某碾压混凝土拱坝抗分离溜管施工探析

2016-11-30张思远

水利科学与寒区工程 2016年10期

关键词：分离器桁架集料

张思远

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州贵阳 550002)

某碾压混凝土拱坝抗分离溜管施工探析

张思远

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州贵阳 550002)

抗分离溜管可以减缓混凝土在溜管中的下落速度，调整混凝土骨料在管内的运行状态，能防止混凝土因大落差向下输送而产生分离，保证混凝土质量。本工程的抗分离溜管，位置在右岸坝轴线上，从1434.0高程布置到1352.0高程，管长度为93 m。抗分离溜管不间断运输输送混凝土强度可达670 m3/h，完全满足本工程混凝土进仓强度要求。

碾压混凝土；抗分离溜管

1 工程概况

本工程大坝为碾压混凝土双曲拱坝，最大坝高109.0 m,拱冠梁处顶厚6.0 m，底厚24.0 m，坝顶中心弧长247.988 m，大坝主体采用90 d龄期三级配C20碾压混凝土。上游面防渗层采用90 d龄期二级配C20变态混凝土和90 d龄期二级配C20碾压混凝土，其中变态混凝土厚度0.5 m，碾压混凝土高程1390.0 m以上厚度2.0 m，1390.0～1360.0 m高程之间厚度3.0 m，1360.0 m高程以下厚度4.5 m，上游面混凝土抗渗等级均为8级。下游坝面采用厚度为0.5 m的90 d龄期三级配C20变态混凝土[1]。

根据本工程的实际情况，结合现场的地形特点，计划在高程1352.0 m以下坝后采用填筑临时道路,汽车水平运输直接入仓，高程1352.0以上采用抗分离溜管垂直运输入仓，垂直距离82 m。

2 抗分离溜管布置位置选择

本工程布置1条抗分离溜管，位置在右岸坝轴线上，从1434.0高程布置到1352.0高程，管长度为93 m，抗分离溜管集料斗放在右岸拱端已建的钢筋混凝土排架平台上, 抗分离溜管采用桁架进行支撑，并采用插筋、钢丝绳进行加固，具体布置见图1。

3 抗分离溜管结构

抗分离溜管结构分为集料斗、抗分离器、溜管、弧形开关、支撑支撑桁架五部分。

集料斗：尺寸：3.1 m×3.45 m，高3.8 m的锥形体，体积约为18 m2，集料斗出口为圆形，其直径为800 mm。

集料斗下部采用钢筋混凝土柱，柱子尺寸为1.2 m×1.2 m，采用C25二级配混凝土浇筑。

抗分离器：抗分离器长1500 mm、管径800 mm、674.4 kg/个，共计3套，在抗分离器中设置抗分离板，在溜管内按一定角度成对设置斜钢板，缩小溜管过流面积，混凝土下落过程，与抗分离斜板相碰，在降低速度的同时，改变混凝土下落方向，使部分混凝土在溜管内相互碰撞并与管壁碰撞，混凝土下落速度进一步降低。

抗分离板用10 mm钢板制作，每块重15 kg。其优点是：结构简单，可降低混凝土下落速度、使混凝土多次混合，减少、避免混凝土分离；缺点是：抗分离板在溜管中的安装间距只能过试验确定，溜管不能短时间存放混凝土。

溜管：3 m长溜管共32节，1 m长溜管2节，共98 m。

弧形开关：弧形开关采用气动开关，人工操作方便。

图1 抗分离溜管布置示意图

支撑桁架：选用桁架进行支撑，桁架选用25#的工字钢、∠75×75×5角钢及16的槽钢进行加工。桁架分为两个部分：支撑溜槽的桁架(后面简称桁架)和桁架立柱。桁架断面为3000 mm×3000 mm，桁架立柱断面为3500 mm×5000 mm。

4 抗分离溜管安装

4.1 基础钢筋混凝土施工

根据右坝肩地形条件，右岸集中斗下部钢筋混凝土分别布置在EL1416.30 m和EL1413.82 m。在混凝土浇筑前首先在沿坝轴线位置上人工开挖两个条形基础，保证最低有1 m埋深，并在已开挖的条形基础面上增设直径为25 mm的三级螺纹钢插筋，深度2.2 m，外露0.8 m，间排距0.8 m，用以增加混凝土的抗滑稳定性，每个条形基础的尺寸为：1200 mm×1500 mm×5000 mm，然后再从地梁上起1200 mm×1200 mm的钢筋混凝土柱，并在EL1424.65 m增设600 mm×60 mm的连系梁，在混凝土浇筑至EL1432.00 m后用45#工字钢与上游面C20桥台连接[2]。

4.2 抗分离溜管安装、加固

根据混凝土基础布置溜管，集料斗及支撑墩位置均采用满堂红支撑的方法，根据溜管角度及边坡地形控制支撑的高度，支撑柱均用16#槽钢，斜撑均75#角钢加固。溜管加固采用25#钢管柱和25#工字钢支撑、16#槽钢斜撑，右岸沿轴线溜管布置326根长3 m直径为Ф25 mm锚杆以固定连接钢支撑，并对钢管柱进行外包钢筋混凝土加固，最后全部用钢丝绳斜拉建立软连接体系，确保溜管的稳定。

4.3 溜管输送能力

溜管混凝土输送速度(匀速)为0.375 m/s，每小时不间断运输输送混凝土强度可达670 m3/h，完全满足本工程混凝土进仓强度要求。

5 混凝土垂直运输质量保证措施

(1)抗分离器可以减缓混凝土在溜管中的下落速度，调整混凝土骨料在管内的运行状态，使混凝土在抗分离器中相互撞击，充分混合，达到多次拌合作用，能防止混凝土因大落差向下输送而产生分离，保证混凝土质量。经抗分离溜管输送的混凝土VC值损失小、匀质性变好、混凝土强度离散程度缩小。

(2)在溜管的出口处，设置控制弧门，当溜管开始进料时，弧门关闭，溜管充满混凝土时，开启弧门卸料，并控制卸料速度，防止混凝土分离。其缺点是：每仓首次和末次充满的混凝土因落差大而会分离，但该部分混凝土可再经卸料平仓过程中平仓机再次进行二次搅拌来解决，可保证混凝土入仓质量。

(3)应用实测：根据贵州黄花寨碾压混凝土双曲拱坝工程实测数据，混凝土出口速度为0.375 m/s，VC值损失0.4～0.5 s；经溜管运输的混凝土不分离，且匀质性有所改善，其粗骨料单位体积质量相对误差减小了0.4%～0.7%，出口混凝土强度为24～28.9 MPa，均大于设计强度20 MPa[3]。

(4)夏季高温施工时，将在溜管外壁顶设置自流水管浇水进行溜管降温，以降低混凝土的入仓温度。

(5)在溜管局部安装附着式振动器，一旦发生堵工时，开启振动器，并采用人工敲打方式配合解决堵管问题，在溜管两侧设有专用检修通道。