缓降溜管碾压混凝土快速入仓技术.pdf

2 0 1 4年第 8期 ( 第 4 2卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y NO ． 8． 2 Ol 4 ( T o t a l N o ． 4 2 ) 文章编号 ： 1 0 0 7—7 5 9 6 ( 2 0 l 4 ) 0 8— 0 1 0 5— 0 4 缓 降溜 管碾 压混凝土快速入仓 技术 刘 勇， 杨光中 ( 贵州新中水工程有限公司， 贵阳5 5 0 0 0 2 ) 摘要： 阐述了碾压混凝土的常用人仓方式及其特点。针对水电站大坝碾压混凝土施工要求 ， 提出了一种新型的缓降溜管碾压混凝土快速人仓技术。现场使用情况表明： 采用缓降溜管快 速人仓技术 ， 骨料分离控制较好， V 值损失小 ， 温升低， 为水电站大坝碾压混凝土快速人仓提 供有力的参考依据。 关键词： 缓降溜管； 碾压? 昆 凝土； 快速人仓技术 中图分类号 ： T V 5 4 4 ． 9 2 1 文献标识码 ： B O 引 言 碾压混凝 土是 2 0世纪 7 0年代发展起来 的一种 干硬性贫水泥混凝土 ， 具有施工速度快 、 投资成本低 等优点 ， 主要应用于大体积混凝土结构 ， 特别是水电 工程修筑大坝⋯。 目前， 我 国的水 电站 大坝通常采用碾压 混凝 土 筑坝技术。水电站大坝混凝土施工 工程 中， 由于地 势陡峭 、 河谷狭窄 、 施工布置 困难 ， 混凝土受初 凝时 间的限制 ， 对施工时间有严格要求。同时 ， 由于新拌 混凝土的 自重大 ， 混凝 土的现场输送和浇 注是 一项 关键性的工作。它要求迅速、 及时、 保证质量及降低 劳动消耗 ， 从 而在保证 工程要 求的条件下 降低 工程 造价。因此 ， 如何正确选择 混凝土输送工具 和浇注 方法就更为重要 J 。碾压混凝土坝如图 1所示 。 本文首先阐述碾压混凝土 的常用人仓方式 ， 分 析各种入仓方式 的特 点， 针对水 电站 大坝碾压混凝 土施工要求 ， 提出一种新型 的缓降溜管 碾压混凝土 快速入仓技术 ， 为水电站大坝碾压混凝 土快 速人仓 提供有力的参考依据。 l 碾 压混凝土入仓 方式 碾压混凝土 的人仓方式 ， 主要是 根据本工程 的 地形条件 、 施工特性和施工进度要求 等因素综合考 虑而提出的。水 电站 大坝碾压混凝土施工工 程中 ， 要求混凝土运输设备 的能力大 ， 效率高， 并对施工质 量有保证 ， 既要防止骨料分离和浆液损失 ， 又要缩短 运输时间 ， 以减少 V C值的损失 ， 防止混凝土初凝 ， 满 足大仓面连续作业的要求。 根据上述要求 ， 并参考 国内外有 关混凝土坝施 工经验 ， 主要研究了以下几种方式 ： 图 1 碾 压混 凝 土坝 1 ． 1 自卸汽车直接人仓方式 自卸汽车直接人仓方式 比较适宜于坝高 <6 0 I T I 混凝土的运输或坝址开阔边坡较缓大坝。 本方式的优点在 于 自卸汽车灵 活， 既可做 为从 [ 收稿 日期] 2 0 1 4— 0 3— 0 6 【 作者简介] 刘勇( 1 9 8 1 一) ， 贵 州思南人， 工程 师， 从 事水利水电工程水工设计及施工管理； 杨光 中 ( 1 9 7 6一) ， 男， 贵州从江人 ， 高级工程师， 从事水利水电工程施工及管G_ -v - 作。 - - —— 1 0 5 - --— — 2 0 1 4年第 8 ( 第4 2卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y NO ．8 ． 2 0l 4 ( T o t a l N o ． 4 2 ) 拌和楼到现场的运输设备 ， 又可直接入仓 做为布料 设备； 运输效率高， 倒运次数少 ， 减少混凝土 的分 离， 保证施工质量。缺点是受到地形条件的限制， 使汽 车入仓道路 的布置 困难或者代价 巨大 ， 必须随不 同 高程铺设施工道路 ， 自卸汽车的运距大 ， 对混凝土质 量影响大 ； 土建工程量大 ， 运输费用高。并且 当汽车 行驶在终凝之后不久 的碾压混凝土浇筑层 面上 时， 汽车轮胎荷载会对碾压混凝土浇筑层面顶部造成永 久性破坏。 自卸汽车直接人仓方式见图 2 。 图2 自卸汽车直接入仓方式 1 ． 2 皮带机入仓方式 皮带机入仓方式可将碾压混凝土从拌和楼直接 运输到浇筑地点 ， 具有连续 、 高效 、 快速 的施工特点 ， 可满足 R C C大仓面连续作业要求 ； 可集 中供料 ， 仓 面不受缺 口度汛的影响 ， 施工干扰少 ； 皮带机搭配塔 式布料机使混凝土水平运输与垂直运输连续进行， 施工布置较为单一 ， 设备效率高 ， 浇筑仓 内不需要 卡 车或其他方式运输 ， 减少了浇筑层表面的交通运输 ， 在运送及装卸期间混凝土极少离析， 大大提高混凝 土的浇筑速度 。其缺点是设 备购置费 比其它方案要 高 ， 其单 台设备价值达 1 0 0 0万美元 ， 仅三峡 、 龙滩电 站等特大型电站能够投入使用此设备 ， 见图 3 。 图 3 皮带机入仓方式 1 ． 3 缆机吊罐入仓方式 缆机吊罐入仓方式的优点是不仅可以运输混凝 土， 还可以运输器材 、 设备 、 模板等附属设施 ； 混凝土 - - ——— 1 0 6 ．--— — 可采用三级配， 原材料成本降低 ； 对混凝土和易性要 求较低。其缺点是缆机运输 难 以满足 R C C大 仓面 连续作业的要求 ； 需配备大型起 吊设备 ， 经济上不划 算 ， 且浇筑强度也很难达到要求 ， 见图 4 。 图 4 缆机 吊罐入仓方式 1 ． 4 真空溜槽人仓方式 真空溜槽的制造成本低 、 运行维修方便 、 配置简 单、 输送速度快， 但只适于坡度为4 5 。 ～ 5 5 。 的坡面运 输， 对于狭窄河谷上边坡坡度超过 6 0 。 甚至为垂直边 坡的电站 ， 混凝土入仓相对较为困难 ， 不能有效地解 决骨料分离问题。此外 ， 安装 真空溜槽时 只能分 级 布置 ， 不但增加真空溜槽 的整体费用投入 ， 而且安装 及运行施工干扰大 ， 见图 5 。 图 5 真 空溜槽入仓方式 I ． 5 高速深槽皮 带机 +真空溜槽 +仓面履带式布 料机的入仓方式 该方式优点是皮带机 可以连续运输 ， 对碾压混 凝土高速浇筑适应性较大 。真空溜槽结构简单 、 制 造成本低 、 运输强度大 ， 目前从 国内外 已建碾压混凝 土坝工程来看 ， 除 了自卸汽车直接运输外 ， 大部分都 采用 了真空溜槽和皮带机运输。缺点是真空溜槽只 适用于坡度为 4 5 。 ～5 5 。 的坡面运输。履带式布料机 体型大 ， 据仓面的施工强度需 配二台履 带式布料机 ， 与仓面的施工干扰大， 转运 困难 ， 见图 6 。 刘勇， 等： 缓降溜管碾压混凝土快速入仓技术 第 8期 图 6 皮带机 +真空溜槽入仓方式 1 ． 6 高速深槽 皮带机 +真空溜槽 +仓面 自卸汽 车 的人仓方式 该方式皮带机与真空溜槽 的优点与上一种方式 相同 ， 仓 面 自卸 汽车运输 方便 、 灵 活 ， 施 工 干扰少。 其缺点是真空溜槽只适用于坡度为 4 5 。～ 5 5 。 的坡 面 运输 。坝基填塘部位和消力池填塘混凝 土入仓不能 解决 ， 见图 7 。 图 7 皮带机 +真空溜槽 +自卸汽车入仓方式 2 缓降溜管快速入仓技术 缓降溜管是通过将缓降器和溜管组合配套使用 的一种混凝土人仓技术。缓降器根据旋转方向可 以 分为左旋缓降器和右旋缓 降器 ， 如图 8 ( a ) 和( b ) 所 示 ， 示意图如图 8 ( c ) 和( d ) 所示 。 结合 图 8可以看出， 对 于每个缓降器 ， 其断面为 矩形 ， 隔板从 中部将其分为两半 ， 然后沿着同一个方 向旋转 ， 旋转之后缓 降器的进 口与出 口成 9 0 。 ， 每一 半进 口或出 口的断面均为 1 ： 2的长方形。混凝土在 垂直下落的过程 中每 通过一个缓 降器， 就 会增加 2 倍 的等分 与混合 ， 因此 ， 当混 凝土通 过多个缓 降 器 时， 就能够实现对混凝土的充分拌合 ， 提高混凝土和 易性。 ( a )左旋缓降器 ( b )右旋缓降器 ( c )左旋缓降器示意图 ( d )右旋缓降器示意图 图 8 缓降器示意图 溜管通常采用 圆径钢管 ， 两端 突出且有孔 以便 于和缓降器及其他装置连接 。溜管 的外形示意 图如 图 9所示 。 图 9 溜管的外形示意图 缓降溜管的工 作原理 ： 溜管与缓降器通过渐变 节连接 ， 缓降器 、 溜管与渐变节之 间通过法兰连接。 通过 自卸汽车 、 皮带 机或其他运输 方式将混凝土运 至料斗， 混凝土在 自重作用下通过与料斗连接 的溜 管向下流动 ， 然后经渐变节进 人缓 降器。通过混凝 土内部颗粒之间的相互碰撞 以及颗粒与缓降器表面 的碰撞作用， 实现对混凝土进行多次搅拌 ， 减缓混凝 土的下落速度 ， 从 而达到改善混凝土 的和易性及 防 止骨料分 离的 目的。缓 降溜管 的工作 原理 如图 l 0 所示 。 缓降溜管碾压混凝 土的入仓 高差过大或过小 ， 不仅会发生骨料分离 、 降低碾压混凝土的性能， 缩短 缓降器 的使用 寿命 ， 还可能发生二次破碎 、 增 加 V C 值 、 增加施工单位的成本。因此 ， 应当选择合理的混 一 1 0 7 — 2 0 1 4年第 8期 ( 第4 2卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No ． 8． 2 01 4 ( T o t a l N o ． 4 2 ) 凝土入仓高差范 围， 以保证碾压混凝 土的性能和施 工质量 ， 并且尽量减轻施工单位 的负担 。在实际施 工时， 溜管之间每隔 1 2 ～ 1 5 m 加挂一组缓降器， 如图 1 1 所 示 。 法兰 料斗 溜管 渐变节 缓 降器 内部颗粒碰撞 渐变节 溜管 混凝 f 图 l 0 缓降溜管工作原理 混 凝 上 1 5m 1 5m 1 5m 混 凝 土 图 1 1 缓降溜管安装示意图 3 缓降溜管的现场施工应用 以某水 电站大坝工程为例 ， 其 最大垂直高差为 1 2 4 m。供料线可为大坝 3 2 8～ 3 4 8 i n 高程 及消力 池仓面输送混凝土 ， 消力 池填塘碾 压混 凝土分三仓 浇筑 ， 最大仓面面积为4 3 7 9 m ， 仓面按6 h 覆盖计算 覆盖强度为2 1 9 m ／ h 。该供料线考虑到大坝深槽部 位和消力池填塘部位 的碾压混凝土浇筑方 案， 经分 析 比较后决定利用大坝下游侧消力池右侧边坡 陡峭 ～ 1 08 一 的有利条件 ， 采用“ 高速皮带机 +缓降器 +溜管” 的 混凝土输送形式。其 中， 皮带机实现碾压混凝 土的 水平输送 ， 缓降溜管实现碾压混凝土的垂直输送 ， 整 个系统布置紧凑 ， 成功解决了碾压混凝土高达 1 2 4 m 落差的垂直输送难题。缓降溜管现场安装见图 1 2 。 图 1 2 缓降溜管现场安装 根据仓面碾压混凝土 的工作情 况来看 ， 碾 压混 凝土骨料分离控制较好 、 骨料很少有砸碎情况 ， 经多 级转料后 ， 混凝土砂浆损失极少。 仓面与出机 口 V C值 相 比， 平 均值最 大损失 为 1 ． 7 s ， 最小为0 ． 1 s ， V 值损失小 ， 保证了碾压混凝土 良好的工作性能。 碾压混凝土从拌和楼 出机达到仓面 的最高平均 温升为1 ． 2 7℃ ， 最小平均温升仅 为0 ． 0 8 o C， 总体平 均温升仅为0 ． 5 3 o C。 4 结语 本文首先阐述了碾压混凝土常用人仓方式及其 特点 ， 针对水电站大坝碾压混凝 土施工要求 ， 提出了 缓降溜管碾压混凝土快速入仓技术。现场使用情况 表明缓降溜管快速人仓技术骨料 分离控制较好 ， V C 值损失小 ， 温升低 ， 为水电站大坝碾压混凝土快速入 仓提供有力的参考依据。 参考文献： [ 1 ] 钟卫华， 喻国．新型碾压混凝土运输设备及其施工： [ 艺 [ J ] ．水利电力机械， 2 0 0 5 ， 2 7 ( 0 3 ) ： 2 3— 2 7 ． [ 2 ] 赵志缙 。泵送混凝土[ M] ．北京： 中国建筑工业出版社 ， 1 98 5： 8—1 6 ． [ 3 ] 赵志缙 ， 赵帆 ．混凝土泵送施工技术[ M] ．北京 ： 中国建 筑工 、 I 出版社 ， 1 9 9 8 ： 2 5—3 1 ．