满管溜槽输送碾压混凝土的新技术在施工中的应用

2010-03-27赵国民

河南水利与南水北调 2010年9期

□李斌 □赵国民 □刘刚

（中国水利水电第十一工程局有限公司）

一、工程概况

蟒河口水库位于济源市西北15km的北蟒河出山口，引沁济蟒渡槽上游480m处，控制流域面积94km2，占全流域面积的56%。水库总库容1094.0万m3，工程规模为中型Ⅲ等工程。大坝为碾压混凝土重力坝，由挡水坝段、溢流坝段、底孔坝段等水工建筑物组成，最大坝高77.6m，坝顶长度220.5m。蟒河口大坝坝址岸坡坡脚约45°，地形完成，为“V”形横向河谷，河谷狭窄，边坡陡峭，施工道路布置困难。

蟒河口大坝工程混凝土总量29.5万m3，其中碾压混凝土25.2万m3，按照合同文件的要求，碾压及常态混凝土施工工期约8.5个月，最大月浇筑强度6.4万m3。

二、满管溜槽入仓工艺

（一）满管溜槽提出的背景

根据蟒河口大坝工程特点，除底部混凝土可采用填筑施工道路采用汽车入仓外，大量混凝土的入仓必须从上往下输送，可选用的方式为负压溜槽和满管溜槽，从负压溜槽的结构形式及设计原理来分析，负压溜槽的底部为弧形衬板，顶部为柔性的胶带紧贴底部衬板形成负压，但由于负压溜槽下流时混凝土流速较大，底部钢衬板很容易被磨穿，根据以往工程经验2万m3混凝土就需要更换底衬一次，代价较高。经过对大量的工程实例进行比较分析，满管溜槽可以经过混凝土控制系统对混凝土流速限制，磨损较少，代价较低，最终采用满管溜槽方案。

（二）满管溜槽的入仓工艺

入仓工艺为拌和楼－汽车运输－满管溜槽－仓内汽车转运，拌和楼拌制出来的混凝土采用自卸汽车运输至右坝肩，进入满管，通过上部气动弧门和出口弧门相互协调控制碾压混凝土的流速，汽车在仓内转运。满管溜槽系统主要参数见表1。

表1 满管溜槽系统主要参数

三、满管溜槽的布置及设计

（一）满管溜槽布置

蟒河口水库大坝EL281.0m～EL317.6m之间的碾压混凝土采用满管溜槽系统入仓，满管溜槽的调节料斗布置在EL317.6m平台，设计输送强度＞90m3/h,流动速度＜5m/s。混凝土速度由满管溜槽的上下弧门控制。详细布置见满管溜槽布置图1。

（二）满管溜槽结构设计

满管溜槽入仓系统结构是实现混凝土入仓的关键所在。该结构设计包括调节料斗、上部弧门下料控制、满管槽身结构、系统支撑结构和出料弧门控制器等5个部分。

1.基本参数的确定

根据工程施工的最大强度要求确定满管溜槽的输送能力，确定料斗和溜管的直径；根据工程车的车厢长、宽、高尺寸和装载量、溜管的设计布置确定溜槽的工作角度；再根据受力分析确定桁架的结构形式。

图1 蟒河口满管溜槽立面布置图

2.经验参数

根据其它工程的经验，溜管直径确定在φ600～1000mm之间选择，太小运行易堵管，太大则系统运行荷载大，对桁架结构要求高，制造成本大大提高。

进料口储料箱容积按照仓面的接料运输车载的1.5～2.0倍确定，这样可以保证系统运行时溜槽的连续性以及溜管中始终处于满料状态。

3.满管溜槽的结构

（1）调节料斗结构

为保证混凝土连续下料和达到满管的效果，采用大料斗。料斗容积约14.2m3，上口尺寸为2.8m×3m，下口尺寸为1.2m× 1.2m，高度2.1m。调节料斗的钢板厚度为6mm，岸坡的调节料斗采用4根支撑柱通过预埋的钢板焊接。料斗斜坡不得＞50°。

（2）上部弧门下料控制和出料弧门控制器

上部弧门必须和储料料斗出口相配套，上口为1.2m×1.2m，出口为0.65m×0.65m。下部弧门采用进口和出口均为0.8m×0. 8m，弧门控制由气动弧门控制，空压机放置在受料斗的下部。

（3）满管溜槽槽身结构

满管溜槽槽身构件包括标准节长2m，断面尺寸650mm× 8mm；出口渐变扩大节长度0.7m，35°弯接头，出口渐变扩大节安装在标准管体和出口弧门之间，保证混凝土在下料时不发生堵料现象。管体之间采用法兰螺栓连接。满管溜槽结构及加固布置见图1；标准槽身见图2；弯管加工间图3。

图2 桁架A-A断面加固详图

图3 满管溜槽标准段加工详图

四、操作规程

应保证溜管内始终有料，在储料时应先关闭下部弧门，再打开上部弧门，待溜管内充满料后再进行作业，储料箱内装料保持在1/4至满料之间，且必须在溜管的上部45°范围内钻打5mm的排气孔，排气孔可设在溜管的顶部，为下料方便在储料斗下部安装12kW的振动器一台，确保溜管下料的顺畅；出料弧门控制根据出料的流量要求将弧门调到一定大小，通过控制出料弧门的开度来满足输送能力的要求和物料在溜管中的运行速度，从而维持出料流量的稳定。物料在溜管中的运行速度控制在0.5m/s，混凝土在溜管中的速度越小，溜管使用寿命越长。作业时，出料量尽量要与进料量平衡，即始终保持溜管内充满料，保证溜管在最佳的状态下运行，流出的料不分离；溜砂浆时上下弧门全部打开，防止弧门被压坏；出料口距离不够时，在出口采用皮带机接力输送，溜管出料弧门开启大小要与皮带机的输送能力相匹配，保证皮带机所输送的混凝土不从皮带上溢出；当仓面不能接料时，及时将溜管内的混凝土放空，混凝土在溜管内的存放的时间应控制在1h以内，常态为30min以内。

五、蟒河口溜管应用情况

蟒河口大坝满管溜槽的设计和安装严格按照使用规程操作，未出现堵管现象，达到了满管溜槽输送料的理论效果。溜管的寿命也达到了满意效果，输送2万m3混凝土管壁底部磨损约1.5mm。且在储料斗下部安装了振动器，下料流畅。控制出料弧门的出口到地面高度在3.8～5m，混凝土分离程度极小。

六、满管溜槽设计注意细节及改进建议

满管溜槽的布置倾角在45°～90°之间选择，出料口中心线距离岩体应≥4m，距离大坝边界距离应≥2m；布置落差以10～80m比较合适，太小不经济，太大对结构要求高，制作成本大大提高；下部弧门气缸角度要＞60°；溜管＞30m时在溜管底部安装附壁式振捣器，当仓面和弧门出现意外发生堵管时加震消堵；溜管的畅通至关重要，底部弧门口要尽可能大，在连接处或拐弯处要采用渐变大方式处理，且隔段要开设检修门；满管溜槽下料不均匀时容易出现真空而发生颤抖，对结构安全很不利，故必须隔段开设排气孔；调节料斗设计要尽可能的大，确保下料的连续性，在调节料斗和管体之间的连接渐变段要顺畅不宜过长，调节料下料坡度要尽可能的大。