某碾壓混凝土拱壩抗分離溜管施工探析

張思遠(yuǎn)

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽(yáng) 550002)

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某碾壓混凝土拱壩抗分離溜管施工探析

張思遠(yuǎn)

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽(yáng) 550002)

抗分離溜管可以減緩混凝土在溜管中的下落速度，調(diào)整混凝土骨料在管內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)，能防止混凝土因大落差向下輸送而產(chǎn)生分離，保證混凝土質(zhì)量。本工程的抗分離溜管，位置在右岸壩軸線(xiàn)上，從1434.0高程布置到1352.0高程，管長(zhǎng)度為93 m。抗分離溜管不間斷運(yùn)輸輸送混凝土強(qiáng)度可達(dá)670 m3/h，完全滿(mǎn)足本工程混凝土進(jìn)倉(cāng)強(qiáng)度要求。

碾壓混凝土；抗分離溜管

1 工程概況

本工程大壩為碾壓混凝土雙曲拱壩，最大壩高109.0 m,拱冠梁處頂厚6.0 m，底厚24.0 m，壩頂中心弧長(zhǎng)247.988 m，大壩主體采用90 d齡期三級(jí)配C20碾壓混凝土。上游面防滲層采用90 d齡期二級(jí)配C20變態(tài)混凝土和90 d齡期二級(jí)配C20碾壓混凝土，其中變態(tài)混凝土厚度0.5 m，碾壓混凝土高程1390.0 m以上厚度2.0 m，1390.0～1360.0 m高程之間厚度3.0 m，1360.0 m高程以下厚度4.5 m，上游面混凝土抗?jié)B等級(jí)均為8級(jí)。下游壩面采用厚度為0.5 m的90 d齡期三級(jí)配C20變態(tài)混凝土[1]。

根據(jù)本工程的實(shí)際情況，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的地形特點(diǎn)，計(jì)劃在高程1352.0 m以下壩后采用填筑臨時(shí)道路,汽車(chē)水平運(yùn)輸直接入倉(cāng)，高程1352.0以上采用抗分離溜管垂直運(yùn)輸入倉(cāng)，垂直距離82 m。

2 抗分離溜管布置位置選擇

本工程布置1條抗分離溜管，位置在右岸壩軸線(xiàn)上，從1434.0高程布置到1352.0高程，管長(zhǎng)度為93 m，抗分離溜管集料斗放在右岸拱端已建的鋼筋混凝土排架平臺(tái)上, 抗分離溜管采用桁架進(jìn)行支撐，并采用插筋、鋼絲繩進(jìn)行加固，具體布置見(jiàn)圖1。

3 抗分離溜管結(jié)構(gòu)

抗分離溜管結(jié)構(gòu)分為集料斗、抗分離器、溜管、弧形開(kāi)關(guān)、支撐支撐桁架五部分。

集料斗：尺寸：3.1 m×3.45 m，高3.8 m的錐形體，體積約為18 m2，集料斗出口為圓形，其直徑為800 mm。

集料斗下部采用鋼筋混凝土柱，柱子尺寸為1.2 m×1.2 m，采用C25二級(jí)配混凝土澆筑。

抗分離器：抗分離器長(zhǎng)1500 mm、管徑800 mm、674.4 kg/個(gè)，共計(jì)3套，在抗分離器中設(shè)置抗分離板，在溜管內(nèi)按一定角度成對(duì)設(shè)置斜鋼板，縮小溜管過(guò)流面積，混凝土下落過(guò)程，與抗分離斜板相碰，在降低速度的同時(shí)，改變混凝土下落方向，使部分混凝土在溜管內(nèi)相互碰撞并與管壁碰撞，混凝土下落速度進(jìn)一步降低。

抗分離板用10 mm鋼板制作，每塊重15 kg。其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可降低混凝土下落速度、使混凝土多次混合，減少、避免混凝土分離；缺點(diǎn)是：抗分離板在溜管中的安裝間距只能過(guò)試驗(yàn)確定，溜管不能短時(shí)間存放混凝土。

溜管：3 m長(zhǎng)溜管共32節(jié)，1 m長(zhǎng)溜管2節(jié)，共98 m。

弧形開(kāi)關(guān)：弧形開(kāi)關(guān)采用氣動(dòng)開(kāi)關(guān)，人工操作方便。

圖1 抗分離溜管布置示意圖

支撐桁架 ：選用桁架進(jìn)行支撐，桁架選用25#的工字鋼、∠75×75×5角鋼及16的槽鋼進(jìn)行加工。桁架分為兩個(gè)部分：支撐溜槽的桁架(后面簡(jiǎn)稱(chēng)桁架)和桁架立柱。桁架斷面為3000 mm×3000 mm，桁架立柱斷面為3500 mm×5000 mm。

4 抗分離溜管安裝

4.1 基礎(chǔ)鋼筋混凝土施工

根據(jù)右壩肩地形條件，右岸集中斗下部鋼筋混凝土分別布置在EL1416.30 m和EL1413.82 m。在混凝土澆筑前首先在沿壩軸線(xiàn)位置上人工開(kāi)挖兩個(gè)條形基礎(chǔ)，保證最低有1 m埋深，并在已開(kāi)挖的條形基礎(chǔ)面上增設(shè)直徑為25 mm的三級(jí)螺紋鋼插筋，深度2.2 m，外露0.8 m，間排距0.8 m，用以增加混凝土的抗滑穩(wěn)定性，每個(gè)條形基礎(chǔ)的尺寸為：1200 mm×1500 mm×5000 mm，然后再?gòu)牡亓荷掀?200 mm×1200 mm的鋼筋混凝土柱，并在EL1424.65 m增設(shè)600 mm×60 mm的連系梁，在混凝土澆筑至EL1432.00 m后用45#工字鋼與上游面C20橋臺(tái)連接[2]。

4.2 抗分離溜管安裝、加固

根據(jù)混凝土基礎(chǔ)布置溜管，集料斗及支撐墩位置均采用滿(mǎn)堂紅支撐的方法，根據(jù)溜管角度及邊坡地形控制支撐的高度，支撐柱均用16#槽鋼，斜撐均75#角鋼加固。溜管加固采用25#鋼管柱和25#工字鋼支撐、16#槽鋼斜撐，右岸沿軸線(xiàn)溜管布置326根長(zhǎng)3 m直徑為Ф25 mm錨桿以固定連接鋼支撐，并對(duì)鋼管柱進(jìn)行外包鋼筋混凝土加固，最后全部用鋼絲繩斜拉建立軟連接體系，確保溜管的穩(wěn)定。

4.3 溜管輸送能力

溜管混凝土輸送速度(勻速)為0.375 m/s，每小時(shí)不間斷運(yùn)輸輸送混凝土強(qiáng)度可達(dá)670 m3/h，完全滿(mǎn)足本工程混凝土進(jìn)倉(cāng)強(qiáng)度要求。

5 混凝土垂直運(yùn)輸質(zhì)量保證措施

(1)抗分離器可以減緩混凝土在溜管中的下落速度，調(diào)整混凝土骨料在管內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)，使混凝土在抗分離器中相互撞擊，充分混合，達(dá)到多次拌合作用，能防止混凝土因大落差向下輸送而產(chǎn)生分離，保證混凝土質(zhì)量。經(jīng)抗分離溜管輸送的混凝土VC值損失小、勻質(zhì)性變好、混凝土強(qiáng)度離散程度縮小。

(2)在溜管的出口處，設(shè)置控制弧門(mén)，當(dāng)溜管開(kāi)始進(jìn)料時(shí)，弧門(mén)關(guān)閉，溜管充滿(mǎn)混凝土?xí)r，開(kāi)啟弧門(mén)卸料，并控制卸料速度，防止混凝土分離。其缺點(diǎn)是：每倉(cāng)首次和末次充滿(mǎn)的混凝土因落差大而會(huì)分離，但該部分混凝土可再經(jīng)卸料平倉(cāng)過(guò)程中平倉(cāng)機(jī)再次進(jìn)行二次攪拌來(lái)解決，可保證混凝土入倉(cāng)質(zhì)量。

(3)應(yīng)用實(shí)測(cè)：根據(jù)貴州黃花寨碾壓混凝土雙曲拱壩工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，混凝土出口速度為0.375 m/s，VC值損失0.4～0.5 s；經(jīng)溜管運(yùn)輸?shù)幕炷敛环蛛x，且勻質(zhì)性有所改善，其粗骨料單位體積質(zhì)量相對(duì)誤差減小了0.4%～0.7%，出口混凝土強(qiáng)度為24～28.9 MPa，均大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度20 MPa[3]。

(4)夏季高溫施工時(shí)，將在溜管外壁頂設(shè)置自流水管澆水進(jìn)行溜管降溫，以降低混凝土的入倉(cāng)溫度。

(5)在溜管局部安裝附著式振動(dòng)器，一旦發(fā)生堵工時(shí)，開(kāi)啟振動(dòng)器，并采用人工敲打方式配合解決堵管問(wèn)題，在溜管兩側(cè)設(shè)有專(zhuān)用檢修通道。

6 溜管穩(wěn)定加固措施

(1)集料斗增加外圍欄桿，高度大于1.2 m。

(2)集料斗下料口處增設(shè)斜支撐。

(3)每個(gè)斜支撐增設(shè)1根Ⅲ25、長(zhǎng)度3 m長(zhǎng)錨桿，并與斜支撐焊接可靠。

(4)對(duì)四個(gè)門(mén)架采用直徑為25 mm的鋼絲繩進(jìn)行斜拉。

(5)所有焊接面焊縫、焊接長(zhǎng)度等參數(shù)必須達(dá)到規(guī)范要求。

(6)對(duì)溜管用鋼絲繩進(jìn)行斜拉。

(7)對(duì)鋼管柱進(jìn)行外包鋼筋混凝土加固，最后用鋼絲繩斜拉建立軟連接體系，確保溜管的穩(wěn)定。

7 結(jié) 論

抗分離溜管澆筑方案保證了本工程壩體混凝土垂直運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量控制和壩面的澆筑強(qiáng)度等，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際實(shí)施效果也達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范：DL/T 5346-2006[S].北京：中國(guó)電力出版社，2007.

[2] 水利電力部水利水電建設(shè)總局.水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.

[3] 顧志剛，劉武，王章忠.水利水電工程施工技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

張思遠(yuǎn)(1981-),男,高級(jí)工程師,主要從事水工建筑工作。

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