大壩滿管溜槽系統設計方案研究

胥振坡 任巧玲

摘 ?要：根據某水利樞紐大壩工程施工需要，在大壩右岸布置一條滿管溜槽輸送混凝土，滿管溜槽在混凝土施工中已得到普遍應用。但在工程實際應用中也存在堵管、輸送壽命短，布置角度要求高等特點，該文結合以往工程的應用情況對滿管溜槽系統進行了改良，結合工程實際對滿管溜槽系統進行布置、設計，并進行了相應的穩定性計算分析，以供參考。

關鍵詞：滿管溜槽 ?混凝土運輸 ?工程施工 ?水利工程

中圖分類號：TV52 ?文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1672-3791（2021）12（a）-0000-00

Study on Design Scheme of Dam Full Pipe Chute System

XU Zhenpo1 ? REN Qiaoling2

（1.River lake protection and construction operation safety enter，YRCC，Zhengzhou，Henan Province，45004，china;2.Heihe huangzangsi water control project construction management center，Lanzhou，Gansu Province，730030 China）

Abstract：According to the construction needs of a water control project dam， a full pipe chute is arranged on the right bank of the dam to transport concrete. The full pipe chute has been widely used in concrete construction. However， in the practical application of the project， there are also the characteristics of pipe blockage， short conveying life and high requirements for layout angle. In this paper， the full pipe chute system is improved in combination with the application of previous projects， the full pipe chute system is arranged and designed in combination with the actual engineering， and the corresponding stability calculation and analysis are carried out for reference.

Key Words：Full pipe chute; Concrete transportation; Engineering construction;Water conservancy project

滿管溜槽作為垂直運輸的一種施工技術，在場地狹小或基礎開挖坡度較大的混凝土大壩施工中，能有效地加快施工進度、降低施工成本、減少骨料分離[1]。根據滿管溜槽的布置，通過對滿管溜槽進料口、滿管槽身、出料口的布置進行分析，滿管溜槽通過多年的工程實踐和不斷改進，具有磨損少、利用高、易操作等優點，在水利樞紐工程施工中具有推廣價值[2]。

1 滿管溜槽系統

大壩主體混凝土通過滿管溜槽，自右岸EL2631卸料平臺溜向至大壩表面，過程中控制混凝土不發生離析現象。根據混凝土施工強度，并且參考相關工程，選定標準段斷面為800 mm，長度為1500 mm，單管輸送能力約為180～240 m3/h。

2 滿管溜槽布置

混凝土在滿管溜槽內下滑過程中不應發生離析，依據《水工碾壓混凝土施工規范》（DL/T 5112-2009），滿管溜槽布置坡度宜為40°～50°，長度不宜大于100 m，在綜合考慮工程現場地形、地質條件，最終確定在大壩右岸布置滿管溜槽系統，采用兩級滿管溜槽接力[3]。

滿管溜槽系統第一級布置在EL2620授料斗平臺至EL2587馬道，采用雙授料斗雙滿管的形式，分別為1#滿管，設計角度44.5°，滿管長度45m;2#滿管，設計角度42°，滿管長度46.5m。第二級布置在EL2587馬道至EL2566馬道，采用單滿管（3#滿管）的形式，設計角度42°，滿管長度34.5 m。

3 滿管溜槽系統設計

滿管溜槽系統主要由卸料平臺、授料斗、滿管溜槽、支撐結構等6個部分組成。

3.1 卸料平臺設計

卸料平臺布置在大壩右岸上游場內2號施工道路臨河側，高程為EL2631，樁號為壩上0-017.0～壩上0-026.7，D0+207.0～D0+214.5，長9.7 m，寬7.5 m，主體采用C25混凝土澆筑形成，上部0.3 m厚的面層采用C25混凝土澆筑，配單層鋼筋網，主筋C28@0.2m，分布筋C12@0.2m;面層混凝土與1號路路基及卸料平臺之間采用C25@2.0m錨桿連接，錨桿長1.5 m，入巖1.25 m，并與鋼筋網可靠連接滿足混凝土運輸車輛回轉需要。

在距離1號路排水溝2 m及6 m處，垂直于卸料平臺軸線澆筑兩道1.2 m×1.2 m（若開挖至巖石面小于1.2 m深，以開挖巖石面為準），與面層混凝土等寬的混凝土地梁，內設雙排C25錨桿與C25面層混凝土內鋼筋網焊接[4]。

為確保排水通暢，面層混凝土設3‰的縱坡至1號路排水邊溝;為保證混凝土運輸車輛卸料安全，在卸料平臺周邊澆筑0.8 m寬、0.5 m高混凝土擋坎作為限位裝置。

3.2 授料斗設計

授料斗并排布置2個在授料斗基礎上，授料斗上口尺寸4 m×4 m，高3.6 m，設計容量約為20 m3，滿足使用要求。受料斗面板和肋板選用δ=8 mm鋼板，加強板選用14#槽鋼。

3.3 滿管溜槽設計

為了防止堵料，滿管溜槽標準段采用方形斷面。根據混凝土施工強度，并且參考相關工程，選定標準段斷面為800 mm，長度為1 500 mm，單管輸送能力約為180～240 m3/h，采用δ=8 mm的Q345-C型耐磨鋼板進行加工。由于地形的影響及安裝的需要，滿管溜槽需要加工接料口，接料口采用δ=8 mm的Q345-C型耐磨鋼板加工而成。滿管溜槽之間采用高強度聯接螺栓聯接，強度不低于8.8級，采用δ=5 mm橡膠密封圈密封。

3.4 滿管溜槽支撐設計

1#、2#授料斗EL2620授料斗平臺采用C20混凝土澆筑;支撐架采用型鋼支撐架，I36型鋼立柱，I25a型鋼橫撐，I25a 和10型鋼斜撐;側拉錨桿采用C25砂漿錨桿，間距2.0 m，排距2.5 m，梅花型布置，錨入混凝土3.0 m。3#授料斗基礎采用C20W8F150混凝土澆筑，厚 2.0 m;鋼立柱采用構造柱，φ219鋼管主肢和弦桿。1#、2#滿管溜槽基礎各門型排架柱基礎采用獨立條形基礎，C20W8F150混凝土澆筑形成，寬度、厚度均不小于1.5 m。下部支撐結構采用門型排架柱和滿堂腳手架聯合支撐，排架柱：混凝土基礎→基礎埋件→I25a型鋼立柱（間距3.0 m）→2×25a型鋼橫向支撐梁→I25a型鋼豎向支撐→上部支撐結構，滿堂腳手架：采用敞開式滿堂腳手架，搭設尺寸為0.6 m×0.6 m×0.6 m，高寬比大于2.0，而小于3.0，按規范布設連巖件和剪刀撐。上部支撐結構為：I25a型鋼縱向支撐梁→滿管溜槽管身，滿管溜槽兩側設10型鋼作為限位裝置。3#滿管溜槽采用滿堂腳手架支撐，具體要求同1#、2#滿管。

3.5 支撐結構設計

為保證卸料平臺穩定，坡腳部位布置兩排錨桿固腳，采用1 000 kN拉力分散型無粘結式錨索錨固，錨索長26/24/22m。連巖件采用HRB400，直徑25 mm鋼筋制作，錨入邊坡巖體不少于2.0 m，并用M25砂漿注漿，設置在架體的外側四周和內部水平間隔6～9m，豎向間隔4～6m。單個獨立排架柱基礎設兩排C25錨桿，間距2.0～2.5 m，錨桿長3 m，按實際地形條件入巖2～2.5 m，梅花形布置。門型排架柱與基礎之間采用預埋件連接。滿管溜槽采用φ16鋼筋將管身與支撐型鋼進行焊連。

3.6 出料口設計

弧形閘門選用配套液壓弧形閘門，設置在各授料斗出口處，周邊采用橡膠圈密封。

4計算

4.1荷載計算

滿管溜槽卸料平臺布置于大壩右岸邊坡，與邊坡巖體接觸面可簡化成6段坡度不同的坡面。

4.1.1恒載

滿管溜槽系統恒載主要有，重力、錨索拉力[5]。

（1）混凝土自重。

混凝土自重按照下式計算：

W=Vγc（1）

式（1）中，W為混凝土自重，kN;V為混凝土體積，m3;γc 為混凝土容重，取24 kN/m3。

經過計算，A區混凝土自重為2 347.788 kN，B區混凝土自重為8 201.381 kN，C區混凝土自重為4 035.506 kN，D區混凝土自重為3 629.825 kN，E區混凝土自重為677.514 kN，F區混凝土自重為1 690.355 kN，G區混凝土自重為1 712.64 kN。

（2）鋼結構自重。卸料平臺鋼結構主要包括1#料斗、2#料斗、1#料斗鋼支撐、2#料斗鋼支撐。經計算：受料斗總重為65.827 kN，1#受料斗支撐重83.200 kN，2#受料斗支撐重為71.041 kN。

（3）錨索拉力。卸料平臺設計2根L=24 m，1 000 kN錨索和2根 L=18 m，1 000 kN錨索，與邊坡巖體連接，提供W4=4 000 kN水平指向巖體的拉力。

（4）錨筋樁拉力。設計在授料平臺設置4排、每排3道3×C28錨筋樁對授料平臺進行加固，錨筋樁入巖6 m，布置間距3 m×3 m，每道錨筋樁中單根C28錨筋能夠提供120 kN的拉力，授料平臺上的錨筋樁共能提供4 320 kN，垂直于C區巖面的拉力。

4.1.2活載

滿管溜槽卸料平臺活載主要為車輛荷載、混凝土卸料荷載、人員流動荷載[6]。

（1）卸料平臺所受活載。卸料平臺最大活載按2輛滿載的20 t自卸汽車、每輛自卸車運輸混凝土12 m3、4個75 kg工作人員計算。經計算卸料平臺活載：1 165.612 kN。為方便計算，定義活載均勻的分布在A區及B區上。

（2）授料平臺所受活載。授料平臺活載主要有授料斗內混凝土荷載、及卸料沖擊荷載。混凝土荷載按兩輛自卸車同時卸料計算，每輛車載12 m3混凝土。混凝土荷載691.2 kN。卸料沖擊荷載按卸料沖擊時間10 s，卸料高度3.7 m，兩車共24 m3混凝土同時卸料計算。按動量守恒公式F·t=M·V計算，卸料時間10 s，按柔性材料進行沖擊力計算，沖擊時間（0.5≤t<1.0），取下限值t=0.5 s。經計算，每秒沖擊力為10 005.386 kN。卸料期間存在持續沖擊力為10.005 kN。

4.2抗滑穩定計算

根據《混凝土重力壩設計規范》（SL 319-2018），該工程巖體為Ⅴ類巖體。在現場施工過程中對坡面增設錨桿等加固措施，且右壩肩EL2631馬道開挖建基面為完整巖石，地層巖性為寒武系中統的綠泥石白云母石英片巖，微風化～新鮮巖體，因此在Ⅴ類巖體系數取值時，可適當取偏大值。

經過計算，抗剪強度均滿足穩定條件。

4.3基礎承載力計算

汽車吊作業場地為卸料平臺面層C30混凝土和右壩肩EL2631馬道開挖建基面。其中，C30混凝土平臺承載力滿足要求;該工程中，右壩肩EL2631馬道開挖建基面為完整巖石，地層巖性為寒武系中統的綠泥石白云母石英片巖，微風化～新鮮巖體，飽和單軸抗壓強度40～50 MPa;微～弱風化、弱卸荷巖體，飽和單軸抗壓強度35～45 MPa。為安全考慮，折減系數取最小值0.1，其地基承載力特征值為4～5 MPa，滿足要求。

5結語

在河谷狹窄、高海拔特殊氣候條件下對大壩碾壓混凝土人倉方式進行合理的總體規劃研究，是確保碾壓混凝土具有良好工作性能、保證混凝土層間結合質量的關鍵，也是本文研究的重點。 通過滿貫溜槽設計布置和計算分析，表明滿管溜槽具有較好的穩定性，提高了混凝土入倉效率。

參考文獻

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