套接式缓降器在毛尔盖水电站深、大调压井混凝土施工中的应用

周雪琼，郑道明

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川成都 610072)

1 工程概况

毛尔盖水电站引水系统调压井为阻抗式露天圆型竖井，调压井布置在引水隧洞末端，下接压力管道。开挖直径26.3 m，底部高程2012.5 m，顶部井口高程2183.5 m，井身高度171 m;衬砌后内径22 m，阻抗孔直径为3 m，井筒采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度2 m，调压井混凝土衬砌量为35510 m3、钢筋制安3600 t，固结灌浆1.98×104m，井壁预固结灌浆7100 m，锚杆支护15683根，C20喷混凝土支护2444 m3，工程量指标在同类调压竖井工程中尚属少见。毛尔盖水电站调压井空间容积巨大(其水容量为63862.3 m3)。查新资料表明:毛尔盖水电站调压井工程从空间规模角度讲，是目前施工中的“亚洲第一井”。

2 方案选择

2.1 技术比较

在选择混凝土入仓方式时，考虑采用在调压井底部流道上布置混凝土泵输送混凝土入仓。由于调压井采用滑模施工，要求混凝土输送不间断，连续输送，对设备配置要求高，而泵送混凝土输送速度和连续几十天不间断输送很难达到以上要求;而采取从调压竖井井口进料、溜筒直接输送入仓，则混凝土在高达171 m 的垂直运输过程中会使混凝土骨料分离，浇筑质量无法保证;当采用卷扬机吊运混凝土直接入仓时，卷扬机运输混凝土速度慢，无法满足滑模浇筑强度且吊运对施工干扰大，安全隐患多，吊运系统布置困难。

结合本工程特点，项目部查阅了国内竖井混凝土的施工经验，如采用日本研制的MY-BOX作为溜管下料缓降器。溜管加缓降器具有使混凝土入仓和易性好，无骨料分离现象，入仓速度快等特点。但MT-BOX 缓降装置价格贵，使用数量多，项目难于接受。为此，项目部研制了一套“套接式”缓降器，其结构简单、易于制作、安装容易，同时也具有解决混凝土分离、入仓速度快、和易性好等特点。

2.2 经济比较

通过从技术要求、混凝土输送施工可行性方面进行综合考虑，最终毛尔盖水电站调压井工程井筒混凝土衬砌施工入仓方式采用自制“套接式”缓降器。自制“套接式”缓降器与MY-BOX缓降装置从经济上比较:在毛尔盖水电站调压竖井滑模混凝土施工中的垂直溜管上每25～31 m安装一套“套接式”缓降器，沿井身方向一次安装6～7套，确保了在混凝土垂直输送过程中混凝土和易性好、无骨料分离现象、入仓速度快等。制作一套“套接式”缓降器从材料到制作其费用为:钢管、钢板、焊条等费用约900元，制作费500元，总计费用为1400元/套。如购置一套MY-BOX 缓降器，其费用为7000元～8000元，而使用效果一样，但费用相差4～5倍。

根据毛尔盖水电站调压井井筒浇筑混凝土施工进度、混凝土质量要求，通过从技术、经济、使用方便、安全可行等方面进行综合比较，选择“套接式”缓降器配200 mm 直径的钢管输送混凝土的入仓方式是最经济、最安全可靠的施工方法。

3 “套接式”缓降器

3.1 “套接式”缓降器的工作原理

“套接式”缓降器是一种垂直输送混凝土时的连续减速度和拌和混凝土设备，其工作原理是利用混凝土自重通过“套接式”缓冲装置，包括缓冲溜管和分别在缓冲溜管上下两端安装上套接头与下套接头，上套接头与下套接头沿缓冲溜管的长度方向同轴对应设置，缓冲溜管其中一侧面的中部向内凹陷，凹陷处的纵截面呈侧边开口的“口”字形，该凹陷与上套接头、下套接头同轴对应设置，在缓冲溜管内凹陷的顶部设置有一级缓冲物料槽，缓冲溜管的底部设置有二级缓冲物料槽。混凝土“套接式”缓降器设计合理，降低了混凝土的输送速度，降低了溜管系统的磨损，延长了溜管的使用寿命，防止了混凝土的骨料分离，提高了混凝土的和易性，保证了所输送的混凝土骨料均匀、不离析，确保了混凝土质量。

图1 缓降器混凝土输送工况图

3.2 “套接式”缓降器特性

“套接式”缓降器装置每组由3节组成，每组之间由钢管连接，“套接式”缓降器每节分隔成方向不同的输送混凝土通道，在连接处被分成3～4个正方形，每条通道加工成一定的坡度。混凝土下落通过“套接式”缓降器时，以混凝土的自重为动力，内缓冲溜管内凹陷顶部设置有一级缓冲物料槽用以减缓混凝土下落速度，同时，缓冲溜管的底部设置有二级缓冲物料槽，从而使混凝土下落速度得到减缓，并使混凝土达到了再次拌和。“套接式”缓降器具有下述优点:利用混凝土自重再次拌和，可适当减少拌和站搅拌时间，达到了提高生产能力的目的。缓降器混凝土输送工况见图1。

4 “套接式”缓降器的制作与安装

4.1 “套接式”缓降器的制作

深、大调压竖井混凝土施工时，混凝土在自由下落通过“套接式”缓降器时，混凝土对缓降器产生的是高速冲刷，对缓降器磨损很大。因此，在制作缓降器时对其使用材料有一定要求:缓降器必须使用耐磨性好的材料(采用锰钢板)进行制作，以延长使用寿命，减少使用时的维修与更换次数。在制造过程中应注意以下几点:

(1)必须根据竖井深度、混凝土输送方量等情况，选择能满足耐磨要求的材料。

(2)应严格按照图纸尺寸、角度要求、制作精度要求进行制作，避免出现由于下料、制作错误等，使制作的缓降器无法起到缓降效果。

(3)缓降器制作时的焊接部位应采用E507焊条进行焊接，每条焊缝要连续均匀，焊缝中的焊渣应清除后施焊，焊缝高度不小于6 mm。

4.2 缓降器的安装

“套接式”缓降器和溜管安装时，利用调压井开挖支护布置在井壁上的锚杆进行溜管和缓降器的固定安装。根据现场工况和施工措施进行布置。因缓降器的安装正确与否将直接影响施工时混凝土在输送过程中的缓降效果和混凝土和易性，因此，在安装过程中应注意以下事项:

(1)安装前应进行检查，检查凹陷与上套接头、下套接头同轴对应设置是否正确，检查确认无误后方可将其吊入井中安装。

(2)井口上部第一对“套接式”缓降器的安装位置距集料斗4 m 处，下部最后一对“套接式”缓降器距下部集料斗距离不大于3 m，竖井中间部位可根据总高度进行布置，将中部每组缓降器间距严格控制在25～30 m 之间，缓降器安装距离大于40 m 后混凝土将产生分离。

(3)“套接式”缓降器与溜管采用不小于φ15的钢丝绳将输送管道固定于井口的支架式锚筋上，输送管中每隔4～5 m 与调压井壁的锚杆进行焊接加固，以保证输送管在使用过程中的安全。

(4)在溜管和“套接式”缓降器安装过程中，溜管和缓降器要垂直，严禁安装好的溜管出现转折或产生扭曲。溜管标准节长度为3 m，采用法兰盘连接;普通节一节长度为6 m，为圆形截面，节与节之间用法兰盘连接。

5 “套接式”缓降器的实际应用

毛尔盖水电站调压井混凝土采用滑模施工，滑模施工混凝土采用由井口料斗经井壁溜管+缓降器到滑模的方式入仓。调压井混凝土直溜系统由进料系统、溜送系统、缓降器、集料系统、分料系统组成。调压井混凝土进料系统由井口HZS60拌和站出料口接溜槽至井口平台的集料斗，集料斗高1 m，上口宽1.4 m，出料口25 cm，在集料斗0.5 m 处设置钢筋网过滤超径骨料，钢筋网格筛的网格尺寸为7 m×7 cm。井口集料斗紧接溜送系统，溜送系统为安装在井壁上的2条直径为200 mm 的溜管(一条工作，一条备用)，井壁溜管为两种标准:溜管标准节长度为3 m;普通节每一根长6 m，溜管相互由“法兰”螺栓连接，溜管间隔25～31 m 安装一组“套接式”缓降器，在溜管底部3 m 处安装最后一套缓降器。在溜管尾部再悬挂溜筒，溜筒将混凝土送入滑模主平台集料斗中，由料斗下方的旋转分料器和下接的16个辐射式分支溜槽将混凝土送到滑模周边各点下料入仓。滑模体滑升时，先逐步取掉悬挂溜筒，模体滑升6 m后，将井壁溜管去掉一节(每节6 m)，再接悬挂溜筒，如此循环施工，混凝土经过溜管、缓降器、溜筒进入滑模体，滑模随之不断向上滑升。

6 应用效果

针对毛尔盖水电站调压井工程混凝土高落距垂直运输研制的混凝土直溜系统，满足了混凝土高强度快速施工的要求，缓降器系统结构简单并能现场制作且无动力消耗，因此，施工成本明显降低，施工速度快，维护方便，满足了调压井混凝土输送深度大、强度高的要求。

调压竖井用滑模施工历经80 d 完成，比合同工期提前了90 d，日平均滑升速度3 m/d(试滑升时最初的8 d 为1.1 m/d)，最快滑升速度为3.2 m/d，竖井浇筑混凝土34000 m3，全部采用溜管+缓降器进行输送，缓降器使混凝土不离析，输送速度快，改善了混凝土的和易性，溜管+缓降器对长距离垂直输送混凝土的功效非常明显，使工序流畅，安全可靠，完全达到了快速低耗、高效节能、低碳环保和安全质优的预期效果。

7 结语

缓降器作为输送混凝土的缓降装置，在竖井混凝土垂直输送中得到了广泛的应用，由项目部自行研制的“套接式”缓降器在毛尔盖水电站深、大调压井工程中的成功应用，输送混凝土效果良好，在长距离输送混凝土时无骨料离析现象，混凝土和易性能良好，完全能满足混凝土入仓浇筑要求。

毛尔盖水电站厂房项目部自行设计制作的“套接式”缓降器结构简单，下送混凝土速度快、混凝土和易性良好，满足了调压竖井混凝土施工强度。由于“套接式”缓降器造价低，制作简单，同时，该缓降器不但适应并满足深、大竖井中的大方量混凝土输送，也能满足施工时间短、输送混凝土量较小的施工部位。实践证明:对于深、大竖井滑模施工及其它特殊部位施工，采用缓降器垂直输送系统进行混凝土施工，是一种十分合理和有效的施工方法。