动影响范围的0.75倍，振动棒插入式深度应直达下层混凝土5cm，平面连接的混凝土体应在连接部位加密振点，以保证接触面充分结合。
振动时间以混凝土面不明显下沉，气泡基本排除完毕为度。但掺入钢纤维的混凝土应加强振捣，由于钢纤维会阻碍混凝土的流动，因此钢纤维混凝土的振捣要比普通混凝土的振捣时间长，一般应为普通混凝土的1.5倍。如遇到突然下沉、变形情况，可能是模板明显变形，拉筋断裂或支撑折断，应立即停止振动，查明原因并采取补救措施后方可继续施工。
⑤ 平整、抹面
混凝土平整抹光，一般经过三道，即浇筑刚结束时第一道，表面富余水分基本流失时第二道，表面混凝土开始失去塑性但受压尚有明显痕迹时第三道。
⑥ 养护
浇筑完毕后12小时～18小时内开始洒水养护，14天内用麻袋覆盖以保持混凝土处于湿润状态，100%湿度养护。龄期满前（28天）亦应经常保持混凝土表面湿润。
⑦ 缺陷处理
蜂窝麻面：全部凿除松散混凝土至结实部位，冲洗干净后，再回填膨胀混凝土或砂浆。
模板变形引起轮廓线偏差：凸起偏差部位应凿除低于设计轮廓线0.5～1cm，再用相同颜色同标号的防收缩砂浆抹光。凹下偏差部分表面凿全麻处理，再用相同颜色同标号的砂浆抹光。
错台、流泪滴浆：用平嘴麻针凿平凿顺，在用手提砂轮进行表面磨光。
3.2.4 钢板与混凝土层间隙化学灌浆
⑴检查基础钢板、正面钢板，发现空洞即进行化学灌浆。
⑵ 灌浆施工技术要求
灌浆嘴：间距：80～100cm；孔径：10cm；
排气嘴：间距：50～100cm；孔径：10mm；
封堵待凝时间：24h；
浆材：亲水环氧（或水泥浆）；
压力：0.3～0.4Mpa；
施工顺序：同一空洞或连通的空洞由底往高施灌，互不连通的空洞可同时施灌；
停灌标准：吸浆率小于0.04L/min；
进浆时间：20min；
灌浆待凝时间：72h。
4、结语
机组基墩加固完成运行多年（#3机8年，#2机4年，#4机2年）来，其运行情况大有改善，从每月或每季度的测量结果看，除基墩顶面在运行初期发现少数几条温度裂纹外，其它没有异常；机组下机架振动测量结果可知，下机架的振动值较之大修前有明显减少，因此，对下机架基墩加固处理是成功和有效的。
论文作者:黄耿
论文发表刊物:《基层建设》2015年28期供稿
论文发表时间:2016/4/5
标签：混凝土论文; 钢筋论文; 机组论文; 模板论文; 机架论文; 钢纤维论文; 钢板论文; 《基层建设》2015年28期供稿论文;