專利名稱：一種水電站充水保壓蝸殼預(yù)壓縫施工裝置及其實(shí)施方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水利水電工程中的水電站廠房施工技術(shù)，特別是ー種水電站充水保壓蝸殼預(yù)壓縫施工裝置及其實(shí)施方法。
背景技術(shù)：
充水保壓蝸殼是水電蝸殼組合結(jié)構(gòu)的ー種重要型式。該結(jié)構(gòu)通常在鋼蝸殼內(nèi)施加一定預(yù)壓水頭下澆筑蝸殼外圍混凝土，在混凝土整個(gè)凝固過(guò)程都要保持這ー壓力。當(dāng)施工完成，釋放水壓后，將在鋼蝸殼和外圍混凝土之間形成一預(yù)壓縫隙。預(yù)壓縫隙的存在可以較大的減少鋼蝸殼外圍混凝土鋼筋用量。同時(shí)由于機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)水頭通常是不低于預(yù)壓水頭的，此時(shí)鋼蝸殼能緊貼外圍混凝土，使座環(huán)、蝸殼和大體積混凝土結(jié)合成整體，増加了機(jī)組的剛性，減少了機(jī)組的振動(dòng)和變形，有利于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。水電站充水保壓蝸殼中的實(shí)質(zhì) 是在鋼蝸殼和外圍混凝土之間形成ー預(yù)壓縫，當(dāng)鋼蝸殼充水后，由于縫隙的存在，鋼蝸殼有充分的空間變形，可使鋼板的強(qiáng)度得到充分的利用，降低金屬蝸殼外圍混凝土的鋼筋用量。但是，采用傳統(tǒng)建造方法的水電站充水預(yù)壓蝸殼存在著一定的不足。首先，増加了預(yù)壓設(shè)備的費(fèi)用。充水預(yù)壓的主要設(shè)備是蝸殼進(jìn)ロ悶頭及座環(huán)內(nèi)封環(huán)。經(jīng)驗(yàn)表明，水壓實(shí)驗(yàn)及充水預(yù)壓所需的每套設(shè)備包括悶頭、內(nèi)封環(huán)、泵及其他輔助設(shè)備的造價(jià)是機(jī)組造價(jià)的3%。其次，増加了機(jī)組安裝エ期，一般約占用機(jī)組安裝エ期2周。最后，悶頭的采用增長(zhǎng)了廠房的尺寸，増加了混凝土的用量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的g在針對(duì)上述存在問(wèn)題，提供ー種水電站充水保壓蝸殼預(yù)壓縫施工裝置及其實(shí)施方法，該方法采用石蠟、電熱絲組合裝置來(lái)制造預(yù)壓縫隙，從而降低機(jī)組制造費(fèi)用、節(jié)省廠房結(jié)構(gòu)混凝土用量，并縮短工程施工エ期。本發(fā)明的技術(shù)方案一種水電站充水保壓蝸殼預(yù)壓縫施工裝置，包括石蠟層、電熱絲、石蠟排放孔、導(dǎo)線和電源，石蠟層位于鋼蝸殼外表面與澆注混凝土之間，電熱絲均勻分布在石蠟層內(nèi)部，石蠟排放孔設(shè)置于鋼蝸売上，石蠟排放孔為三個(gè)，分別位于鋼蝸殼的底部、最外側(cè)部以及鋼蝸殼與水輪機(jī)座環(huán)的上結(jié)合部，電熱絲通過(guò)導(dǎo)線與電源連接。一種所述水電站充水保壓蝸殼預(yù)壓縫施工裝置的實(shí)施方法，步驟如下I)根據(jù)水電站充水保壓蝸殼設(shè)計(jì)的保壓水頭壓カ，計(jì)算出鋼蝸殼每ー個(gè)蝸殼單節(jié)的徑向變形位移，計(jì)算公式如下Ar = ^―
SE式中，p為蝸殼設(shè)計(jì)的保壓水頭壓カPa、r為蝸殼單節(jié)的平均半徑m、6為蝸殼單節(jié)的厚度m、E為鋼材的彈性模量Pa ；2)緊靠在金屬蝸殼外側(cè)，預(yù)先布置電熱絲，電熱絲采用從蝸殼上側(cè)往下側(cè)纏繞，然后再纏繞返回上側(cè)，循環(huán)進(jìn)行，電熱絲之間的間距為5cm ；3)根據(jù)蝸殼單節(jié)計(jì)算的徑向變位A r,在蝸殼姆一個(gè)單節(jié)外側(cè)涂抹A r厚度的石蠟層并使電熱絲均勻埋入石蠟層內(nèi)，石蠟?zāi)毯鬂仓撐仛ね鈬炷?；4)混凝土凝固后，電熱絲通過(guò)電線與電源連接，石蠟層融化后通過(guò)鋼蝸殼設(shè)置的石蠟排放孔全部排出后，切斷電源；5)最后采用焊接封堵石蠟排放孔，即可在鋼蝸殼和外圍的混凝土之間形成ー層預(yù)壓縫。本發(fā)明的有益效果該水電站充水保壓蝸殼預(yù)壓縫施工技術(shù)，不需要傳統(tǒng)方法中的悶頭和座環(huán)內(nèi)封環(huán)，降低了機(jī)組制造費(fèi)用，同時(shí)也縮短了廠房的長(zhǎng)度，進(jìn)而節(jié)省了混凝土的用量，并縮短施エエ期，該方法在水電站充水保壓蝸殼施工方面具有很高的實(shí)用價(jià)值。


附圖為水電站充水保壓蝸殼預(yù)壓縫施工裝置蝸殼截面示意圖。圖中1.鋼蝸殼2.石蠟層3.電熱絲4- I、4- IK4- III .石蠟排放孔5.導(dǎo)線6.電源7.混凝土 8.水輪機(jī)座環(huán)
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一種水電站充水保壓蝸殼預(yù)壓縫施工裝置，包括石蠟層2、電熱絲3、石蠟排放孔4- I、4- 11、4_ III、導(dǎo)線5和電源6，石蠟層2位于鋼蝸殼I外表面與澆注混凝土 7之間，電熱絲3均勻分布在石蠟層內(nèi)部，石蠟排放孔設(shè)置于鋼蝸殼I上，石蠟排放孔為三個(gè)4- I、4- II、4_ III，分別位于鋼蝸殼的底部4- III、最外側(cè)部4- II以及鋼蝸殼與水輪機(jī)座環(huán)的上結(jié)合部4- I，電熱絲3通過(guò)導(dǎo)線5與電源6連接。一種所述水電站充水保壓蝸殼預(yù)壓縫施工裝置的實(shí)施方法，步驟如下I)鋼蝸殼進(jìn)ロ直徑6m，入口處壁厚50mm，末端厚度為35mm，充水保壓設(shè)計(jì)值160m水頭。采用蝸殼單節(jié)徑向變形計(jì)算公式可計(jì)算出蝸殼的徑向變形2-5. 5mm,蝸殼進(jìn)ロ單節(jié)數(shù)值大，越到后面單節(jié)數(shù)值越小。2)緊靠在鋼蝸殼外圍布置電熱絲，電熱絲采用從蝸殼上側(cè)往下側(cè)纏繞，然后再纏繞返回上側(cè)，循環(huán)進(jìn)行，電熱絲之間的間距為5cm。3)根據(jù)計(jì)算出的蝸殼單節(jié)的徑向變形值，在緊貼蝸殼單節(jié)外側(cè)土涂抹相應(yīng)厚度為
2-5. 5mm的石蠟層，完成整個(gè)蝸殼的涂抹。石蠟?zāi)毯?，澆筑鋼蝸殼外圍混凝土?)混凝土凝固后，電熱絲通電加熱使得石蠟融化，融化的石蠟通過(guò)鋼蝸殼上預(yù)先設(shè)置的石蠟排放孔流出，切斷電源；5)石蠟流出后，通過(guò)焊接方法將空洞封堵，最終在鋼蝸殼和外圍混凝土之間形成
一條預(yù)壓縫。
權(quán)利要求
1.一種水電站充水保壓蝸殼預(yù)壓縫施工裝置，其特征在于包括石蠟層、電熱絲、石蠟排放孔、導(dǎo)線和電源，石蠟層位于鋼蝸殼外表面與澆注混凝土之間，電熱絲均勻分布在石蠟層內(nèi)部，石蠟排放孔設(shè)置于鋼蝸殼上，石蠟排放孔為三個(gè)，分別位于鋼蝸殼的底部、最外側(cè)部以及鋼蝸殼與水輪機(jī)座環(huán)的上結(jié)合部，電熱絲通過(guò)導(dǎo)線與電源連接。
2.一種如權(quán)利要求I所述水電站充水保壓蝸殼預(yù)壓縫施工裝置的實(shí)施方法，其特征在于步驟如下 1)根據(jù)水電站充水保壓蝸殼設(shè)計(jì)的保壓水頭壓力，計(jì)算出鋼蝸殼每一個(gè)蝸殼單節(jié)的徑向變形位移，計(jì)算公式如下
全文摘要
一種水電站充水保壓蝸殼預(yù)壓縫施工裝置，包括石蠟層、電熱絲、石蠟排放孔、導(dǎo)線和電源，石蠟層位于鋼蝸殼外表面與澆注混凝土之間，電熱絲均勻分布在石蠟層內(nèi)部，石蠟排放孔設(shè)置于鋼蝸殼上，電熱絲通過(guò)導(dǎo)線與電源連接；其實(shí)施方法是根據(jù)保壓水頭壓力，計(jì)算出每一個(gè)蝸殼單節(jié)的徑向變形位移；在金屬蝸殼外側(cè)布置電熱絲；在蝸殼外側(cè)涂抹徑向變位△r厚度的石蠟層然后澆筑外圍混凝土；混凝土凝固后，電熱絲通電，將融化后的石蠟排出；封堵石蠟排放孔即可。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是該蝸殼預(yù)壓縫施工技術(shù)，不需要傳統(tǒng)方法中的悶頭和座環(huán)內(nèi)封環(huán)，機(jī)組制造費(fèi)用低，廠房長(zhǎng)度短，節(jié)省混凝土的用量且縮短施工工期，在水電站充水保壓蝸殼施工方面具有很高的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)E02B9/00GK102758425SQ20121025694
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者劉昉, 毛柳丹, 王海軍, 練繼建 申請(qǐng)人:天津大學(xué)