新型排水管成孔器在丹江口大壩加高工程中的設計與應用

譚明軍

(葛洲壩集團第二工程有限公司，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 cm，可采用拔管、鉆孔或預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)布置了直徑為200 mm 的排水管，設計要求采用拔管施工。

壩內(nèi)排水管采用拔管施工時，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到一定強度后，使用機械施加外力拔出埋管成孔，實施過程中，需要派專人不斷轉(zhuǎn)動管體，避免管體與混凝土粘結(jié);同時，拔管時間也較難掌握，時間過早易出現(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)拔管的成孔方法費工費時，成型質(zhì)量難以把握，使用機械拉拔安全隱患較大，并且多次周轉(zhuǎn)使用后變形較大，影響成型質(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，借鑒其他工程拔管的施工經(jīng)驗，筆者研究與設計了一種適用于孔徑15～25 cm 排水管施工的新型成孔裝置。

2 新型排水管成孔器的設計與應用

2.1 設計原理

采用可分離式管外模，運用平面四桿機構(gòu)原理。安裝時，連桿機構(gòu)撐開外模成型;拆除時，收縮連桿機構(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，詳見圖1。

圖1 成孔器結(jié)構(gòu)型式圖

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

(2)活動鉸模。由弧形木、固定扁鋼和連桿機構(gòu)組成?；⌒文緝蓚?cè)呈楔形。固定扁鋼超出弧形木長度10～20 cm，便于收縮和安裝定位卡。采用M8～M10螺栓將連桿與弧形木聯(lián)接形成平面四連桿機構(gòu)。

(3)定型環(huán)及定位卡。定型環(huán)采用φ6～φ8圓鋼彎制而成，布置在管模外壁，間距50 cm，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，主要起連桿機構(gòu)鎖定作用。

2.3 加工與應用

(1)成孔器的加工。

成孔器加工的關(guān)健在于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，加工時應注意控制鋼管切割和焊接變形。鋼管分割時，可先在鋼管切割軸線上鉆φ3～φ6的小孔，采用切割機切割分離;內(nèi)側(cè)斜面板與鋼管焊接采用斷焊，并設固定定裝，可以有效控制管材加工變形。

活動鉸模采用弧形木、扁鋼、螺栓及連桿組裝而成。固定扁鋼上設釘孔，間距20～30 cm，使用鐵釘將弧形木固定在扁鋼上。組裝成型的活動鉸模應收縮自如，不出現(xiàn)卡、緊等現(xiàn)象。

(2)成孔器的應用。

工藝流程: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)，人工推動連桿機構(gòu)、撐開鉸模，調(diào)整成孔器至設計體型，安裝定位卡固定。拼裝成型后，采用鋼筋支撐與定型環(huán)點焊固定至排水管設計位置。

混凝土澆筑時，按埋件要求控制，振搗器不得直接觸碰成孔器，避免產(chǎn)生移位或變形。已澆筑混凝土達到一定強度后，卸下定位卡，收縮鉸模，拔出成孔器，排水管成型。

3 應用效果

壩體排水管新型成孔器已在丹江口大壩加高工程中實際應用，滿足了壩體排水管施工的要求，取得了良好效果。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 cm 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:

(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，需要使用設備施加較大外力，安全隱患較大。采用本發(fā)明后僅由人工拔管即可，從而降低了施工中的安全風險。

(3)成型質(zhì)量好、變形較小。運用平面四桿機構(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)排水管的研究與應用獲得了成功，取得了良好的效果。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，加快了排水管施工速度，提高了施工工效和成孔質(zhì)量。