1、燃煤發電機組汽輪發電機基礎施工技術十五冶一公司陳玉瀾摘要：本文論述了汽輪發電機基礎的施工過程，通過簡要的計算說明施工過程中所采取措施的依據和必要性，并經實踐證明采取的措施是可行和有效的，對今后的燃煤發電機組汽輪發電機基礎及其它大型設備基礎施工有一定的借鑒作用。一. 工程概況 ：1.1.湖北西塞山電廠是我國第一座按二十一世紀示范電廠要求設計的燃煤發電機組，一期投資裝機容量為2×330MW，總投資 31.41億元人民幣，為中外合資股份制公司。1.2.汽輪發電機基礎是整個電廠項目的核心，施工難度最大，技術含量最高，質量要求也很高，且汽輪發電機基礎施工是整個電廠要求的15 個創精品工程之一，

2、其施工起點高、標準高、要求嚴、合格點率達 100% 。1.3. 1 #、2#汽輪發電機基礎分別位于汽機房27、1116 軸線間，由基礎底板和上部結構組成。其中基礎采用樁基承重，為整體平板筏式基礎，底標高 -6.4m ，長 34.25m、寬 12.8m、高 2.8m，基礎鋼筋共設置 2 層雙向 36200 鋼筋網片，內部設置 20800 鋼支撐；上部結構為鋼筋混凝土框架結構，從 -3.6m 12.0m，包括 8 根框架柱和中間層（ 6.0m 標高）及運轉層（ 12.0m）兩層平臺，運轉層梁板厚度大部分為2800mm，局部達 3200mm，大部分采用 36 鋼筋，四面預埋鐵件，螺栓采用預埋鋼套管二

3、次灌漿方式留設。1.4.汽輪發電機基礎鋼筋用量為299t/ 座，鐵件用量為 30.3t/ 座，3混凝土強度等級均為C30，方量為 2325m/ 座，工程造價252 萬元 /座。二 . 工程特點及難點：本工程主要有四大特點及難點：2.1. 構件尺寸大，要求模板支撐體系必須具有足夠的強度、剛度和穩定性。2.2. 鋼筋焊接量大，除梁板主筋需焊接外，梁上下兩個開口箍筋也需要焊接成封閉箍。2.3. 基礎底板凝汽器單件埋鐵達2.8t ，表面積為2.5m3。運轉層預埋套管數量多（ 144 根/ 座），熱控、電氣預埋管多，埋設精度要求高：軸線偏差3mm，標高偏差5mm，因此預埋件、鋼套管的加固措施必須穩固。3

4、2.4. 混凝土量大，共計2325m/ 座，根據設計要求從-6.4m 12.0m只能留設三道水平施工縫，且要求底板及運轉層混凝土分別一次性澆筑完畢，對混凝土的運輸、澆筑、溫控等環節必須周密考慮，并通過計算做到萬無一失。三.施工前期策劃：3.1. 根據汽輪發電機基礎施工工藝的特殊性，水平施工縫分別留設在：基礎底板面（-3.6m ）；上部結構中間層板面（5.97m）運轉層梁板底部（ 8.8m、8.95m、9.0m、9.15m）。3.2. 由于本工程鋼筋的直徑大（36 ），縱向鋼筋長度長（ 34m），根據現場實際，經比較焊接型式擬采用熔槽幫條焊，操作方便，質量易于控制和保證，且經濟實惠。3.3. 采

5、用 =15mm厚的新樹脂膠合板， 根據施工圖紙進行配模設計，在木工車間制成模板， 接縫處采用刮膩子嵌縫， 增設 14 對拉螺桿鋼管支撐加固，對拉螺桿兩端設=15mm厚橡膠墊，拆模后摳出橡膠墊，用水泥砂漿封閉，模板支撐體系經計算設計其縱橫間距。3.4. 根據混凝土澆筑量，通過計算確定攪拌、運輸的機械及澆筑分層厚度，嚴防施工冷縫的出現。四. 施工過程：4.1.施工順序安排：4.1.1. 基礎底板：定位放線土方 開挖樁 頭破除及樁基檢測墊 層施工定位放線復核底層鋼筋綁扎骨架焊接、冷卻水管布設綁扎上層鋼筋凝汽器支墩鋼筋綁扎測溫點埋設底板及凝汽器支墩模板支設板面預埋件安裝驗收混凝土澆筑養護拆模混凝土隱蔽

6、驗收回填土4.1.2. 基礎上部結構：軸線復核 6.0m 層施工 8.8m框架柱施工 12.0m層承重架搭設驗收 12.0m 層底模支設定位放線復核檢測套管固定模板及安裝板底預埋件箍筋綁扎底層主筋綁扎固定架焊接組裝、冷卻循環水管布設放螺栓套管并校正螺栓套管下支撐點焊牢固預埋電氣、熱控管道綁扎面筋焊接封閉箍筋安裝側面埋件、支設側模并加固牢靠定位放線復核固定螺栓套管上支撐點安裝層面埋件復核、驗收埋件、埋管及螺栓套管運轉層混凝土澆筑養護拆模鑿除面層混凝土浮漿驗收交安。4.2施工措施：4.2.1. 大直徑鋼筋焊接接頭：底板及運轉層均采用36 鋼筋，經比較采用熔槽綁條焊接接頭型式，施焊前要求每位操作人員

7、持證上崗、掛牌作業，并進行模擬試焊，其焊接試樣合格才允許在工程上作業。控制熔槽幫條焊接頭質量關鍵要做到：焊條必須經過烘烤箱烘烤，現場必須存放在保溫筒內，隨用隨取，嚴禁受潮；兩根鋼筋接頭間的間距必須確保 1015mm；接頭只能分兩次焊完，嚴禁有夾渣、氣泡出現。做到以上三點，現場隨機抽樣，均達到要求。4.2.2 模板體系承載能力驗算框架柱模板體系：柱模板承受的側壓荷載標準值按下式計算：/1/2Q1=0.22R t ? ? V ,C c 12Q2/=RCH,計算時取二者中的小值。3RC：混凝土密度，取24KN/m;t c: 混凝土初凝時間，取2.8h ；? ：外加劑（緩凝劑）影響修正系數，不加外加劑

8、時取1.0 ；1?2：混凝土塌落度影響系數，取上限值 1.15 ；H：混凝土澆筑高度，取最大有效值 7m；V：混凝土澆筑速度，取 7m/ h ；計算得 Q/=33.99 KN/m2；/側壓力設計值為 Q= Q×分項系數×折減系數2分項系數取 1.2 ，折減系數取 0.9 ，則 Q=36.7KN/m；22；混凝土澆筑荷載標準值取 2KN/m，設計值為2.16KN/m22。柱側壓力組合荷載為 F=Q+2.16KN/m=38.86KN/m本工程框架柱模板體系中對拉螺桿與鋼管柱箍共同承受混凝土側壓力，在設計計算模型時可根據對拉螺桿的分布位置認為鋼管柱箍與對拉螺桿各承受一半的混凝土側

9、壓力。 則對于框架柱 1600mm 斷面，每根對拉螺桿所承受的拉力為 f=0 .5 ×0.4 × F=7.7KN,對拉螺桿承受的拉應力為 =f/s=68.1N/mm 2, 小于其設計應力承載值 1862N/mm, 因此可認為對拉螺桿承載力滿足要求。運轉層梁板下木枋承載能力驗算： 木枋間距 250mm，跨度 500mm，則木枋所承受的線荷載為： Q=98.4×0.25=24.6KN/m，木枋受力型式按多距簡支梁考慮，則其所承受的彎矩為 M=（1/16 ）QL2=0.385KN·m，木枋所承受應力 f=M/ （r x·Wx），xx=(1/6)bh2

10、x33其中 r=1.0, W, b=55mm, h=75mm,得 W=51.56× 10 mm,則計算得木枋所承受的應力為f=7.47N/ mm 2, 小于木枋承載能力213N/ mm。4.2.3.預埋鋼套管的安裝及加固汽輪發電機基礎運轉層梁板中預埋鋼套管，共三種型式，其中類鋼套管從梁板底面埋至梁板頂面，長度 28603010mm；類鋼套管在底部焊接一塊鋼板， 套管長度為 700mm和 1000mm；類鋼套管在鋼管內距離底部50mm處焊接一塊封底鋼板，鋼套管長500mm，三類鋼套管共計144 根。分布情況如下圖所示：079在運轉層梁板底模支設加固完畢后，用全站儀及精密經緯儀、水準儀等

11、測量設備從全廠永久性控制點引測至 12m平臺四周，再在運轉層底模上測出汽輪發電機組中心線、發電機中心線、凝汽器中心線及軸承中心線作為控制套管底部定位的引線，用經檢測過的鋼卷尺測出類鋼套管的中心線。事先根據鋼套管內徑加工出 30mm 厚圓木板，木板周邊刨光，并使木板中心線與鋼套管中心線重合。由于鋼套管較長，故在鋼筋幫扎的過程中穿插在需要預埋套管的部位附近用 L63 角鋼沿縱橫兩個方向焊接成整體骨架。骨架立桿下面焊接一塊 120*120*6 鋼板（四角分布有四個眼）并用鐵釘將鋼板釘在底模上。對于類套管底部鋼筋綁扎完畢后就將其套在圓木板上。調正套管的垂直度后，用角鋼或鋼筋頭將套管的底部焊接固定在固定

12、架上。待鋼筋及模板施工完畢并加固牢靠之后，在 12 米平臺上根據汽輪機基礎中心線焊幾個固定架，并將 0.5mm鋼絲拉結在固定架上引出汽輪機組中心線、發電機中心線、凝汽器中心線及軸承中心線，并由此來確定套管的中心線，等于類鋼套管，先通過測中心線垂直度等手段確定無誤后再用短鋼筋頭將套管與固定架焊牢。對于、類鋼套管在安裝前，先在鋼套管上口焊兩根16 鋼筋，長 500mm左右。待確定套管中心后，將套管擱在梁板鋼筋上，并對準中心線，調正垂直度后再用鋼筋焊接在固定架上，鋼套管固定方法詳間附圖，所有套管加固定后，再重新復核一遍，準確無誤后，方可進入下一步工序。鋼管下部用鋼筋和 L63角鋼沿縱橫方鋼管上口用兩

13、根短鋼筋向加固焊接固定在梁箍筋上鋼管上部用 L63角鋼沿縱橫方向加固鋼管底部用 L63角鋼沿縱橫方向加固鋼管下口內套 30mm 厚圓木板圓木板用四根鐵釘釘在底模上2.2混凝土工程及溫度控制防裂措施2.2.1 原材料選用根據工程特點及設計要求，本工程選用的材料如下：砂：選用中粗砂，含泥量必須控制在3%以內；碎石：選用粒徑5-40mm碎石，含泥量必須控制在1%以內；水泥：根據本地供料情況，選用華新32.5# 復合散裝水泥，水泥入罐溫度必須控制在50以內；水：使用自來水，在澆筑運轉層時，在水中摻加冰塊，保證水溫控制在 12以內；外加劑：根據設計要求，混凝土中摻加UEA-W型膨脹劑，并摻加 FDN緩凝

14、型減水劑；2.2.2 混凝土的澆筑汽機底板及運轉層混凝土體積較大，其入模溫度要求控制在280C以內，混凝土塌落度控制在160mm以內，在澆筑時試驗人員需隨時在工地檢測混凝土溫度及塌落度，并以此作為依據調整水溫及配合比。澆筑時采用斜面分層的方法， 從軸線向軸線方向澆筑，每層混凝土厚度控制在 30cm以內（運轉層控制在 50CM以內）。采用插入式振動棒振搗，振搗點間距在 50cm 左右。振動棒插點距模板邊及預埋鋼管間距不得小于 20cm，嚴禁接觸鋼筋， 每一振點在振到混凝土表面平整、不再下沉及冒氣泡、開始泛灰漿即可，插管抽管時遵循“快插慢抽”的原則。混凝土澆筑到設計標高后，先用刮尺刮平，再用木抹抹

15、平壓實，在混凝土初凝后用鐵抹對混凝土表面進行抹平壓光三遍，防止混凝土表面出現干縮裂縫。混凝土供應能力測算：按照施工實踐經驗，混凝土流淌長度為混凝土堆積高度的6倍，混凝土最高堆積高度為3m，則混凝土最大流淌長度為 18m。底板最寬處為 12.8m，平臺縱向梁板最寬為 3.2m，此區段內橫向梁板最寬為 1.3m，橫向梁長度為3.6m，則可計算出澆筑一層混凝土所需的最大供應能力分別為18×12.8 ×0.3=69.12m 3（1.3 ×3.6+3.2×2×18）×0.5=59.94m3）。33，臺混凝土攪拌機的生產能力為 76 m/h其生產

16、能力可滿足混凝土連續澆筑的需求。在開始澆筑混凝土前，對攪拌站機械進行一次徹底的維修，并在施工中由維修人員24 小時值班，力爭杜絕因機械故障而影響混凝土連續施工。混凝土溫度應力的計算：對于大體積混凝土，需對其內外最大溫差及溫度應力進行測算，以確定是否需采取措施降低混凝土內外溫差，減小溫度應力，防止出現裂縫。混凝土內部最高溫升： Tmax=WQ0/c =71.8 ，實際最大溫升Tt =0.65 Tmax=46.67 , 大于大體積混凝土允許最大內表溫差值25；3混凝土中水泥用量，取3W：每 m455Kg/ m ；Q0：水泥 28 天的累積水化熱， 查表得 Q0=376560J/ Kg；C：混凝土比

17、熱，查表得 C=993.7 J/ Kg.K ； : 混凝土比重 , 取 2400 Kg/ m 3.最大溫度應力 : max=ET1-1/(L/2)S ，其中 =(Cx/HE) -22E:各齡期混凝土彈性模量 , 單位 :N/mm；：混凝土線膨脹系數，取=1×10-5 / T：結構計算溫差；Cx:阻力系數，考慮平臺下部為框架柱及模板，3可參考在墊層上鋪油氈的樁基承臺，取 Cx=0.121N/ mm；H:基礎厚度 , H=3000mm（底板為 2800mm）；L：基礎長度，運轉層取軸線間長度，L=21050mm（底板為 34000mm）；S：應力松弛系數，按齡期選用。經計算 , 得出混凝

18、土最大溫度應力 max=4.5MP,大于混凝土抗拉強度 f t =2.0MP。由上述計算結果可知， 在汽輪發電機基礎底板及運轉層平臺混凝土工程施工中，必須采取溫控措施，防止混凝土中出現裂縫。混凝土裂縫控制措施：根據工程特點，汽機底板及運轉層平臺采用“內降外蓄”的方法來控制混凝土內外溫差。 “內降”即采用在混凝土中預埋循環水管，通過循環水管對混凝土內部降溫； “外蓄”措施為通過覆蓋養護，減小混凝土表層熱量散發速度。循環水管布置（以運轉層為類） ：循環水管采用 DN48 鋼管，用鋼筋固定在梁板中部，其平面布置如圖：dcba測溫點IVI運轉層混凝土內循環水管布置圖說明: 循環水管采用直徑 48鋼管,

19、 接頭采用焊接 , 進水口及出水口高出混凝土面 300.水管標高為 10.40m.中國十五冶黃石電廠項目部附圖8: 運轉層平臺混凝土循環水管布置圖循環水管進水口及出水口都高出砼面200mm，接頭采用焊接。在混凝土澆筑前，先對循環水管進行水壓試驗，確認接頭處不漏水后，方可澆筑混凝土。在混凝土澆筑 24h 后，接通循環水，對混凝土內部進行降溫。3使用自來水作為循環水， 流量在 20m/h 以上。流出的循環水用來養護混凝土。在混凝土升溫及降溫過程中，可通過控制循環水的流量，來控制混凝土的降溫速度。在澆筑 3 天后，混凝土開始降溫，此時混凝土內部降溫速度要求控制在 1.5 /d ，在混凝土澆筑 7 天

20、后，混凝土內部降溫速度控制在 2-3 /d 之間。當混凝土內外溫差降到 10 以內時，可停止使用循環水降溫。循環水管降溫能力的測算：混凝土內部最大的溫升為 Tmax=46.67, 砼內外溫差控制在25以內， 循環水管內循環水升溫按 10計算， 循環水管降溫區域3砼量為 105m, 循環水流速為 1.5m/s ，現計算混凝土澆筑后連續降溫72 小時內循環水帶走熱量能否將混凝土內部最大溫升控制在25以內（此計算未考慮混凝土內部溫度向外表散發的因素） 。根據資料查得砼及水的比熱分別為：C 砼 =993.73J/Kg.k, C水=993.73J/Kg.k ；33砼及水的比重為： 砼=2400Kg/ m，砼=1000Kg/ m；砼降溫值及水升溫值分別為：t 砼 =21.67 ， t水=10。循環水管 72 小時內循環水帶走水流量為m水 =1208.5m3，帶走熱63需帶量為： Q水= C水 砼 m水 t 水=12085×10 J，105m砼降溫 21.67走熱量為 5427×106J。由以上計算結果可知本工程所采用的循環水管能滿足大體積混凝土溫控要求。混凝土溫度監測：運轉層平臺混凝土具有超厚、超強、高溫的特點，根據本工程的實際情況，測點布