新型排水管成孔器在丹江口大壩加高工程中的設計與應用

譚明軍

(葛洲壩集團第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 概 述

混凝土壩常常在上游面防滲層下游設置鉛直或近乎鉛直的排水管系,排水管通至縱向排水廊道,其上部通至上層廊道或壩頂。排水管內徑一般為 15～25 c m,可采用拔管、鉆孔或預制無砂混凝土管施工。丹江口大壩加高工程左岸廠房至左聯壩段加高壩體內布置了直徑 200 m m的排水管,設計要求采用拔管施工。

壩內排水管采用拔管施工時,傳統方法多使用整根鋼管或錐形木拔管成孔,2～3 m層厚澆筑倉位。在混凝土澆筑前,將其埋在指定位置,待混凝土澆筑完成并達到一定強度后,使用機械施加外力拔出埋管成孔。實施過程中,需要派專人不斷轉動管體,以避免管體與混凝土粘結,同時拔管時間也較難掌握,時間過早易出現塌孔或孔壁拉傷,較遲拔管雖然能獲得較好的成型質量,但往往又需要施加較大外力,且常出現卡管、難以拔出等現象。傳統拔管成孔方法費工、費時,成型質量難以把握,使用機械拉拔安全隱患較大,多次周轉使用后變形較大,影響孔體成型質量。

針對壩體排水管采用傳統拔管施工存在的種種弊端,為加快排水管施工速度,提高成型質量,我們借鑒其他工程拔管施工經驗,研究設計了一種適用于孔徑 15～25 c m排水管施工的新型成孔裝置。

2 新型排水管成孔器的設計與應用

2.1 設計原理

采用可分離式管外模,運用了平面四桿機構原理。安裝時,連桿機構撐開外模成型;拆除時,收縮連桿機構,外模脫離混凝土排水管管壁,提出成孔器,壩體排水管成型。

2.2 結構型式

成孔器主要由管外模、活動鉸模、定型環和定位卡組成(圖 1)。

(1)管外模。為定型鋼制外模,分左、右兩瓣,內部設斜板,便于活動鉸模收縮。

(2)活動鉸模。由弧形木、固定扁鋼和連桿機構組成。弧形木兩側呈楔形。固定扁鋼超出弧形木長度 10～20 c m,便于收縮和安裝定位卡。采用 M 8～M 10螺栓將連桿與弧形木聯接形成平面四連桿機構。

(3)定型環及定位卡。定型環采用 φ 6～8圓鋼彎制而成,布置在管模外壁,間距 50 c m,主要起成孔器外部定型作用。定位卡呈“E”型,安裝在成孔器頂部,主要起連桿機構鎖定作用。

2.3 加工與應用

(1)成孔器的加工。

成孔器的加工關鍵在于對管外模和活動鉸模的加工控制。

管外模采用同排水管直徑的普通鋼管加工,加工時應注意控制鋼管的切割和焊接變形。鋼管分割時,可先在鋼管切割軸線上鉆 φ 3～6的小孔,采用切割機切割分離;內側斜面板與鋼管焊接采用斷焊,可以有效控制管材的加工變形。

活動鉸模采用弧形木、扁鋼、螺栓及連桿組裝而成。固定扁鋼上設釘孔,間距 20～30 c m,使用

圖 1 成孔器結構示意圖

鐵釘將弧形木固定在扁鋼上。組裝成型的活動鉸模應收縮自如,不得出現卡、緊等現象。

(2)成孔器的應用。

工藝流程為:收縮成孔器、提出成孔→涂刷隔離劑→安裝定位環就位調整、定位卡定位→澆筑混凝土→收縮成孔器、提出成孔。

先將鋼制外模和鉸模套入定型環,人工推動連桿機構、撐開鉸模,調整成孔器至設計體型,安裝定位卡固定。拼裝成型后,采用鋼筋支撐與定型環點焊固定至排水管設計位置。

混凝土澆筑時,按埋件要求控制,振搗器不得直接觸碰成孔器,避免其產生移位或變形。

待已澆筑混凝土達到一定強度后,卸下定位卡,收縮鉸模,拔出成孔器,排水管成型。

3 應用效果

壩體排水管新型成孔器已在丹江口大壩加高工程中實際應用,滿足了壩體排水管施工的要求,取得了良好效果。該成孔器加工與拆裝方便,能快速成模,成型質量好,安全可靠,適用于管徑 15～25 c m的壩體排水管施工。與傳統的鋼管拔管或錐形木拔管方法相比具有以下優點:

(1)快速成模,安拆方便,提高了施工工效。澆筑過程中無需派專人轉動管體,人工拆卸即可,可多次周轉使用,人工、設備和耗材成本大幅度下降。

(2)安全可靠。傳統拔管易卡管、難以拔出,需要使用設備施加較大外力,安全隱患較大。采用該發明,人工拔管即可,從而降低了施工中的安全風險。

(3)成型質量好、變形較小。運用平面四桿機構,收模拔管不損傷已成型的排水孔孔壁。

4 結 語

新型排水管成孔器在丹江口大壩加高工程左岸廠房及左聯壩段壩內排水管的研究與應用獲得了成功,取得了良好的效果,其能快速成模,結構簡單,拆裝方便,成型質量好,安全可靠,從而加快了排水管施工速度,提高了施工工效和成孔質量。