大壩滿管溜槽系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案研究

胥振坡 任巧玲

摘 ?要：根據(jù)某水利樞紐大壩工程施工需要，在大壩右岸布置一條滿管溜槽輸送混凝土，滿管溜槽在混凝土施工中已得到普遍應(yīng)用。但在工程實(shí)際應(yīng)用中也存在堵管、輸送壽命短，布置角度要求高等特點(diǎn)，該文結(jié)合以往工程的應(yīng)用情況對(duì)滿管溜槽系統(tǒng)進(jìn)行了改良，結(jié)合工程實(shí)際對(duì)滿管溜槽系統(tǒng)進(jìn)行布置、設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了相應(yīng)的穩(wěn)定性計(jì)算分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：滿管溜槽 ?混凝土運(yùn)輸 ?工程施工 ?水利工程

中圖分類號(hào)：TV52 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2021）12（a）-0000-00

Study on Design Scheme of Dam Full Pipe Chute System

XU Zhenpo1 ? REN Qiaoling2

（1.River lake protection and construction operation safety enter，YRCC，Zhengzhou，Henan Province，45004，china;2.Heihe huangzangsi water control project construction management center，Lanzhou，Gansu Province，730030 China）

Abstract：According to the construction needs of a water control project dam， a full pipe chute is arranged on the right bank of the dam to transport concrete. The full pipe chute has been widely used in concrete construction. However， in the practical application of the project， there are also the characteristics of pipe blockage， short conveying life and high requirements for layout angle. In this paper， the full pipe chute system is improved in combination with the application of previous projects， the full pipe chute system is arranged and designed in combination with the actual engineering， and the corresponding stability calculation and analysis are carried out for reference.

Key Words：Full pipe chute; Concrete transportation; Engineering construction;Water conservancy project

滿管溜槽作為垂直運(yùn)輸?shù)囊环N施工技術(shù)，在場(chǎng)地狹小或基礎(chǔ)開(kāi)挖坡度較大的混凝土大壩施工中，能有效地加快施工進(jìn)度、降低施工成本、減少骨料分離[1]。根據(jù)滿管溜槽的布置，通過(guò)對(duì)滿管溜槽進(jìn)料口、滿管槽身、出料口的布置進(jìn)行分析，滿管溜槽通過(guò)多年的工程實(shí)踐和不斷改進(jìn)，具有磨損少、利用高、易操作等優(yōu)點(diǎn)，在水利樞紐工程施工中具有推廣價(jià)值[2]。

1 滿管溜槽系統(tǒng)

大壩主體混凝土通過(guò)滿管溜槽，自右岸EL2631卸料平臺(tái)溜向至大壩表面，過(guò)程中控制混凝土不發(fā)生離析現(xiàn)象。根據(jù)混凝土施工強(qiáng)度，并且參考相關(guān)工程，選定標(biāo)準(zhǔn)段斷面為800 mm，長(zhǎng)度為1500 mm，單管輸送能力約為180～240 m3/h。

2 滿管溜槽布置

混凝土在滿管溜槽內(nèi)下滑過(guò)程中不應(yīng)發(fā)生離析，依據(jù)《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》（DL/T 5112-2009），滿管溜槽布置坡度宜為40°～50°，長(zhǎng)度不宜大于100 m，在綜合考慮工程現(xiàn)場(chǎng)地形、地質(zhì)條件，最終確定在大壩右岸布置滿管溜槽系統(tǒng)，采用兩級(jí)滿管溜槽接力[3]。

滿管溜槽系統(tǒng)第一級(jí)布置在EL2620授料斗平臺(tái)至EL2587馬道，采用雙授料斗雙滿管的形式，分別為1#滿管，設(shè)計(jì)角度44.5°，滿管長(zhǎng)度45m;2#滿管，設(shè)計(jì)角度42°，滿管長(zhǎng)度46.5m。第二級(jí)布置在EL2587馬道至EL2566馬道，采用單滿管（3#滿管）的形式，設(shè)計(jì)角度42°，滿管長(zhǎng)度34.5 m。

3 滿管溜槽系統(tǒng)設(shè)計(jì)

滿管溜槽系統(tǒng)主要由卸料平臺(tái)、授料斗、滿管溜槽、支撐結(jié)構(gòu)等6個(gè)部分組成。

3.1 卸料平臺(tái)設(shè)計(jì)

卸料平臺(tái)布置在大壩右岸上游場(chǎng)內(nèi)2號(hào)施工道路臨河側(cè)，高程為EL2631，樁號(hào)為壩上0-017.0～壩上0-026.7，D0+207.0～D0+214.5，長(zhǎng)9.7 m，寬7.5 m，主體采用C25混凝土澆筑形成，上部0.3 m厚的面層采用C25混凝土澆筑，配單層鋼筋網(wǎng)，主筋C28@0.2m，分布筋C12@0.2m;面層混凝土與1號(hào)路路基及卸料平臺(tái)之間采用C25@2.0m錨桿連接，錨桿長(zhǎng)1.5 m，入巖1.25 m，并與鋼筋網(wǎng)可靠連接滿足混凝土運(yùn)輸車輛回轉(zhuǎn)需要。

在距離1號(hào)路排水溝2 m及6 m處，垂直于卸料平臺(tái)軸線澆筑兩道1.2 m×1.2 m（若開(kāi)挖至巖石面小于1.2 m深，以開(kāi)挖巖石面為準(zhǔn)），與面層混凝土等寬的混凝土地梁，內(nèi)設(shè)雙排C25錨桿與C25面層混凝土內(nèi)鋼筋網(wǎng)焊接[4]。

為確保排水通暢，面層混凝土設(shè)3‰的縱坡至1號(hào)路排水邊溝;為保證混凝土運(yùn)輸車輛卸料安全，在卸料平臺(tái)周邊澆筑0.8 m寬、0.5 m高混凝土擋坎作為限位裝置。

3.2 授料斗設(shè)計(jì)

授料斗并排布置2個(gè)在授料斗基礎(chǔ)上，授料斗上口尺寸4 m×4 m，高3.6 m，設(shè)計(jì)容量約為20 m3，滿足使用要求。受料斗面板和肋板選用δ=8 mm鋼板，加強(qiáng)板選用14#槽鋼。

3.3 滿管溜槽設(shè)計(jì)

為了防止堵料，滿管溜槽標(biāo)準(zhǔn)段采用方形斷面。根據(jù)混凝土施工強(qiáng)度，并且參考相關(guān)工程，選定標(biāo)準(zhǔn)段斷面為800 mm，長(zhǎng)度為1 500 mm，單管輸送能力約為180～240 m3/h，采用δ=8 mm的Q345-C型耐磨鋼板進(jìn)行加工。由于地形的影響及安裝的需要，滿管溜槽需要加工接料口，接料口采用δ=8 mm的Q345-C型耐磨鋼板加工而成。滿管溜槽之間采用高強(qiáng)度聯(lián)接螺栓聯(lián)接，強(qiáng)度不低于8.8級(jí)，采用δ=5 mm橡膠密封圈密封。

3.4 滿管溜槽支撐設(shè)計(jì)

1#、2#授料斗EL2620授料斗平臺(tái)采用C20混凝土澆筑;支撐架采用型鋼支撐架，I36型鋼立柱，I25a型鋼橫撐，I25a 和10型鋼斜撐;側(cè)拉錨桿采用C25砂漿錨桿，間距2.0 m，排距2.5 m，梅花型布置，錨入混凝土3.0 m。3#授料斗基礎(chǔ)采用C20W8F150混凝土澆筑，厚 2.0 m;鋼立柱采用構(gòu)造柱，φ219鋼管主肢和弦桿。1#、2#滿管溜槽基礎(chǔ)各門型排架柱基礎(chǔ)采用獨(dú)立條形基礎(chǔ)，C20W8F150混凝土澆筑形成，寬度、厚度均不小于1.5 m。下部支撐結(jié)構(gòu)采用門型排架柱和滿堂腳手架聯(lián)合支撐，排架柱：混凝土基礎(chǔ)→基礎(chǔ)埋件→I25a型鋼立柱（間距3.0 m）→2×25a型鋼橫向支撐梁→I25a型鋼豎向支撐→上部支撐結(jié)構(gòu)，滿堂腳手架：采用敞開(kāi)式滿堂腳手架，搭設(shè)尺寸為0.6 m×0.6 m×0.6 m，高寬比大于2.0，而小于3.0，按規(guī)范布設(shè)連巖件和剪刀撐。上部支撐結(jié)構(gòu)為：I25a型鋼縱向支撐梁→滿管溜槽管身，滿管溜槽兩側(cè)設(shè)10型鋼作為限位裝置。3#滿管溜槽采用滿堂腳手架支撐，具體要求同1#、2#滿管。

3.5 支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為保證卸料平臺(tái)穩(wěn)定，坡腳部位布置兩排錨桿固腳，采用1 000 kN拉力分散型無(wú)粘結(jié)式錨索錨固，錨索長(zhǎng)26/24/22m。連巖件采用HRB400，直徑25 mm鋼筋制作，錨入邊坡巖體不少于2.0 m，并用M25砂漿注漿，設(shè)置在架體的外側(cè)四周和內(nèi)部水平間隔6～9m，豎向間隔4～6m。單個(gè)獨(dú)立排架柱基礎(chǔ)設(shè)兩排C25錨桿，間距2.0～2.5 m，錨桿長(zhǎng)3 m，按實(shí)際地形條件入巖2～2.5 m，梅花形布置。門型排架柱與基礎(chǔ)之間采用預(yù)埋件連接。滿管溜槽采用φ16鋼筋將管身與支撐型鋼進(jìn)行焊連。

3.6 出料口設(shè)計(jì)

弧形閘門選用配套液壓弧形閘門，設(shè)置在各授料斗出口處，周邊采用橡膠圈密封。

4計(jì)算

4.1荷載計(jì)算

滿管溜槽卸料平臺(tái)布置于大壩右岸邊坡，與邊坡巖體接觸面可簡(jiǎn)化成6段坡度不同的坡面。

4.1.1恒載

滿管溜槽系統(tǒng)恒載主要有，重力、錨索拉力[5]。

（1）混凝土自重。

混凝土自重按照下式計(jì)算：

W=Vγc（1）

式（1）中，W為混凝土自重，kN;V為混凝土體積，m3;γc 為混凝土容重，取24 kN/m3。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，A區(qū)混凝土自重為2 347.788 kN，B區(qū)混凝土自重為8 201.381 kN，C區(qū)混凝土自重為4 035.506 kN，D區(qū)混凝土自重為3 629.825 kN，E區(qū)混凝土自重為677.514 kN，F(xiàn)區(qū)混凝土自重為1 690.355 kN，G區(qū)混凝土自重為1 712.64 kN。

（2）鋼結(jié)構(gòu)自重。卸料平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)主要包括1#料斗、2#料斗、1#料斗鋼支撐、2#料斗鋼支撐。經(jīng)計(jì)算：受料斗總重為65.827 kN，1#受料斗支撐重83.200 kN，2#受料斗支撐重為71.041 kN。

（3）錨索拉力。卸料平臺(tái)設(shè)計(jì)2根L=24 m，1 000 kN錨索和2根 L=18 m，1 000 kN錨索，與邊坡巖體連接，提供W4=4 000 kN水平指向巖體的拉力。

（4）錨筋樁拉力。設(shè)計(jì)在授料平臺(tái)設(shè)置4排、每排3道3×C28錨筋樁對(duì)授料平臺(tái)進(jìn)行加固，錨筋樁入巖6 m，布置間距3 m×3 m，每道錨筋樁中單根C28錨筋能夠提供120 kN的拉力，授料平臺(tái)上的錨筋樁共能提供4 320 kN，垂直于C區(qū)巖面的拉力。

4.1.2活載

滿管溜槽卸料平臺(tái)活載主要為車輛荷載、混凝土卸料荷載、人員流動(dòng)荷載[6]。

（1）卸料平臺(tái)所受活載。卸料平臺(tái)最大活載按2輛滿載的20 t自卸汽車、每輛自卸車運(yùn)輸混凝土12 m3、4個(gè)75 kg工作人員計(jì)算。經(jīng)計(jì)算卸料平臺(tái)活載：1 165.612 kN。為方便計(jì)算，定義活載均勻的分布在A區(qū)及B區(qū)上。

（2）授料平臺(tái)所受活載。授料平臺(tái)活載主要有授料斗內(nèi)混凝土荷載、及卸料沖擊荷載?；炷梁奢d按兩輛自卸車同時(shí)卸料計(jì)算，每輛車載12 m3混凝土?；炷梁奢d691.2 kN。卸料沖擊荷載按卸料沖擊時(shí)間10 s，卸料高度3.7 m，兩車共24 m3混凝土同時(shí)卸料計(jì)算。按動(dòng)量守恒公式F·t=M·V計(jì)算，卸料時(shí)間10 s，按柔性材料進(jìn)行沖擊力計(jì)算，沖擊時(shí)間（0.5≤t<1.0），取下限值t=0.5 s。經(jīng)計(jì)算，每秒沖擊力為10 005.386 kN。卸料期間存在持續(xù)沖擊力為10.005 kN。

4.2抗滑穩(wěn)定計(jì)算

根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 319-2018），該工程巖體為Ⅴ類巖體。在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中對(duì)坡面增設(shè)錨桿等加固措施，且右壩肩EL2631馬道開(kāi)挖建基面為完整巖石，地層巖性為寒武系中統(tǒng)的綠泥石白云母石英片巖，微風(fēng)化～新鮮巖體，因此在Ⅴ類巖體系數(shù)取值時(shí)，可適當(dāng)取偏大值。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，抗剪強(qiáng)度均滿足穩(wěn)定條件。

4.3基礎(chǔ)承載力計(jì)算

汽車吊作業(yè)場(chǎng)地為卸料平臺(tái)面層C30混凝土和右壩肩EL2631馬道開(kāi)挖建基面。其中，C30混凝土平臺(tái)承載力滿足要求;該工程中，右壩肩EL2631馬道開(kāi)挖建基面為完整巖石，地層巖性為寒武系中統(tǒng)的綠泥石白云母石英片巖，微風(fēng)化～新鮮巖體，飽和單軸抗壓強(qiáng)度40～50 MPa;微～弱風(fēng)化、弱卸荷巖體，飽和單軸抗壓強(qiáng)度35～45 MPa。為安全考慮，折減系數(shù)取最小值0.1，其地基承載力特征值為4～5 MPa，滿足要求。

5結(jié)語(yǔ)

在河谷狹窄、高海拔特殊氣候條件下對(duì)大壩碾壓混凝土人倉(cāng)方式進(jìn)行合理的總體規(guī)劃研究，是確保碾壓混凝土具有良好工作性能、保證混凝土層間結(jié)合質(zhì)量的關(guān)鍵，也是本文研究的重點(diǎn)。 通過(guò)滿貫溜槽設(shè)計(jì)布置和計(jì)算分析，表明滿管溜槽具有較好的穩(wěn)定性，提高了混凝土入倉(cāng)效率。

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