CN102758425B - 一种水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置的实施方法 - Google Patents

Abstract

一种水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置，包括石蜡层、电热丝、石蜡排放孔、导线和电源，石蜡层位于钢蜗壳外表面与浇注混凝土之间，电热丝均匀分布在石蜡层内部，石蜡排放孔设置于钢蜗壳上，电热丝通过导线与电源连接；其实施方法是：根据保压水头压力，计算出每一个蜗壳单节的径向变形位移；在金属蜗壳外侧布置电热丝；在蜗壳外侧涂抹径向变位△r厚度的石蜡层然后浇筑外围混凝土；混凝土凝固后，电热丝通电，将融化后的石蜡排出；封堵石蜡排放孔即可。本发明的优点是：该蜗壳预压缝施工技术，不需要传统方法中的闷头和座环内封环，机组制造费用低，厂房长度短，节省混凝土的用量且缩短施工工期，在水电站充水保压蜗壳施工方面具有很高的实用价值。

Description

一种水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置的实施方法

所属技术领域

本发明属于水利水电工程中的水电站厂房施工技术，特别是一种水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置及其实施方法。 

背景技术

充水保压蜗壳是水电蜗壳组合结构的一种重要型式。该结构通常在钢蜗壳内施加一定预压水头下浇筑蜗壳外围混凝土，在混凝土整个凝固过程都要保持这一压力。当施工完成，释放水压后，将在钢蜗壳和外围混凝土之间形成一预压缝隙。预压缝隙的存在可以较大的减少钢蜗壳外围混凝土钢筋用量。同时由于机组正常运行时水头通常是不低于预压水头的，此时钢蜗壳能紧贴外围混凝土，使座环、蜗壳和大体积混凝土结合成整体，增加了机组的刚性，减少了机组的振动和变形，有利于机组稳定运行。水电站充水保压蜗壳中的实质是在钢蜗壳和外围混凝土之间形成一预压缝，当钢蜗壳充水后，由于缝隙的存在，钢蜗壳有充分的空间变形，可使钢板的强度得到充分的利用，降低金属蜗壳外围混凝土的钢筋用量。 

但是，采用传统建造方法的水电站充水预压蜗壳存在着一定的不足。首先，增加了预压设备的费用。充水预压的主要设备是蜗壳进口闷头及座环内封环。经验表明，水压实验及充水预压所需的每套设备包括闷头、内封环、泵及其他辅助设备的造价是机组造价的3%。其次，增加了机组安装工期，一般约占用机组安装工期2周。最后，闷头的采用增长了厂房的尺寸，增加了混凝土的用量。 

发明内容

本发明的目的旨在针对上述存在问题，提供一种水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置及其实施方法，该方法采用石蜡、电热丝组合装置来制造预压缝隙，从而降低机组制造费用、节省厂房结构混凝土用量，并缩短工程施工工期。 

本发明的技术方案： 

一种水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置，包括石蜡层、电热丝、石蜡排放孔、导线和电源，石蜡层位于钢蜗壳外表面与浇注混凝土之间，电热丝均匀分布在石蜡层内部，石蜡排放孔设置于钢蜗壳上，石蜡排放孔为三个，分别位于钢蜗壳的底部、最外侧部以及钢蜗壳与水轮机座环的上结合部，电热丝通过导线与电源连接。 

一种所述水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置的实施方法，步骤如下： 

1）根据水电站充水保压蜗壳设计的保压水头压力，计算出钢蜗壳每一个蜗壳单节的径向变形位移，计算公式如下： 

$\mathrm{\Δr}=\frac{{\mathrm{pr}}^2}{\mathrm{\δE}}$

式中，p为蜗壳设计的保压水头压力Pa、r为蜗壳单节的平均半径m、δ为蜗壳单节的厚度m、E为钢材的弹性模量Pa； 

2）紧靠在金属蜗壳外侧，预先布置电热丝，电热丝采用从蜗壳上侧往下侧缠绕，然后再缠绕返回上侧，循环进行，电热丝之间的间距为5cm； 

3）根据蜗壳单节计算的径向变位△r，在蜗壳每一个单节外侧涂抹△r厚度的石蜡层并使电热丝均匀埋入石蜡层内，石蜡凝固后浇筑钢蜗壳外围混凝土；

4）混凝土凝固后，电热丝通过电线与电源连接，石蜡层融化后通过钢蜗壳设置的石蜡排放孔全部排出后，切断电源； 

5）最后采用焊接封堵石蜡排放孔，即可在钢蜗壳和外围的混凝土之间形成一层预压缝。 

本发明的有益效果： 

该水电站充水保压蜗壳预压缝施工技术，不需要传统方法中的闷头和座环内封环，降低了机组制造费用，同时也缩短了厂房的长度，进而节省了混凝土的用量，并缩短施工工期，该方法在水电站充水保压蜗壳施工方面具有很高的实用价值。 

附图说明

附图为水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置蜗壳截面示意图。 

图中：1.钢蜗壳  2.石蜡层  3.电热丝  4-Ⅰ、4-Ⅱ、4-Ⅲ.石蜡排放孔5.导线  6.电源  7.混凝土  8.水轮机座环 

具体实施方式

实施例： 

一种水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置，包括石蜡层2、电热丝3、石蜡排放孔4-Ⅰ、4-Ⅱ、4-Ⅲ、导线5和电源6，石蜡层2位于钢蜗壳1外表面与浇 注混凝土7之间，电热丝3均匀分布在石蜡层内部，石蜡排放孔设置于钢蜗壳1上，石蜡排放孔为三个4-Ⅰ、4-Ⅱ、4-Ⅲ，分别位于钢蜗壳的底部4-Ⅲ、最外侧部4-Ⅱ以及钢蜗壳与水轮机座环的上结合部4-Ⅰ，电热丝3通过导线5与电源6连接。 

一种所述水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置的实施方法，步骤如下： 

1）钢蜗壳进口直径6m，入口处壁厚50mm，末端厚度为35mm，充水保压设计值160m水头。采用蜗壳单节径向变形计算公式可计算出蜗壳的径向变形2-5.5mm，蜗壳进口单节数值大，越到后面单节数值越小。 

2）紧靠在钢蜗壳外围布置电热丝，电热丝采用从蜗壳上侧往下侧缠绕，然后再缠绕返回上侧，循环进行，电热丝之间的间距为5cm。 

3）根据计算出的蜗壳单节的径向变形值，在紧贴蜗壳单节外侧土涂抹相应厚度为2-5.5mm的石蜡层，完成整个蜗壳的涂抹。石蜡凝固后，浇筑钢蜗壳外围混凝土。 

4）混凝土凝固后，电热丝通电加热使得石蜡融化，融化的石蜡通过钢蜗壳上预先设置的石蜡排放孔流出，切断电源； 

5）石蜡流出后，通过焊接方法将空洞封堵，最终在钢蜗壳和外围混凝土之间形成一条预压缝。 

Claims (1)

1.一种水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置的实施方法，所述水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置，包括石蜡层、电热丝、石蜡排放孔、导线和电源，石蜡层位于钢蜗壳外表面与浇注混凝土之间，电热丝均匀分布在石蜡层内部，石蜡排放孔设置于钢蜗壳上，石蜡排放孔为三个，分别位于钢蜗壳的底部、最外侧部以及钢蜗壳与水轮机座环的上结合部，电热丝通过导线与电源连接，其特征在于实施方法步骤如下：

1）根据水电站充水保压蜗壳设计的保压水头压力，计算出钢蜗壳每一个蜗壳单节的径向变形位移，计算公式如下：

$\mathrm{\Δr}=\frac{{\mathrm{pr}}^2}{\mathrm{\δE}}$

式中，p为蜗壳设计的保压水头压力Pa、r为蜗壳单节的平均半径m、δ为蜗壳单节的厚度m、E为钢材的弹性模量Pa；

2）紧靠在金属蜗壳外侧，预先布置电热丝，电热丝采用从蜗壳上侧往下侧缠绕，然后再缠绕返回上侧，循环进行，电热丝之间的间距为5cm；

3）根据蜗壳单节计算的径向变位△r，在蜗壳每一个单节外侧涂抹△r厚度的石蜡层并使电热丝均匀埋入石蜡层内，石蜡凝固后浇筑钢蜗壳外围混凝土；

4）混凝土凝固后，电热丝通过电线与电源连接，石蜡层融化后通过钢蜗壳设置的石蜡排放孔全部排出后，切断电源；

5）最后采用焊接封堵石蜡排放孔，即可在钢蜗壳和外围的混凝土之间形成一层预压缝。

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