緩降溜管碾壓混凝土快速入倉技術(shù)

劉 勇，楊光中

（貴州新中水工程有限公司，貴陽 550002）

緩降溜管碾壓混凝土快速入倉技術(shù)

劉 勇，楊光中

（貴州新中水工程有限公司，貴陽 550002）

闡述了碾壓混凝土的常用入倉方式及其特點。針對水電站大壩碾壓混凝土施工要求，提出了一種新型的緩降溜管碾壓混凝土快速入倉技術(shù)?，F(xiàn)場使用情況表明：采用緩降溜管快速入倉技術(shù)，骨料分離控制較好，VC值損失小，溫升低，為水電站大壩碾壓混凝土快速入倉提供有力的參考依據(jù)。

緩降溜管；碾壓混凝土；快速入倉技術(shù)

0 引 言

碾壓混凝土是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種干硬性貧水泥混凝土，具有施工速度快、投資成本低等優(yōu)點，主要應(yīng)用于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，特別是水電工程修筑大壩［1］。

目前，我國的水電站大壩通常采用碾壓混凝土筑壩技術(shù)。水電站大壩混凝土施工工程中，由于地勢陡峭、河谷狹窄、施工布置困難，混凝土受初凝時間的限制，對施工時間有嚴(yán)格要求。同時，由于新拌混凝土的自重大，混凝土的現(xiàn)場輸送和澆注是一項關(guān)鍵性的工作。它要求迅速、及時、保證質(zhì)量及降低勞動消耗，從而在保證工程要求的條件下降低工程造價。因此，如何正確選擇混凝土輸送工具和澆注方法就更為重要［2－3］。碾壓混凝土壩如圖1所示。

本文首先闡述碾壓混凝土的常用入倉方式，分析各種入倉方式的特點，針對水電站大壩碾壓混凝土施工要求，提出一種新型的緩降溜管碾壓混凝土快速入倉技術(shù)，為水電站大壩碾壓混凝土快速入倉提供有力的參考依據(jù)。

1 碾壓混凝土入倉方式

碾壓混凝土的入倉方式，主要是根據(jù)本工程的地形條件、施工特性和施工進度要求等因素綜合考慮而提出的。水電站大壩碾壓混凝土施工工程中，要求混凝土運輸設(shè)備的能力大，效率高，并對施工質(zhì)量有保證，既要防止骨料分離和漿液損失，又要縮短運輸時間，以減少VC值的損失，防止混凝土初凝，滿足大倉面連續(xù)作業(yè)的要求。

根據(jù)上述要求，并參考國內(nèi)外有關(guān)混凝土壩施工經(jīng)驗，主要研究了以下幾種方式：

圖1 碾壓混凝土壩

1.1 自卸汽車直接入倉方式

自卸汽車直接入倉方式比較適宜于壩高＜60m混凝土的運輸或壩址開闊邊坡較緩大壩。

本方式的優(yōu)點在于自卸汽車靈活，既可做為從拌和樓到現(xiàn)場的運輸設(shè)備，又可直接入倉做為布料設(shè)備；運輸效率高，倒運次數(shù)少，減少混凝土的分離，保證施工質(zhì)量。缺點是受到地形條件的限制，使汽車入倉道路的布置困難或者代價巨大，必須隨不同高程鋪設(shè)施工道路，自卸汽車的運距大，對混凝土質(zhì)量影響大；土建工程量大，運輸費用高。并且當(dāng)汽車行駛在終凝之后不久的碾壓混凝土澆筑層面上時，汽車輪胎荷載會對碾壓混凝土澆筑層面頂部造成永久性破壞。自卸汽車直接入倉方式見圖2。

圖2 自卸汽車直接入倉方式

1.2 皮帶機入倉方式

皮帶機入倉方式可將碾壓混凝土從拌和樓直接運輸?shù)綕仓攸c，具有連續(xù)、高效、快速的施工特點，可滿足RCC大倉面連續(xù)作業(yè)要求；可集中供料，倉面不受缺口度汛的影響，施工干擾少；皮帶機搭配塔式布料機使混凝土水平運輸與垂直運輸連續(xù)進行，施工布置較為單一，設(shè)備效率高，澆筑倉內(nèi)不需要卡車或其他方式運輸，減少了澆筑層表面的交通運輸，在運送及裝卸期間混凝土極少離析，大大提高混凝土的澆筑速度。其缺點是設(shè)備購置費比其它方案要高，其單臺設(shè)備價值達(dá)1000萬美元，僅三峽、龍灘電站等特大型電站能夠投入使用此設(shè)備，見圖3。

圖3 皮帶機入倉方式

1.3 纜機吊罐入倉方式

纜機吊罐入倉方式的優(yōu)點是不僅可以運輸混凝土，還可以運輸器材、設(shè)備、模板等附屬設(shè)施；混凝土可采用三級配，原材料成本降低；對混凝土和易性要求較低。其缺點是纜機運輸難以滿足RCC大倉面連續(xù)作業(yè)的要求；需配備大型起吊設(shè)備，經(jīng)濟上不劃算，且澆筑強度也很難達(dá)到要求，見圖4。

圖4 纜機吊罐入倉方式

1.4 真空溜槽入倉方式

真空溜槽的制造成本低、運行維修方便、配置簡單、輸送速度快，但只適于坡度為45°～55°的坡面運輸，對于狹窄河谷上邊坡坡度超過60°甚至為垂直邊坡的電站，混凝土入倉相對較為困難，不能有效地解決骨料分離問題。此外，安裝真空溜槽時只能分級布置，不但增加真空溜槽的整體費用投入，而且安裝及運行施工干擾大，見圖5。

圖5 真空溜槽入倉方式

1.5 高速深槽皮帶機＋真空溜槽＋倉面履帶式布料機的入倉方式

該方式優(yōu)點是皮帶機可以連續(xù)運輸，對碾壓混凝土高速澆筑適應(yīng)性較大。真空溜槽結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、運輸強度大，目前從國內(nèi)外已建碾壓混凝土壩工程來看，除了自卸汽車直接運輸外，大部分都采用了真空溜槽和皮帶機運輸。缺點是真空溜槽只適用于坡度為45°～55°的坡面運輸。履帶式布料機體型大，據(jù)倉面的施工強度需配二臺履帶式布料機，與倉面的施工干擾大，轉(zhuǎn)運困難，見圖6。

圖6 皮帶機＋真空溜槽入倉方式

1.6 高速深槽皮帶機＋真空溜槽＋倉面自卸汽車的入倉方式

該方式皮帶機與真空溜槽的優(yōu)點與上一種方式相同，倉面自卸汽車運輸方便、靈活，施工干擾少。其缺點是真空溜槽只適用于坡度為45°～55°的坡面運輸。壩基填塘部位和消力池填塘混凝土入倉不能解決，見圖7。

圖7 皮帶機＋真空溜槽＋自卸汽車入倉方式

2 緩降溜管快速入倉技術(shù)

緩降溜管是通過將緩降器和溜管組合配套使用的一種混凝土入倉技術(shù)。緩降器根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向可以分為左旋緩降器和右旋緩降器，如圖8（a）和（b）所示，示意圖如圖 8（c）和（d）所示。

結(jié)合圖8可以看出，對于每個緩降器，其斷面為矩形，隔板從中部將其分為兩半，然后沿著同一個方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)之后緩降器的進口與出口成90°，每一半進口或出口的斷面均為1：2的長方形?；炷猎诖怪毕侣涞倪^程中每通過一個緩降器，就會增加2倍的等分與混合，因此，當(dāng)混凝土通過多個緩降器時，就能夠?qū)崿F(xiàn)對混凝土的充分拌合，提高混凝土和易性。

圖8 緩降器示意圖

溜管通常采用圓徑鋼管，兩端突出且有孔以便于和緩降器及其他裝置連接。溜管的外形示意圖如圖9所示。

圖9 溜管的外形示意圖

緩降溜管的工作原理：溜管與緩降器通過漸變節(jié)連接，緩降器、溜管與漸變節(jié)之間通過法蘭連接。通過自卸汽車、皮帶機或其他運輸方式將混凝土運至料斗，混凝土在自重作用下通過與料斗連接的溜管向下流動，然后經(jīng)漸變節(jié)進入緩降器。通過混凝土內(nèi)部顆粒之間的相互碰撞以及顆粒與緩降器表面的碰撞作用，實現(xiàn)對混凝土進行多次攪拌，減緩混凝土的下落速度，從而達(dá)到改善混凝土的和易性及防止骨料分離的目的。緩降溜管的工作原理如圖10所示。

緩降溜管碾壓混凝土的入倉高差過大或過小，不僅會發(fā)生骨料分離、降低碾壓混凝土的性能，縮短緩降器的使用壽命，還可能發(fā)生二次破碎、增加VC值、增加施工單位的成本。因此，應(yīng)當(dāng)選擇合理的混凝土入倉高差范圍，以保證碾壓混凝土的性能和施工質(zhì)量，并且盡量減輕施工單位的負(fù)擔(dān)。在實際施工時，溜管之間每隔12～15m加掛一組緩降器，如圖11所示。

圖10 緩降溜管工作原理

圖11 緩降溜管安裝示意圖

3 緩降溜管的現(xiàn)場施工應(yīng)用

以某水電站大壩工程為例，其最大垂直高差為124m。供料線可為大壩▽328～348m高程及消力池倉面輸送混凝土，消力池填塘碾壓混凝土分三倉澆筑，最大倉面面積為4379m2，倉面按6h覆蓋計算覆蓋強度為219m3／h。該供料線考慮到大壩深槽部位和消力池填塘部位的碾壓混凝土澆筑方案，經(jīng)分析比較后決定利用大壩下游側(cè)消力池右側(cè)邊坡陡峭的有利條件，采用“高速皮帶機＋緩降器＋溜管”的混凝土輸送形式。其中，皮帶機實現(xiàn)碾壓混凝土的水平輸送，緩降溜管實現(xiàn)碾壓混凝土的垂直輸送，整個系統(tǒng)布置緊湊，成功解決了碾壓混凝土高達(dá)124m落差的垂直輸送難題。緩降溜管現(xiàn)場安裝見圖12。

圖12 緩降溜管現(xiàn)場安裝

根據(jù)倉面碾壓混凝土的工作情況來看，碾壓混凝土骨料分離控制較好、骨料很少有砸碎情況，經(jīng)多級轉(zhuǎn)料后，混凝土砂漿損失極少。

倉面與出機口VC值相比，平均值最大損失為1.7s，最小為0.1s，VC值損失小，保證了碾壓混凝土良好的工作性能。

碾壓混凝土從拌和樓出機達(dá)到倉面的最高平均溫升為1.27℃，最小平均溫升僅為0.08℃，總體平均溫升僅為0.53℃。

4 結(jié) 語

本文首先闡述了碾壓混凝土常用入倉方式及其特點，針對水電站大壩碾壓混凝土施工要求，提出了緩降溜管碾壓混凝土快速入倉技術(shù)?，F(xiàn)場使用情況表明緩降溜管快速入倉技術(shù)骨料分離控制較好，VC值損失小，溫升低，為水電站大壩碾壓混凝土快速入倉提供有力的參考依據(jù)。

［1］鐘衛(wèi)華，喻國.新型碾壓混凝土運輸設(shè)備及其施工工藝［J］.水利電力機械，2005，27（03）：23－27.

［2］趙志縉.泵送混凝土［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1985：8－16.

［3］趙志縉，趙帆.混凝土泵送施工技術(shù)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998：25－31.

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2014－03－06

劉勇（1981－），貴州思南人，工程師，從事水利水電工程水工設(shè)計及施工管理；楊光中（1976－），男，貴州從江人，高級工程師，從事水利水電工程施工及管理工作。