高薄拱坝缓降拌和管垂直运输混凝土研究与应用.pdf

图 1 缓 降拌和装置示意 图 缓降拌和装置具有上、 F 两个方 口法兰盘 1 ，在两个 法 兰盘 之间固定 连接 一堆 由矩形 渐 变为 圆形 ，又从 圆形 渐变 为矩形 的缓 降拌 和段 6而形 成 两个 输送 通 道 ，每个 缓降拌和段 6的上下两个矩形口的相位差为 9 O 。 ，在每个 法兰盘 1 处沿两个缓降拌和段 6侧板贴合而形成的中分 板 2的顶端固定有减磨圆钢 3 ，在两个缓降拌和段 6 侧板 之 间并 且与减磨 圆钢 3相垂直 9 O 。 的平 面方 向上焊接 有消 能圆钢 5 ，在矩形 口以下缓降拌和段 6的斜面板 1 3和侧 板 上平 行焊接有垫被 圆钢 4 。 两个缓降拌和段 6相 近的侧板合并成 中分板 2位 于法兰盘 1的 1 2处 ，形成 了两个输送通道 ，每个缓 降拌和段 6由与法兰盘 1接触 的矩形 口渐变为圆形 口， 中 间与 圆形段 7相 接 后 又 m圆 形 口渐 变 为矩 形 口再 与 另一 个法 兰盘 1相接 ，上 、下 两个 矩形 口的相 位差 为 9 O 。 。 垫被圆钢 4间隔平行焊接在缓 降拌 和段 6的斜 面 板 1 3和侧板上 ，其作用是在 混凝土下 降过程 中，受 到 垫被 圆钢 4的阻 挡 后 会 在 每 根 圆钢 与 斜 面 板 l 3及 侧板的接触处堆积成一个斜坡垫被层 ，可使粗 骨料实 现 软着 陆 ，消 除大 部 分动 能 ，同 时能 延 长装 置 的使 用 寿命 。 缓降拌和管在实际使用 中的安装结构和混凝土流动 方 向见 图 2 。将两个缓 降拌 和管装置通过法兰盘 1和螺栓 连接 ，再在其两 端 的法 兰盘 1上 连接 锥形 管 ，上 端 的锥 形管与混凝土输送管连接。落料进入上 口时被分成两部 分进入缓降拌和器，在管 内经过阻滞、折射运动、骨料 相互碰撞改变运动方向，经连续碰撞、落料与管摩擦、 扩散、汇合等复合阻尼过程后，动能被转换吸收，运动 速度极大下降，最后在下 口相对上口交换 1 8 0 。 后，合二 为一 ，落人 下一 节输 送直管 缓降拌和器不仅使落料的运动速度极大降低，还使 分离的拌和料再次得到拌和，起到缓冲与拌和的双重作 落料一分为二 l 混凝 土工程 图 2 混凝土在拌和 器内运动示意 图 用。缓降拌和器的设计横断面大于输送钢管横截面的 2 倍 ，在管 内经过各种 复杂 过程 后进人 大锥角倒 锥管断 面。 所以，在缓降拌和管内尽管运动速度较低，加之上层骨 料的撞击作用 ，不会造成骨料分离。缓降拌和管系统于 2 0 0 8 年被授予实用新型专利 ( Z L 2 0 0 8 2 0 0 2 8 5 6 8 4 ) 。 3 缓降拌和管 系统的布置 为了减 少混凝 土转 运次 数 ，一般 将拌 和 系统设 置在 左、右岸坝顶。运输系统 由两部分组成，第一部分为由 宽 l O 0 0 mm的皮带将成品熟料 自拌和机出口水平运输至 坝顶拱端正上方平 台受料斗，第二部分为由缓降拌和管 沿拱端 运输 至施工仓面 。 在坡面搭设钢管承重架作为系统支架，斜坡支架顶 面设计在同一平面上，系统通过钢管、钢丝绳与承重架、 岩石连接 。 3 1 承 重架基 础 在拱端坡面上用 手风钻 垂 直于 管 中心线 方 向造 直径 为 5 0 m m 的孔 ，孔深 5 O 8 0 c m，在孔 内插 入 4 8钢管搭 设悬挑承重架，每一组横杆与其对应的斜撑杆组合成为 一 个独立的受力单元，独立承担来 自缓降拌和管或立杆 传来的荷载 ，并且 单独 的某 一个 受力 单元 拆除 后 ，不影 响承重架其他构件 的承载能力 。 3 2 缓降拌和管部位的加强架 由于缓降拌和管较之普通直管体积较大，并且在混 凝土熟料运输中起到关键作用，在整个使用周期内属于 重点检查和维修保养对象，故对该部位在普通承重架基 础上搭设加宽平 台，加宽 6 0 c m。 3 3 坡面管道与承重架连接 坡面管道荷载通过两种途径传递给承重架： 2 7 水利水 电施工 2 0 1 4 第 2期 总第 1 4 3期 ( 1 )直管段 每隔 6 m布设 一个抱箍 ，抱箍通 过横杆将 荷载传递到承重架 。 ( 2 )缓 降拌 和管 腰部 通过 横杆 将荷 载传 递 到承 重架 。 缓降拌和管及管路系统均固定在排架上，排架生根 在岩石上 ，为 了确保绝对安全，整体管路采用 4 , 1 6钢丝 绳锚同在岩体上。具体措施为 ：每个抱箍对应一个钢丝 绳牵引，声 1 6钢丝绳牵引间距 6 m，牵引地锚采用 4 ,2 5锚 杆锚人 岩石 3 m。 3 4 安 装 安装采用 自下而上 的顺序操作 ，从仓面高程 3 O m 以 上开始，底部安装第一节缓降拌和管，向上每安装 3节 ( 9 m)直管后安装一节 缓降拌 和管 。安装 采用 的方法 是 ： 从坝顶布设一根牵引主钢丝绳 ，坝顶端头固定，坝底端 头用推土机牵引，在坝顶平台固定一台卷扬机作为副绳， 缓降拌和管在坝面通过滑轮与主绳连接，副绳牵引缓降 拌和管沿主绳向上滑动，到达安装部位时，坝面推土机 沿主绳方向向后移动，使缓降拌和管落在安装位置。缓 降拌和管系统布置见图 3。 3 5 人行爬梯检修通道及安全防护措施 为了便于缓降拌和管在运行期的检修及保养，在缓 降拌和管支撑架 内设交通爬 梯 。交通爬梯 加工成 标准节 ， 每个标 准节 长 3 m、宽 6 0 c m、步距 3 0 c m，踏 步 以及 梯梁 均采用L 5 O 3角钢。 缓降拌和管系统 安装 完成后 进行 试运 行 ，根据 坝面 施工 强度调整给料速度。随着大坝的浇筑，坝面高程不断上 升，根据缓降拌和管落料 lC l 距坝面垂直距离来逐步拆除 缓降拌和管，每次拆除一节 3 m。 图 3 缓 降拌 和管 系统布 置示意 图 4 皮 带机连接缓 降拌和 系统进行混凝 土垂 直运输 由于皮带机高差在 2 0 m左右，高度较大，如果采用 串筒或者其他运输方式进行混凝土的垂直运输 ，容易造 成混凝土骨料分离。经过多次研究，在罗坡坝 、三里坪 等工程都采用在皮带机口位置连接缓降拌和系统进行混 凝土的垂直运输，降低混凝土运动速度，使混凝土减少 分离 ，现 场使用 效果 良好 ，皮带 机连 接缓 降拌 和 系统见 图 4 。 5 结束语 图 4 皮带机连接 缓降拌 和 系统示意图 ( 尺寸单位 ：mm) 碾压混凝土拱坝修 建的地域越来越复杂 ，坝址岸 坡 陡峻 的典 型 V形 河 谷 越 来越 多 ，坝 肩 开挖 较 陡 ，且 几乎所有大坝均会出现负扬程运输混凝土上坝的情况 ， 应用缓降拌和管系统能很好地解决碾压混凝土垂 直运 输问题 ，在保证混凝 土质量 的同时 ，能一定程度上节 省 投资 和缩 短工 期 。湖北 恩 施 罗 坡 坝 水 电站 、湖 北 利 2 8 川 云 口水 电站和湖北房县 三里 坪水 电站碾 压混凝 土双 曲 拱坝施工均应用缓降拌和管系统 ，碾压混凝土运输费用 节省 明显 。 工程实践证明，缓降拌和管垂直运输系统适用的坡 度在 6 3 。 9 0 。 之 间 ，而三 里坪坝 肩坡度 约为 5 O 。 ，混 凝土 垂直运输完全依靠缓降拌和管存在较大难度。冈此，在 湖北三里坪水利枢纽工程中将皮带机与缓降拌和管联合 使用 ，节省碾压混凝土运输费用 1 7 8 5 万元 ，缩短工期 3 个月 ，效果 十分显 著。