新型排水管成孔器在丹江口大壩加高工程中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

譚明軍

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 概 述

混凝土壩常常在上游面防滲層下游設(shè)置鉛直或近乎鉛直的排水管系,排水管通至縱向排水廊道,其上部通至上層廊道或壩頂。排水管內(nèi)徑一般為 15～25 c m,可采用拔管、鉆孔或預(yù)制無砂混凝土管施工。丹江口大壩加高工程左岸廠房至左聯(lián)壩段加高壩體內(nèi)布置了直徑 200 m m的排水管,設(shè)計(jì)要求采用拔管施工。

壩內(nèi)排水管采用拔管施工時(shí),傳統(tǒng)方法多使用整根鋼管或錐形木拔管成孔,2～3 m層厚澆筑倉位。在混凝土澆筑前,將其埋在指定位置,待混凝土澆筑完成并達(dá)到一定強(qiáng)度后,使用機(jī)械施加外力拔出埋管成孔。實(shí)施過程中,需要派專人不斷轉(zhuǎn)動管體,以避免管體與混凝土粘結(jié),同時(shí)拔管時(shí)間也較難掌握,時(shí)間過早易出現(xiàn)塌孔或孔壁拉傷,較遲拔管雖然能獲得較好的成型質(zhì)量,但往往又需要施加較大外力,且常出現(xiàn)卡管、難以拔出等現(xiàn)象。傳統(tǒng)拔管成孔方法費(fèi)工、費(fèi)時(shí),成型質(zhì)量難以把握,使用機(jī)械拉拔安全隱患較大,多次周轉(zhuǎn)使用后變形較大,影響孔體成型質(zhì)量。

針對壩體排水管采用傳統(tǒng)拔管施工存在的種種弊端,為加快排水管施工速度,提高成型質(zhì)量,我們借鑒其他工程拔管施工經(jīng)驗(yàn),研究設(shè)計(jì)了一種適用于孔徑 15～25 c m排水管施工的新型成孔裝置。

2 新型排水管成孔器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2.1 設(shè)計(jì)原理

采用可分離式管外模,運(yùn)用了平面四桿機(jī)構(gòu)原理。安裝時(shí),連桿機(jī)構(gòu)撐開外模成型;拆除時(shí),收縮連桿機(jī)構(gòu),外模脫離混凝土排水管管壁,提出成孔器,壩體排水管成型。

2.2 結(jié)構(gòu)型式

成孔器主要由管外模、活動鉸模、定型環(huán)和定位卡組成(圖 1)。

(1)管外模。為定型鋼制外模,分左、右兩瓣,內(nèi)部設(shè)斜板,便于活動鉸模收縮。

(2)活動鉸模。由弧形木、固定扁鋼和連桿機(jī)構(gòu)組成?；⌒文緝蓚?cè)呈楔形。固定扁鋼超出弧形木長度 10～20 c m,便于收縮和安裝定位卡。采用 M 8～M 10螺栓將連桿與弧形木聯(lián)接形成平面四連桿機(jī)構(gòu)。

(3)定型環(huán)及定位卡。定型環(huán)采用 φ 6～8圓鋼彎制而成,布置在管模外壁,間距 50 c m,主要起成孔器外部定型作用。定位卡呈“E”型,安裝在成孔器頂部,主要起連桿機(jī)構(gòu)鎖定作用。

2.3 加工與應(yīng)用

(1)成孔器的加工。

成孔器的加工關(guān)鍵在于對管外模和活動鉸模的加工控制。

管外模采用同排水管直徑的普通鋼管加工,加工時(shí)應(yīng)注意控制鋼管的切割和焊接變形。鋼管分割時(shí),可先在鋼管切割軸線上鉆 φ 3～6的小孔,采用切割機(jī)切割分離;內(nèi)側(cè)斜面板與鋼管焊接采用斷焊,可以有效控制管材的加工變形。

活動鉸模采用弧形木、扁鋼、螺栓及連桿組裝而成。固定扁鋼上設(shè)釘孔,間距 20～30 c m,使用

圖 1 成孔器結(jié)構(gòu)示意圖

鐵釘將弧形木固定在扁鋼上。組裝成型的活動鉸模應(yīng)收縮自如,不得出現(xiàn)卡、緊等現(xiàn)象。

(2)成孔器的應(yīng)用。

工藝流程為:收縮成孔器、提出成孔→涂刷隔離劑→安裝定位環(huán)就位調(diào)整、定位卡定位→澆筑混凝土→收縮成孔器、提出成孔。

先將鋼制外模和鉸模套入定型環(huán),人工推動連桿機(jī)構(gòu)、撐開鉸模,調(diào)整成孔器至設(shè)計(jì)體型,安裝定位卡固定。拼裝成型后,采用鋼筋支撐與定型環(huán)點(diǎn)焊固定至排水管設(shè)計(jì)位置。

混凝土澆筑時(shí),按埋件要求控制,振搗器不得直接觸碰成孔器,避免其產(chǎn)生移位或變形。

待已澆筑混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后,卸下定位卡,收縮鉸模,拔出成孔器,排水管成型。

3 應(yīng)用效果

壩體排水管新型成孔器已在丹江口大壩加高工程中實(shí)際應(yīng)用,滿足了壩體排水管施工的要求,取得了良好效果。該成孔器加工與拆裝方便,能快速成模,成型質(zhì)量好,安全可靠,適用于管徑 15～25 c m的壩體排水管施工。與傳統(tǒng)的鋼管拔管或錐形木拔管方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)快速成模,安拆方便,提高了施工工效。澆筑過程中無需派專人轉(zhuǎn)動管體,人工拆卸即可,可多次周轉(zhuǎn)使用,人工、設(shè)備和耗材成本大幅度下降。

(2)安全可靠。傳統(tǒng)拔管易卡管、難以拔出,需要使用設(shè)備施加較大外力,安全隱患較大。采用該發(fā)明,人工拔管即可,從而降低了施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

(3)成型質(zhì)量好、變形較小。運(yùn)用平面四桿機(jī)構(gòu),收模拔管不損傷已成型的排水孔孔壁。

4 結(jié) 語

新型排水管成孔器在丹江口大壩加高工程左岸廠房及左聯(lián)壩段壩內(nèi)排水管的研究與應(yīng)用獲得了成功,取得了良好的效果,其能快速成模,結(jié)構(gòu)簡單,拆裝方便,成型質(zhì)量好,安全可靠,從而加快了排水管施工速度,提高了施工工效和成孔質(zhì)量。