滿管溜槽輸送碾壓混凝土的新技術在施工中的應用

□李 斌 □趙國民 □劉 剛

（中國水利水電第十一工程局有限公司）

一、工程概況

蟒河口水庫位于濟源市西北15km的北蟒河出山口，引沁濟蟒渡槽上游480m處，控制流域面積94km2，占全流域面積的56%。水庫總庫容1094.0萬m3，工程規(guī)模為中型Ⅲ等工程。大壩為碾壓混凝土重力壩，由擋水壩段、溢流壩段、底孔壩段等水工建筑物組成，最大壩高77.6m，壩頂長度220.5m。蟒河口大壩壩址岸坡坡腳約45°，地形完成，為“V”形橫向河谷，河谷狹窄，邊坡陡峭，施工道路布置困難。

蟒河口大壩工程混凝土總量29.5萬m3，其中碾壓混凝土25.2萬m3，按照合同文件的要求，碾壓及常態(tài)混凝土施工工期約8.5個月，最大月澆筑強度6.4萬m3。

二、滿管溜槽入倉工藝

（一）滿管溜槽提出的背景

根據(jù)蟒河口大壩工程特點，除底部混凝土可采用填筑施工道路采用汽車入倉外，大量混凝土的入倉必須從上往下輸送，可選用的方式為負壓溜槽和滿管溜槽，從負壓溜槽的結構形式及設計原理來分析，負壓溜槽的底部為弧形襯板，頂部為柔性的膠帶緊貼底部襯板形成負壓，但由于負壓溜槽下流時混凝土流速較大，底部鋼襯板很容易被磨穿，根據(jù)以往工程經驗2萬m3混凝土就需要更換底襯一次，代價較高。經過對大量的工程實例進行比較分析，滿管溜槽可以經過混凝土控制系統(tǒng)對混凝土流速限制，磨損較少，代價較低，最終采用滿管溜槽方案。

（二）滿管溜槽的入倉工藝

入倉工藝為拌和樓－汽車運輸－滿管溜槽－倉內汽車轉運，拌和樓拌制出來的混凝土采用自卸汽車運輸至右壩肩，進入滿管，通過上部氣動弧門和出口弧門相互協(xié)調控制碾壓混凝土的流速，汽車在倉內轉運。滿管溜槽系統(tǒng)主要參數(shù)見表1。

表1 滿管溜槽系統(tǒng)主要參數(shù)

三、滿管溜槽的布置及設計

（一）滿管溜槽布置

蟒河口水庫大壩EL281.0m～EL317.6m之間的碾壓混凝土采用滿管溜槽系統(tǒng)入倉，滿管溜槽的調節(jié)料斗布置在EL317.6m平臺，設計輸送強度＞90m3/h,流動速度＜5m/s?；炷了俣扔蓾M管溜槽的上下弧門控制。詳細布置見滿管溜槽布置圖1。

（二）滿管溜槽結構設計

滿管溜槽入倉系統(tǒng)結構是實現(xiàn)混凝土入倉的關鍵所在。該結構設計包括調節(jié)料斗、上部弧門下料控制、滿管槽身結構、系統(tǒng)支撐結構和出料弧門控制器等5個部分。

1.基本參數(shù)的確定

根據(jù)工程施工的最大強度要求確定滿管溜槽的輸送能力，確定料斗和溜管的直徑；根據(jù)工程車的車廂長、寬、高尺寸和裝載量、溜管的設計布置確定溜槽的工作角度；再根據(jù)受力分析確定桁架的結構形式。

圖1 蟒河口滿管溜槽立面布置圖

2.經驗參數(shù)

根據(jù)其它工程的經驗，溜管直徑確定在φ600～1000mm之間選擇，太小運行易堵管，太大則系統(tǒng)運行荷載大，對桁架結構要求高，制造成本大大提高。

進料口儲料箱容積按照倉面的接料運輸車載的1.5～2.0倍確定，這樣可以保證系統(tǒng)運行時溜槽的連續(xù)性以及溜管中始終處于滿料狀態(tài)。

3.滿管溜槽的結構

（1）調節(jié)料斗結構

為保證混凝土連續(xù)下料和達到滿管的效果，采用大料斗。料斗容積約14.2m3，上口尺寸為2.8m×3m，下口尺寸為1.2m× 1.2m，高度2.1m。調節(jié)料斗的鋼板厚度為6mm，岸坡的調節(jié)料斗采用4根支撐柱通過預埋的鋼板焊接。料斗斜坡不得＞50°。

（2）上部弧門下料控制和出料弧門控制器

上部弧門必須和儲料料斗出口相配套，上口為1.2m×1.2m，出口為0.65m×0.65m。下部弧門采用進口和出口均為0.8m×0. 8m，弧門控制由氣動弧門控制，空壓機放置在受料斗的下部。

（3）滿管溜槽槽身結構

滿管溜槽槽身構件包括標準節(jié)長2m，斷面尺寸650mm× 8mm；出口漸變擴大節(jié)長度0.7m，35°彎接頭，出口漸變擴大節(jié)安裝在標準管體和出口弧門之間，保證混凝土在下料時不發(fā)生堵料現(xiàn)象。管體之間采用法蘭螺栓連接。滿管溜槽結構及加固布置見圖1；標準槽身見圖2；彎管加工間圖3。

圖2 桁架A-A斷面加固詳圖

圖3 滿管溜槽標準段加工詳圖

四、操作規(guī)程

應保證溜管內始終有料，在儲料時應先關閉下部弧門，再打開上部弧門，待溜管內充滿料后再進行作業(yè)，儲料箱內裝料保持在1/4至滿料之間，且必須在溜管的上部45°范圍內鉆打5mm的排氣孔，排氣孔可設在溜管的頂部，為下料方便在儲料斗下部安裝12kW的振動器一臺，確保溜管下料的順暢；出料弧門控制根據(jù)出料的流量要求將弧門調到一定大小，通過控制出料弧門的開度來滿足輸送能力的要求和物料在溜管中的運行速度，從而維持出料流量的穩(wěn)定。物料在溜管中的運行速度控制在0.5m/s，混凝土在溜管中的速度越小，溜管使用壽命越長。作業(yè)時，出料量盡量要與進料量平衡，即始終保持溜管內充滿料，保證溜管在最佳的狀態(tài)下運行，流出的料不分離；溜砂漿時上下弧門全部打開，防止弧門被壓壞；出料口距離不夠時，在出口采用皮帶機接力輸送，溜管出料弧門開啟大小要與皮帶機的輸送能力相匹配，保證皮帶機所輸送的混凝土不從皮帶上溢出；當倉面不能接料時，及時將溜管內的混凝土放空，混凝土在溜管內的存放的時間應控制在1h以內，常態(tài)為30min以內。

五、蟒河口溜管應用情況

蟒河口大壩滿管溜槽的設計和安裝嚴格按照使用規(guī)程操作，未出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，達到了滿管溜槽輸送料的理論效果。溜管的壽命也達到了滿意效果，輸送2萬m3混凝土管壁底部磨損約1.5mm。且在儲料斗下部安裝了振動器，下料流暢。控制出料弧門的出口到地面高度在3.8～5m，混凝土分離程度極小。

六、滿管溜槽設計注意細節(jié)及改進建議

滿管溜槽的布置傾角在45°～90°之間選擇，出料口中心線距離巖體應≥4m，距離大壩邊界距離應≥2m；布置落差以10～80m比較合適，太小不經濟，太大對結構要求高，制作成本大大提高；下部弧門氣缸角度要＞60°；溜管＞30m時在溜管底部安裝附壁式振搗器，當倉面和弧門出現(xiàn)意外發(fā)生堵管時加震消堵；溜管的暢通至關重要，底部弧門口要盡可能大，在連接處或拐彎處要采用漸變大方式處理，且隔段要開設檢修門；滿管溜槽下料不均勻時容易出現(xiàn)真空而發(fā)生顫抖，對結構安全很不利，故必須隔段開設排氣孔；調節(jié)料斗設計要盡可能的大，確保下料的連續(xù)性，在調節(jié)料斗和管體之間的連接漸變段要順暢不宜過長，調節(jié)料下料坡度要盡可能的大。

七、結語

蟒河口滿管溜槽安裝一套36m長的輸送系統(tǒng)，項目部自己設計、制作，總計投資5萬元，壽命較長，圍護簡單，較傳統(tǒng)的負壓溜槽成本大大降低，且輸送混凝土分離值、VC值和坍落度損失等均滿足規(guī)范要求。