专利名称：一种水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置及其实施方法
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，特别是ー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ー种重要型式。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ー压力。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，増加了机组的刚性，減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ー预压縫，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，可使钢板的強度得到充分的利用，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，増加了预压设备的费用。充水预压的主要设备是蜗壳进ロ闷头及座环内封环。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，増加了机组安装エ期，一般约占用机组安装エ期2周。最后，闷头的采用增长了厂房的尺寸，増加了混凝土的用量。
发明内容
本发明的目的g在针对上述存在问题，提供ー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，并缩短工程施工エ期。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売上，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I)根据水电站充水保压蜗壳设计的保压水头压カ，计算出钢蜗壳每ー个蜗壳单节的径向变形位移，计算公式如下Ar = ^―
SE式中，p为蜗壳设计的保压水头压カPa、r为蜗壳单节的平均半径m、6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，然后再缠绕返回上側，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A r,在蜗壳姆一个单节外侧涂抹A 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ー层预压缝。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，并缩短施エエ期，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- IK4- III .石蜡排放孔5.导线6.电源7.混凝土 8.水轮机座环
具体实施例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- 11、4_ III、导线5和电源6，石蜡层2位于钢蜗壳I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I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I)钢蜗壳进ロ直径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,蜗壳进ロ单节数值大，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，然后再缠绕返回上側，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，最終在钢蜗壳和外围混凝土之间形成
一条预压縫。
权利要求
1.一种水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置，其特征在于包括石蜡层、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。
2.一种如权利要求I所述水电站充水保压蜗壳预压缝施工装置的实施方法，其特征在于步骤如下 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
全文摘要
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。
文档编号E02B9/00GK102758425SQ20121025694
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月23日 优先权日2012年7月23日
发明者刘昉, 毛柳丹, 王海军, 练继建 申请人:天津大学