套接式緩降器在毛爾蓋水電站深、大調壓井混凝土施工中的應用

周雪瓊，鄭道明

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川成都 610072)

1 工程概況

毛爾蓋水電站引水系統(tǒng)調壓井為阻抗式露天圓型豎井，調壓井布置在引水隧洞末端，下接壓力管道。開挖直徑26.3 m，底部高程2012.5 m，頂部井口高程2183.5 m，井身高度171 m;襯砌后內徑22 m，阻抗孔直徑為3 m，井筒采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度2 m，調壓井混凝土襯砌量為35510 m3、鋼筋制安3600 t，固結灌漿1.98×104m，井壁預固結灌漿7100 m，錨桿支護15683根，C20噴混凝土支護2444 m3，工程量指標在同類調壓豎井工程中尚屬少見。毛爾蓋水電站調壓井空間容積巨大(其水容量為63862.3 m3)。查新資料表明:毛爾蓋水電站調壓井工程從空間規(guī)模角度講，是目前施工中的“亞洲第一井”。

2 方案選擇

2.1 技術比較

在選擇混凝土入倉方式時，考慮采用在調壓井底部流道上布置混凝土泵輸送混凝土入倉。由于調壓井采用滑模施工，要求混凝土輸送不間斷，連續(xù)輸送，對設備配置要求高，而泵送混凝土輸送速度和連續(xù)幾十天不間斷輸送很難達到以上要求;而采取從調壓豎井井口進料、溜筒直接輸送入倉，則混凝土在高達171 m 的垂直運輸過程中會使混凝土骨料分離，澆筑質量無法保證;當采用卷揚機吊運混凝土直接入倉時，卷揚機運輸混凝土速度慢，無法滿足滑模澆筑強度且吊運對施工干擾大，安全隱患多，吊運系統(tǒng)布置困難。

結合本工程特點，項目部查閱了國內豎井混凝土的施工經(jīng)驗，如采用日本研制的MY-BOX作為溜管下料緩降器。溜管加緩降器具有使混凝土入倉和易性好，無骨料分離現(xiàn)象，入倉速度快等特點。但MT-BOX 緩降裝置價格貴，使用數(shù)量多，項目難于接受。為此，項目部研制了一套“套接式”緩降器，其結構簡單、易于制作、安裝容易，同時也具有解決混凝土分離、入倉速度快、和易性好等特點。

2.2 經(jīng)濟比較

通過從技術要求、混凝土輸送施工可行性方面進行綜合考慮，最終毛爾蓋水電站調壓井工程井筒混凝土襯砌施工入倉方式采用自制“套接式”緩降器。自制“套接式”緩降器與MY-BOX緩降裝置從經(jīng)濟上比較:在毛爾蓋水電站調壓豎井滑模混凝土施工中的垂直溜管上每25～31 m安裝一套“套接式”緩降器，沿井身方向一次安裝6～7套，確保了在混凝土垂直輸送過程中混凝土和易性好、無骨料分離現(xiàn)象、入倉速度快等。制作一套“套接式”緩降器從材料到制作其費用為:鋼管、鋼板、焊條等費用約900元，制作費500元，總計費用為1400元/套。如購置一套MY-BOX 緩降器，其費用為7000元～8000元，而使用效果一樣，但費用相差4～5倍。

根據(jù)毛爾蓋水電站調壓井井筒澆筑混凝土施工進度、混凝土質量要求，通過從技術、經(jīng)濟、使用方便、安全可行等方面進行綜合比較，選擇“套接式”緩降器配200 mm 直徑的鋼管輸送混凝土的入倉方式是最經(jīng)濟、最安全可靠的施工方法。

3 “套接式”緩降器

3.1 “套接式”緩降器的工作原理

“套接式”緩降器是一種垂直輸送混凝土時的連續(xù)減速度和拌和混凝土設備，其工作原理是利用混凝土自重通過“套接式”緩沖裝置，包括緩沖溜管和分別在緩沖溜管上下兩端安裝上套接頭與下套接頭，上套接頭與下套接頭沿緩沖溜管的長度方向同軸對應設置，緩沖溜管其中一側面的中部向內凹陷，凹陷處的縱截面呈側邊開口的“口”字形，該凹陷與上套接頭、下套接頭同軸對應設置，在緩沖溜管內凹陷的頂部設置有一級緩沖物料槽，緩沖溜管的底部設置有二級緩沖物料槽。混凝土“套接式”緩降器設計合理，降低了混凝土的輸送速度，降低了溜管系統(tǒng)的磨損，延長了溜管的使用壽命，防止了混凝土的骨料分離，提高了混凝土的和易性，保證了所輸送的混凝土骨料均勻、不離析，確保了混凝土質量。

圖1 緩降器混凝土輸送工況圖

3.2 “套接式”緩降器特性

“套接式”緩降器裝置每組由3節(jié)組成，每組之間由鋼管連接，“套接式”緩降器每節(jié)分隔成方向不同的輸送混凝土通道，在連接處被分成3～4個正方形，每條通道加工成一定的坡度。混凝土下落通過“套接式”緩降器時，以混凝土的自重為動力，內緩沖溜管內凹陷頂部設置有一級緩沖物料槽用以減緩混凝土下落速度，同時，緩沖溜管的底部設置有二級緩沖物料槽，從而使混凝土下落速度得到減緩，并使混凝土達到了再次拌和。“套接式”緩降器具有下述優(yōu)點:利用混凝土自重再次拌和，可適當減少拌和站攪拌時間，達到了提高生產能力的目的。緩降器混凝土輸送工況見圖1。

4 “套接式”緩降器的制作與安裝

4.1 “套接式”緩降器的制作

深、大調壓豎井混凝土施工時，混凝土在自由下落通過“套接式”緩降器時，混凝土對緩降器產生的是高速沖刷，對緩降器磨損很大。因此，在制作緩降器時對其使用材料有一定要求:緩降器必須使用耐磨性好的材料(采用錳鋼板)進行制作，以延長使用壽命，減少使用時的維修與更換次數(shù)。在制造過程中應注意以下幾點:

(1)必須根據(jù)豎井深度、混凝土輸送方量等情況，選擇能滿足耐磨要求的材料。

(2)應嚴格按照圖紙尺寸、角度要求、制作精度要求進行制作，避免出現(xiàn)由于下料、制作錯誤等，使制作的緩降器無法起到緩降效果。

(3)緩降器制作時的焊接部位應采用E507焊條進行焊接，每條焊縫要連續(xù)均勻，焊縫中的焊渣應清除后施焊，焊縫高度不小于6 mm。

4.2 緩降器的安裝

“套接式”緩降器和溜管安裝時，利用調壓井開挖支護布置在井壁上的錨桿進行溜管和緩降器的固定安裝。根據(jù)現(xiàn)場工況和施工措施進行布置。因緩降器的安裝正確與否將直接影響施工時混凝土在輸送過程中的緩降效果和混凝土和易性，因此，在安裝過程中應注意以下事項:

(1)安裝前應進行檢查，檢查凹陷與上套接頭、下套接頭同軸對應設置是否正確，檢查確認無誤后方可將其吊入井中安裝。

(2)井口上部第一對“套接式”緩降器的安裝位置距集料斗4 m 處，下部最后一對“套接式”緩降器距下部集料斗距離不大于3 m，豎井中間部位可根據(jù)總高度進行布置，將中部每組緩降器間距嚴格控制在25～30 m 之間，緩降器安裝距離大于40 m 后混凝土將產生分離。

(3)“套接式”緩降器與溜管采用不小于φ15的鋼絲繩將輸送管道固定于井口的支架式錨筋上，輸送管中每隔4～5 m 與調壓井壁的錨桿進行焊接加固，以保證輸送管在使用過程中的安全。

(4)在溜管和“套接式”緩降器安裝過程中，溜管和緩降器要垂直，嚴禁安裝好的溜管出現(xiàn)轉折或產生扭曲。溜管標準節(jié)長度為3 m，采用法蘭盤連接;普通節(jié)一節(jié)長度為6 m，為圓形截面，節(jié)與節(jié)之間用法蘭盤連接。

5 “套接式”緩降器的實際應用

毛爾蓋水電站調壓井混凝土采用滑模施工，滑模施工混凝土采用由井口料斗經(jīng)井壁溜管+緩降器到滑模的方式入倉。調壓井混凝土直溜系統(tǒng)由進料系統(tǒng)、溜送系統(tǒng)、緩降器、集料系統(tǒng)、分料系統(tǒng)組成。調壓井混凝土進料系統(tǒng)由井口HZS60拌和站出料口接溜槽至井口平臺的集料斗，集料斗高1 m，上口寬1.4 m，出料口25 cm，在集料斗0.5 m 處設置鋼筋網(wǎng)過濾超徑骨料，鋼筋網(wǎng)格篩的網(wǎng)格尺寸為7 m×7 cm。井口集料斗緊接溜送系統(tǒng)，溜送系統(tǒng)為安裝在井壁上的2條直徑為200 mm 的溜管(一條工作，一條備用)，井壁溜管為兩種標準:溜管標準節(jié)長度為3 m;普通節(jié)每一根長6 m，溜管相互由“法蘭”螺栓連接，溜管間隔25～31 m 安裝一組“套接式”緩降器，在溜管底部3 m 處安裝最后一套緩降器。在溜管尾部再懸掛溜筒，溜筒將混凝土送入滑模主平臺集料斗中，由料斗下方的旋轉分料器和下接的16個輻射式分支溜槽將混凝土送到滑模周邊各點下料入倉。滑模體滑升時，先逐步取掉懸掛溜筒，模體滑升6 m后，將井壁溜管去掉一節(jié)(每節(jié)6 m)，再接懸掛溜筒，如此循環(huán)施工，混凝土經(jīng)過溜管、緩降器、溜筒進入滑模體，滑模隨之不斷向上滑升。

6 應用效果

針對毛爾蓋水電站調壓井工程混凝土高落距垂直運輸研制的混凝土直溜系統(tǒng)，滿足了混凝土高強度快速施工的要求，緩降器系統(tǒng)結構簡單并能現(xiàn)場制作且無動力消耗，因此，施工成本明顯降低，施工速度快，維護方便，滿足了調壓井混凝土輸送深度大、強度高的要求。

調壓豎井用滑模施工歷經(jīng)80 d 完成，比合同工期提前了90 d，日平均滑升速度3 m/d(試滑升時最初的8 d 為1.1 m/d)，最快滑升速度為3.2 m/d，豎井澆筑混凝土34000 m3，全部采用溜管+緩降器進行輸送，緩降器使混凝土不離析，輸送速度快，改善了混凝土的和易性，溜管+緩降器對長距離垂直輸送混凝土的功效非常明顯，使工序流暢，安全可靠，完全達到了快速低耗、高效節(jié)能、低碳環(huán)保和安全質優(yōu)的預期效果。

7 結語

緩降器作為輸送混凝土的緩降裝置，在豎井混凝土垂直輸送中得到了廣泛的應用，由項目部自行研制的“套接式”緩降器在毛爾蓋水電站深、大調壓井工程中的成功應用，輸送混凝土效果良好，在長距離輸送混凝土時無骨料離析現(xiàn)象，混凝土和易性能良好，完全能滿足混凝土入倉澆筑要求。

毛爾蓋水電站廠房項目部自行設計制作的“套接式”緩降器結構簡單，下送混凝土速度快、混凝土和易性良好，滿足了調壓豎井混凝土施工強度。由于“套接式”緩降器造價低，制作簡單，同時，該緩降器不但適應并滿足深、大豎井中的大方量混凝土輸送，也能滿足施工時間短、輸送混凝土量較小的施工部位。實踐證明:對于深、大豎井滑模施工及其它特殊部位施工，采用緩降器垂直輸送系統(tǒng)進行混凝土施工，是一種十分合理和有效的施工方法。