鋼罩式氣墊室在陰坪水電站的應用與施工工法

摘要：陰坪水電站氣墊室采用鋼板防止氣室漏氣，克服了氣室閉氣難的問題，實現了工期省、投資省、調壓室運行可靠的目標。鋼罩式氣墊室的成功應用，將對引水式電站具有較大的推廣價值。

關鍵詞：陰坪水電站；鋼罩式氣墊室；引水式電站

中圖分類號：TV642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）29-0034-02

對于高水頭引水式電站，由于地形陡峻，如果采用常規調壓室方案，勢必要修建較長的施工道路，難度大、成本高。一方面導致調壓室建設工期長；另一方面造成對植被和生態的破壞。由于上述缺點，國內從挪威引進了氣墊式調壓室技術，并相繼建造運行了氣墊式調壓室（自一里、金康、小天都電站等），有得有失，取得了一定的經驗，國外及國內已建成的氣墊式調壓室都是利用經過處理的圍巖自身式再輔以在其周邊設置的水幕來防止氣

室漏氣。

氣墊式調壓室又稱封閉調壓室、壓氣式調壓室，是一種性能優越的水錘和涌波控制措施。它的工作原理是：調壓室內一部分充水，在水面之上的密閉空間中充滿高壓空氣，形成一個氣墊，利用空氣的壓縮和膨脹性能來減小調壓室內水位的漲落幅度。施工時采用鋼模臺車、組合小鋼模、汽車吊聯合進行的施工方法，保證了工程質量和施工安全，加快施工進度，取得較好的經濟效益和社會效益。

1 不同鋼罩方案的比較和選擇

鋼板如何設置是一個需要研究的問題，項目業主和設計院一共提出了三種設置方案：

（1）夾心方案：將鋼罩設置在襯砌結構內部，鋼板與兩側的鋼筋混凝土通過“U”型錨筋連接成整體，共同承扣內、外水作用。

（2）外掛緊貼方案：將鋼罩設置于鋼筋混凝土內側，鋼罩與鋼筋混凝土緊貼。

（3）鋼罩外掛架空方案：將鋼罩置于鋼筋混凝土內側，鋼罩與鋼筋混凝土間架空，鋼罩通過型鋼（工字鋼等）與外層鋼筋混凝土連接。

經過理論分析和比較，借鑒于自一里、金康、小天都電站氣墊式調壓室的經驗，陰坪電站采用外掛緊貼方案。

2 鋼罩氣墊式調壓室結構設計

鋼罩氣墊式調壓室的防滲設計是依靠鋼筋混凝土和一層薄鋼板封閉氣體，以此大幅減小氣體的滲漏，依靠平壓系統平衡調壓室鋼筋混凝土外側水壓力和調壓室氣體壓力，以確保結構安全。

3 主要施工技術措施

為確保鋼板和平壓系統鋼管焊接質量，對鋼板焊縫做100%探傷檢測，鋼板的轉角處受力較大，因此要求在轉角處采用角鋼進行焊接加固，頂拱鋼板采用弧形帶肋，所有焊縫必須交叉錯縫，混凝土結構施工完成并待混凝土達到一定齡期后，對拱頂進行回填灌漿。

4 工法特點

（1）施工場地受限，各工序之間相互干擾大。

（2）施工組織嚴密，協調性強。

（3）能保證工程質量，施工安全，施工速度快。

（4）施工工藝簡單，重復施工，便于施工人員掌握。

（5）需較完整的配套機械設備，機械化程度高。

（6）與傳統的調壓井相比，自然環境得到了有效的

保護。

5 鋼罩的制安

陰坪氣墊式調壓室鋼罩總長100m，寬12m，高17.3m。采用16MnR鋼板制作，在氣墊式調壓室內，鋼罩分為以板厚14mm、寬3800mm和板厚18～22mm、寬1300mm的兩種形式，并采用搭接焊接方式，罩外層與洞壁間混凝土后700mm，側壁鋼罩距氣墊室底板高度為1.5m，側壁鋼罩總高為11.3m，頂拱鋼罩為半圓弧形，半徑為5293mm和5289mm，頂拱距地面高度17300mm，邊墻與端墻內側采用∠100×100×10的角鋼加強連接方式。

根據圖紙要求鋼罩制造按壓力鋼管和壓力容器的技術要求加工，焊縫為Ⅱ類，焊縫超聲波探傷為焊縫總長的100%，并在加工場對鋼板進行劃線、下料、切割、打坡口、卷制成型、防腐之后用汽車運進作業面，由于氣墊式調壓室內施工場地狹窄、高度大，且底板以下又有一條斜坡中槽，給鋼板安裝增加了困難。

在鋼罩制作場地內敷設下料切割平臺，其鋼板到貨卸車、下料切割、鋼罩頂拱卷板入槽吊裝作業，采取集中25t汽車吊完成。鋼罩制作焊縫采用埋弧自動焊和手工焊相結合方式。

在氣墊式調壓室安裝現場內的17#拱，沿頂部約70°靠近側壁的兩處部位，適當擴挖敷設天錨，敷設兩套滑車組、兩套卷揚機等臨時起吊裝置。沿氣墊式調壓室長度方向敷設跨距約8m的鋼罩運輸軌道，并在其運輸軌道上敷設簡易高架運輸臺車。除銹均按壓力管道和壓力容器的技術要求進行。

鋼罩制作單元從調交洞運入氣墊式調壓室安裝現場，經預先敷設的天錨、滑車組、卷揚機等臨時設施卸車，并在水平狀態下進行適當的組裝；再由天錨、滑車組、卷揚機等臨時設施實現豎立吊裝，并卸在預先敷設的軌道及高架運輸臺車上；在有預先敷設于調壓室地面適當位置的卷揚機等臨時設施，將組裝后的鋼罩通過高架運輸臺車運至具體安裝部位。

為了鋼罩制作和安裝方便，無論是3800mm寬的鋼罩，還是1300mm寬的鋼罩，每個鋼罩分為4個制作單元，即兩側壁分別為1個單元、頂拱分為2個單元。3800mm寬的鋼罩，在氣墊式調壓室底平面進行整體組裝，經天錨、滑車組、卷揚機等臨時設施實現整體豎立吊裝，再由敷設的高架運輸臺車等臨時設施，將鋼罩整體運至具體安裝位置，利用土建布置的一期混凝土錨筋，布置適當的手拉葫蘆或花籃螺栓以及預先布置于高架運輸臺車上的千斤頂等，實現3800mm寬的鋼罩整體調整和安裝的完全就位。

在安裝現場對于1300mm寬的鋼罩，考慮在氣墊式調壓室地面，用敷設的兩套天錨和滑車組等臨時設施，進行半圓弧頂拱制作單元的卸車、半圓整體地面組裝和豎立吊裝，并用敷設的高架臺車等臨時設施運至安裝部位，先進行半圓弧頂拱的安裝后；再用兩套天錨和滑車組等臨時設施，分別完成兩側壁鋼罩的豎立吊裝、卸在高架運輸臺車上兩側面臨時固定，并運至安裝位置，利用土建一期混凝土錨筋，布置手拉葫蘆和花籃螺栓等，分別實現1300mm寬的鋼罩兩側壁安裝就位和調整。

無論鋼罩的制作拼裝焊縫，還是現場安裝焊縫，均采用單面“V”型坡口。當安裝縫定位焊施焊前，先清除封口膠布，并及時進行安裝縫的焊接，待焊縫在規定的時間內，進行超聲波無損探傷檢查符合要求后，迅速及時地進行安裝焊縫兩側50mm內防腐封閉底漆和面漆的噴刷。

6 質量控制

（1）堅持對原材料進行到貨檢驗和進場后試驗，確保使用優質材料。

（2）砼施工符合《混凝土結構工程施工及驗收規程（GB50204-92）》、《混凝土質量（GB/T50164-92）》。

（3）砼強度合格，表面平整，無蜂窩、麻面，接頭錯臺不大于5mm。

（4）模板工程：采用標準的定型鋼模板，單塊模板對角誤差不大于1mm，相鄰模板面錯臺小于2mm，相鄰模板面上口高差小于1.5mm，支撐加固牢靠。

（5）鋼罩施工符合《壓力鋼管制造安裝及驗收規范（DL5017-93）》、《鋼制壓力容器（GB150-1998）》、《壓力容器用鋼板超聲波探傷標準（ZBJ74003-88）》。

（6）鋼罩的加工及拼裝尺寸不大于設計要求的偏

差值。

（7）鋼罩安裝縱縫誤差不大于2mm，橫縫誤差不大

于3mm。

（8）焊縫設計為Ⅱ類焊縫，其內部缺陷用超聲波探傷合格率為100%。

（9）鋼罩施工人員需持證上崗，無證人員不得上崗操作，尤其是焊工。

（10）對全部上崗人員進行崗前質量培訓，做好工前技術交底，做到人人心中有數，全員重視質量。

陰坪電站鋼罩式氣墊室工期省、經濟、閉氣可靠、運行成本低，擴展了氣墊調壓室的適用范圍，對山區中小型引水式電站具有很好的借鑒和推動價值。

參考文獻

[1] 四川水力發電.

[2] 鋼罩式氣墊調壓室施工新技術研究與應用（科技成果

鑒定資料）.

作者簡介：盧仁端（1979—），男，四川遂寧人，中國水利水電第十工程局有限公司機電安裝分局助理工程師，研究方向：水利水電技術和管理。