某碾壓混凝土拱壩抗分離溜管施工探析

張思遠

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽 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

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽 550002)

抗分離溜管可以減緩混凝土在溜管中的下落速度，調整混凝土骨料在管內的運行狀態，能防止混凝土因大落差向下輸送而產生分離，保證混凝土質量。本工程的抗分離溜管，位置在右岸壩軸線上，從1434.0高程布置到1352.0高程，管長度為93 m。抗分離溜管不間斷運輸輸送混凝土強度可達670 m3/h，完全滿足本工程混凝土進倉強度要求。

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247.988 m，大壩主體采用90 d齡期三級配C20碾壓混凝土。上游面防滲層采用90 d齡期二級配C20變態混凝土和90 d齡期二級配C20碾壓混凝土，其中變態混凝土厚度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，上游面混凝土抗滲等級均為8級。下游壩面采用厚度為0.5 m的90 d齡期三級配C20變態混凝土[1]。

根據本工程的實際情況，結合現場的地形特點，計劃在高程1352.0 m以下壩后采用填筑臨時道路,汽車水平運輸直接入倉，高程1352.0以上采用抗分離溜管垂直運輸入倉，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，位置在右岸壩軸線上，從1434.0高程布置到1352.0高程，管長度為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上, 抗分離溜管采用桁架進行支撐，并采用插筋、鋼絲繩進行加固，具體布置見圖1。

3 抗分離溜管結構

抗分離溜管結構分為集料斗、抗分離器、溜管、弧形開關、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C25二級配混凝土澆筑。

抗分離器：抗分離器長1500 mm、管徑800 mm、674.4 kg/個，共計3套，在抗分離器中設置抗分離板，在溜管內按一定角度成對設置斜鋼板，縮小溜管過流面積，混凝土下落過程，與抗分離斜板相碰，在降低速度的同時，改變混凝土下落方向，使部分混凝土在溜管內相互碰撞并與管壁碰撞，混凝土下落速度進一步降低。

抗分離板用10 mm鋼板制作，每塊重15 kg。其優點是：結構簡單，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；缺點是：抗分離板在溜管中的安裝間距只能過試驗確定，溜管不能短時間存放混凝土。

溜管：3 m長溜管共32節，1 m長溜管2節，共98 m。

弧形開關：弧形開關采用氣動開關，人工操作方便。

圖1 抗分離溜管布置示意圖

支撐桁架 ：選用桁架進行支撐，桁架選用25#的工字鋼、∠75×75×5角鋼及16的槽鋼進行加工。桁架分為兩個部分：支撐溜槽的桁架(后面簡稱桁架)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 基礎鋼筋混凝土施工

根據右壩肩地形條件，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位置上人工開挖兩個條形基礎，保證最低有1 m埋深，并在已開挖的條形基礎面上增設直徑為25 mm的三級螺紋鋼插筋，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定性，每個條形基礎的尺寸為：1200 mm×1500 mm×5000 mm，然后再從地梁上起1200 mm×1200 mm的鋼筋混凝土柱，并在EL1424.65 m增設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橋臺連接[2]。

4.2 抗分離溜管安裝、加固

根據混凝土基礎布置溜管，集料斗及支撐墩位置均采用滿堂紅支撐的方法，根據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，右岸沿軸線溜管布置326根長3 m直徑為Ф25 mm錨桿以固定連接鋼支撐，并對鋼管柱進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，每小時不間斷運輸輸送混凝土強度可達670 m3/h，完全滿足本工程混凝土進倉強度要求。

5 混凝土垂直運輸質量保證措施

(1)抗分離器可以減緩混凝土在溜管中的下落速度，調整混凝土骨料在管內的運行狀態，使混凝土在抗分離器中相互撞擊，充分混合，達到多次拌合作用，能防止混凝土因大落差向下輸送而產生分離，保證混凝土質量。經抗分離溜管輸送的混凝土VC值損失小、勻質性變好、混凝土強度離散程度縮小。

(2)在溜管的出口處，設置控制弧門，當溜管開始進料時，弧門關閉，溜管充滿混凝土時，開啟弧門卸料，并控制卸料速度，防止混凝土分離。其缺點是：每倉首次和末次充滿的混凝土因落差大而會分離，但該部分混凝土可再經卸料平倉過程中平倉機再次進行二次攪拌來解決，可保證混凝土入倉質量。

(3)應用實測：根據貴州黃花寨碾壓混凝土雙曲拱壩工程實測數據，混凝土出口速度為0.375 m/s，VC值損失0.4～0.5 s；經溜管運輸的混凝土不分離，且勻質性有所改善，其粗骨料單位體積質量相對誤差減小了0.4%～0.7%，出口混凝土強度為24～28.9 MPa，均大于設計強度20 MPa[3]。

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

(5)在溜管局部安裝附著式振動器，一旦發生堵工時，開啟振動器，并采用人工敲打方式配合解決堵管問題，在溜管兩側設有專用檢修通道。

6 溜管穩定加固措施

(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斜支撐。

(3)每個斜支撐增設1根Ⅲ25、長度3 m長錨桿，并與斜支撐焊接可靠。

(4)對四個門架采用直徑為25 mm的鋼絲繩進行斜拉。

(5)所有焊接面焊縫、焊接長度等參數必須達到規范要求。

(6)對溜管用鋼絲繩進行斜拉。

(7)對鋼管柱進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，確保溜管的穩定。

7 結 論

抗分離溜管澆筑方案保證了本工程壩體混凝土垂直運輸的質量控制和壩面的澆筑強度等，同時現場實際實施效果也達到了設計要求。

[1] 中華人民共和國國家發展和改革委員會.混凝土拱壩設計規范：DL/T 5346-2006[S].北京：中國電力出版社，2007.

[2] 水利電力部水利水電建設總局.水利水電工程施工組織設計手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

[3] 顧志剛，劉武，王章忠.水利水電工程施工技術創新實踐[M].北京：中國電力出版社，2010.

張思遠(1981-),男,高級工程師,主要從事水工建筑工作。

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