缓降溜管碾压混凝土快速入仓技术

2014-09-11杨光中

黑龙江水利科技 2014年8期

关键词：仓面皮带机大坝

刘勇，杨光中

（贵州新中水工程有限公司，贵阳 550002）

缓降溜管碾压混凝土快速入仓技术

刘勇，杨光中

（贵州新中水工程有限公司，贵阳 550002）

阐述了碾压混凝土的常用入仓方式及其特点。针对水电站大坝碾压混凝土施工要求，提出了一种新型的缓降溜管碾压混凝土快速入仓技术。现场使用情况表明：采用缓降溜管快速入仓技术，骨料分离控制较好，VC值损失小，温升低，为水电站大坝碾压混凝土快速入仓提供有力的参考依据。

缓降溜管；碾压混凝土；快速入仓技术

0 引言

碾压混凝土是20世纪70年代发展起来的一种干硬性贫水泥混凝土，具有施工速度快、投资成本低等优点，主要应用于大体积混凝土结构，特别是水电工程修筑大坝［1］。

目前，我国的水电站大坝通常采用碾压混凝土筑坝技术。水电站大坝混凝土施工工程中，由于地势陡峭、河谷狭窄、施工布置困难，混凝土受初凝时间的限制，对施工时间有严格要求。同时，由于新拌混凝土的自重大，混凝土的现场输送和浇注是一项关键性的工作。它要求迅速、及时、保证质量及降低劳动消耗，从而在保证工程要求的条件下降低工程造价。因此，如何正确选择混凝土输送工具和浇注方法就更为重要［2－3］。碾压混凝土坝如图1所示。

本文首先阐述碾压混凝土的常用入仓方式，分析各种入仓方式的特点，针对水电站大坝碾压混凝土施工要求，提出一种新型的缓降溜管碾压混凝土快速入仓技术，为水电站大坝碾压混凝土快速入仓提供有力的参考依据。

1 碾压混凝土入仓方式

碾压混凝土的入仓方式，主要是根据本工程的地形条件、施工特性和施工进度要求等因素综合考虑而提出的。水电站大坝碾压混凝土施工工程中，要求混凝土运输设备的能力大，效率高，并对施工质量有保证，既要防止骨料分离和浆液损失，又要缩短运输时间，以减少VC值的损失，防止混凝土初凝，满足大仓面连续作业的要求。

根据上述要求，并参考国内外有关混凝土坝施工经验，主要研究了以下几种方式：

图1 碾压混凝土坝

1.1 自卸汽车直接入仓方式

自卸汽车直接入仓方式比较适宜于坝高＜60m混凝土的运输或坝址开阔边坡较缓大坝。

本方式的优点在于自卸汽车灵活，既可做为从拌和楼到现场的运输设备，又可直接入仓做为布料设备；运输效率高，倒运次数少，减少混凝土的分离，保证施工质量。缺点是受到地形条件的限制，使汽车入仓道路的布置困难或者代价巨大，必须随不同高程铺设施工道路，自卸汽车的运距大，对混凝土质量影响大；土建工程量大，运输费用高。并且当汽车行驶在终凝之后不久的碾压混凝土浇筑层面上时，汽车轮胎荷载会对碾压混凝土浇筑层面顶部造成永久性破坏。自卸汽车直接入仓方式见图2。

图2 自卸汽车直接入仓方式

1.2 皮带机入仓方式

皮带机入仓方式可将碾压混凝土从拌和楼直接运输到浇筑地点，具有连续、高效、快速的施工特点，可满足RCC大仓面连续作业要求；可集中供料，仓面不受缺口度汛的影响，施工干扰少；皮带机搭配塔式布料机使混凝土水平运输与垂直运输连续进行，施工布置较为单一，设备效率高，浇筑仓内不需要卡车或其他方式运输，减少了浇筑层表面的交通运输，在运送及装卸期间混凝土极少离析，大大提高混凝土的浇筑速度。其缺点是设备购置费比其它方案要高，其单台设备价值达1000万美元，仅三峡、龙滩电站等特大型电站能够投入使用此设备，见图3。

图3 皮带机入仓方式

1.3 缆机吊罐入仓方式

缆机吊罐入仓方式的优点是不仅可以运输混凝土，还可以运输器材、设备、模板等附属设施；混凝土可采用三级配，原材料成本降低；对混凝土和易性要求较低。其缺点是缆机运输难以满足RCC大仓面连续作业的要求；需配备大型起吊设备，经济上不划算，且浇筑强度也很难达到要求，见图4。

图4 缆机吊罐入仓方式

1.4 真空溜槽入仓方式

真空溜槽的制造成本低、运行维修方便、配置简单、输送速度快，但只适于坡度为45°～55°的坡面运输，对于狭窄河谷上边坡坡度超过60°甚至为垂直边坡的电站，混凝土入仓相对较为困难，不能有效地解决骨料分离问题。此外，安装真空溜槽时只能分级布置，不但增加真空溜槽的整体费用投入，而且安装及运行施工干扰大，见图5。

图5 真空溜槽入仓方式

1.5 高速深槽皮带机＋真空溜槽＋仓面履带式布料机的入仓方式

该方式优点是皮带机可以连续运输，对碾压混凝土高速浇筑适应性较大。真空溜槽结构简单、制造成本低、运输强度大，目前从国内外已建碾压混凝土坝工程来看，除了自卸汽车直接运输外，大部分都采用了真空溜槽和皮带机运输。缺点是真空溜槽只适用于坡度为45°～55°的坡面运输。履带式布料机体型大，据仓面的施工强度需配二台履带式布料机，与仓面的施工干扰大，转运困难，见图6。

图6 皮带机＋真空溜槽入仓方式

1.6 高速深槽皮带机＋真空溜槽＋仓面自卸汽车的入仓方式

该方式皮带机与真空溜槽的优点与上一种方式相同，仓面自卸汽车运输方便、灵活，施工干扰少。其缺点是真空溜槽只适用于坡度为45°～55°的坡面运输。坝基填塘部位和消力池填塘混凝土入仓不能解决，见图7。

图7 皮带机＋真空溜槽＋自卸汽车入仓方式

2 缓降溜管快速入仓技术

缓降溜管是通过将缓降器和溜管组合配套使用的一种混凝土入仓技术。缓降器根据旋转方向可以分为左旋缓降器和右旋缓降器，如图8（a）和（b）所示，示意图如图 8（c）和（d）所示。

结合图8可以看出，对于每个缓降器，其断面为矩形，隔板从中部将其分为两半，然后沿着同一个方向旋转，旋转之后缓降器的进口与出口成90°，每一半进口或出口的断面均为1：2的长方形。混凝土在垂直下落的过程中每通过一个缓降器，就会增加2倍的等分与混合，因此，当混凝土通过多个缓降器时，就能够实现对混凝土的充分拌合，提高混凝土和易性。

图8 缓降器示意图

溜管通常采用圆径钢管，两端突出且有孔以便于和缓降器及其他装置连接。溜管的外形示意图如图9所示。

图9 溜管的外形示意图

缓降溜管的工作原理：溜管与缓降器通过渐变节连接，缓降器、溜管与渐变节之间通过法兰连接。通过自卸汽车、皮带机或其他运输方式将混凝土运至料斗，混凝土在自重作用下通过与料斗连接的溜管向下流动，然后经渐变节进入缓降器。通过混凝土内部颗粒之间的相互碰撞以及颗粒与缓降器表面的碰撞作用，实现对混凝土进行多次搅拌，减缓混凝土的下落速度，从而达到改善混凝土的和易性及防止骨料分离的目的。缓降溜管的工作原理如图10所示。

缓降溜管碾压混凝土的入仓高差过大或过小，不仅会发生骨料分离、降低碾压混凝土的性能，缩短缓降器的使用寿命，还可能发生二次破碎、增加VC值、增加施工单位的成本。因此，应当选择合理的混凝土入仓高差范围，以保证碾压混凝土的性能和施工质量，并且尽量减轻施工单位的负担。在实际施工时，溜管之间每隔12～15m加挂一组缓降器，如图11所示。

图10 缓降溜管工作原理

图11 缓降溜管安装示意图

3 缓降溜管的现场施工应用

以某水电站大坝工程为例，其最大垂直高差为124m。供料线可为大坝▽328～348m高程及消力池仓面输送混凝土，消力池填塘碾压混凝土分三仓浇筑，最大仓面面积为4379m2，仓面按6h覆盖计算覆盖强度为219m3／h。该供料线考虑到大坝深槽部位和消力池填塘部位的碾压混凝土浇筑方案，经分析比较后决定利用大坝下游侧消力池右侧边坡陡峭的有利条件，采用“高速皮带机＋缓降器＋溜管”的混凝土输送形式。其中，皮带机实现碾压混凝土的水平输送，缓降溜管实现碾压混凝土的垂直输送，整个系统布置紧凑，成功解决了碾压混凝土高达124m落差的垂直输送难题。缓降溜管现场安装见图12。