阿雷納水電站大壩滿管溜槽的施工工藝

馮貴元

中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司（450001）

1 工程概況

阿雷納水電站位于洪都拉斯北部約羅省境內(nèi)，位于La Ceiba 市南100 km 處， 在洪都拉斯中北部，靠近加勒比海。 阿雷納水電站主要由2 條導(dǎo)流洞、碾壓混凝土單曲拱壩、引水隧洞、壓力鋼管、調(diào)壓豎井、地面廠房及開(kāi)關(guān)站組成。 大壩為碾壓混凝土單曲拱壩，壩高100 m，壩頂長(zhǎng)273 m，最大底寬30.8 m，寬高比為0.305，為中厚拱壩，壩頂設(shè)溢流面泄洪。 大壩建成后，水庫(kù)流域12 km，面積為2.66 km2，庫(kù)容為 5 200 萬(wàn) m3。 混凝土量為 29.8 萬(wàn) m3，其中碾壓混凝土24.2 萬(wàn)m3，常態(tài)混凝土5.6 萬(wàn)m3。

大壩壩址處于山谷狹窄處且兩岸地勢(shì)較陡，若采用常規(guī)汽車入倉(cāng)方式， 隨著碾壓高度的上升，入倉(cāng)道路也需逐步回填上升。本項(xiàng)目為百米級(jí)碾壓混凝土拱壩，顯然常規(guī)的施工方法已無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要，故選用滿管溜槽法進(jìn)行混凝土輸送。

大壩體型標(biāo)準(zhǔn)方:x2=2ry，建立以函數(shù)頂點(diǎn)為原點(diǎn)的大壩相對(duì)坐標(biāo)系，y 軸正向指向下游，x 軸正向指向右岸。 拱壩縱軸采用x2=2ry計(jì)算設(shè)點(diǎn)坐標(biāo)，得出相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)。 阿雷納工程大壩為拋物線型，EL255 為等厚，255 高程向上游以 0.04 °/m 向上游傾斜，以0.4 °/m 向下游傾斜，拱壩為同層等厚。

2 滿管溜槽布置

1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形，擬在右岸6#壩段EL289平臺(tái)和8# 壩段壩頂EL325 平臺(tái)各布置一條滿管溜槽， 滿足大壩在不同高度澆筑混凝土的需求，解決了混凝土入倉(cāng)難的問(wèn)題。

2）EL250～EL289 利用現(xiàn)有右岸道路，先通過(guò)自卸車將混凝土運(yùn)送到6#壩段EL289 平臺(tái)滿管溜槽內(nèi)， 然后通過(guò)滿管溜槽輸送到倉(cāng)內(nèi)自卸汽車內(nèi)，最后到達(dá)工作面。

3）EL289～EL325 利用右岸原開(kāi)挖的壩頂?shù)缆罚韧ㄟ^(guò)自卸車將混凝土運(yùn)送到8#壩段EL325 平臺(tái)滿管溜槽內(nèi)，然后通過(guò)滿管溜槽輸送到倉(cāng)內(nèi)自卸汽車內(nèi)，最后到達(dá)工作面。

4）由挖掘機(jī)配合推土機(jī)進(jìn)行平倉(cāng)，用振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓， 碾壓后的壓實(shí)度不能小于設(shè)計(jì)值的98%，根據(jù)碾壓試驗(yàn)遍數(shù)來(lái)控制施工。 隨著大壩碾壓高度的上升，逐步拆除溜槽，保證自卸汽車能到達(dá)溜槽底部接料。

3 滿管溜槽的設(shè)計(jì)與組成

1）滿管溜槽的溜料原理為滿管流水原理，出多少，進(jìn)多少，始終保持溜管充滿料并連續(xù)輸送。 溜管溜槽出料口由弧形門控制，其出料狀態(tài)與混凝土拌合樓的出料狀態(tài)相同，滿管溜槽中料的運(yùn)動(dòng)速度比負(fù)壓溜槽低，其輸送的混凝土基本不分離。 本項(xiàng)目滿管溜槽的設(shè)計(jì)料斗方量為12 m3， 溜槽槽身為圓管，斷面尺寸為Φ800 mm，安裝傾角為48°，生產(chǎn)效率為300 m3/h（連續(xù)供料情況下），液壓系統(tǒng)額定壓力為16 MPa。

2）滿管溜槽入倉(cāng)系統(tǒng)一般由調(diào)節(jié)料斗、下料控制裝置（放料弧門）、滿管槽身結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)等組成。調(diào)節(jié)料斗結(jié)構(gòu):為了保證混凝土連續(xù)下料和達(dá)到滿管的效果，設(shè)計(jì)采用12 m3料斗，上口的尺寸為3 500 mm×3 000 mm， 下口的尺寸為 800 mm×800 mm，高度為3 040 mm。出口液壓弧門:放料弧門的高度為800 mm，卸料口尺寸800 mm×800 mm，弧門由液壓油缸控制開(kāi)閉。滿管槽身結(jié)構(gòu):圓形滿管槽身構(gòu)件為1.5 m 的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)， 斷面尺寸為Φ800 mm，滿管槽身每節(jié)均采用法蘭螺栓連接，拆裝靈活方便。料斗支撐： 在混凝土中預(yù)埋W8×40 mm 工字鋼，后期料斗與工字鋼焊接成整體。 滿管槽身支撐：采用C4×5.4 inch 槽鋼和 L3×1/4 inch 角鋼焊接而成的桁架進(jìn)行支撐，坡腳設(shè)置A10 插筋與桁架焊接成整體。

4 滿管溜槽加工與安裝

1）滿管溜槽的安裝步驟:鋼構(gòu)件加工→支撐件安裝→接料斗安裝→滿管安裝。

2）鋼構(gòu)件加工:根據(jù)施工圖紙，進(jìn)行鋼構(gòu)件的加工，包括接料斗、支撐桁架及其他小構(gòu)件。 嚴(yán)格按照施工圖紙進(jìn)行加工，以滿足技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)。

3）滿管槽身支撐架安裝:首先使用手風(fēng)鉆在邊坡上鉆孔，鉆孔深度為2 m，再利用高壓風(fēng)將孔內(nèi)粉塵吹掃干凈，然后將孔內(nèi)注滿水泥漿，插入A10 插筋（L=2.30 m，入孔 2.0 m，外露 0.30 m）。 桁架在鋼筋加工廠分榀加工完成，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后，利用汽車吊吊裝到工作面進(jìn)行安裝，頂部高程嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)高程進(jìn)行測(cè)量控制，以保證后期安裝完的坡度滿足要求。 安裝時(shí)將桁架與坡腳A10 插筋焊接成整體，從下往上依次將斜撐與桁架連接為一個(gè)整體，增加其受力的能力。

4）接料斗安裝:安裝接料斗前，先參照施工圖紙將支撐架安裝完畢，然后利用汽車吊將料斗吊裝至支撐架上進(jìn)行焊接； 要嚴(yán)格控制料斗底部高程，以保證料斗與滿管槽身的夾角滿足要求，進(jìn)而保證下料的坡度。

5）滿管安裝:槽身支撐架安裝完成后，利用汽車吊將滿管溜槽吊裝至支架橫梁上，安裝過(guò)程中應(yīng)保證滿管溜槽的同軸度，每?jī)蓚€(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)端面之間的相互錯(cuò)臺(tái)不大于2～3 mm。安裝完成后，用鋼絲繩將溜槽反拉固定至已澆筑混凝土面上的A10 插筋 （L=2.30 m，入混凝土2 m，外露0.3 m，呈彎鉤狀），以保證混凝土澆筑時(shí)溜槽的穩(wěn)定性。

6）鋼結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量要從各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，施工中由質(zhì)量部門對(duì)制造的各個(gè)過(guò)程進(jìn)行全面質(zhì)量控制；所有鋼構(gòu)件進(jìn)行下料時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同材料性質(zhì)和不同尺寸精度，采用相應(yīng)的切割方法，爭(zhēng)取最大限度地提高材料利用率，減少邊角和棄料；對(duì)下好的料要進(jìn)行尺寸檢驗(yàn)，對(duì)變形較大的要進(jìn)行矯正；焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按圖紙和焊接工藝進(jìn)行焊接，控制好焊接順序和焊接質(zhì)量，焊接完成后，對(duì)焊縫外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查；制造完畢的鋼結(jié)構(gòu)要在適當(dāng)?shù)奈恢眉雍钢?，避免結(jié)構(gòu)整體變形[1]。

7）鋼結(jié)構(gòu)起重吊裝時(shí)，應(yīng)由專人指揮操作，防止因違規(guī)操作造成安全事故。 盡量避免立體交叉作業(yè)，若存在立體交叉作業(yè)，應(yīng)有相應(yīng)的安全防護(hù)隔離措施；無(wú)措施時(shí)，嚴(yán)禁交叉施工。 高空安裝作業(yè)時(shí)，必須有可靠的防護(hù)措施，如安全繩、爬梯、防護(hù)網(wǎng)等安全設(shè)施。 受料平臺(tái)應(yīng)設(shè)置阻車墩，以保證車輛在卸料過(guò)程中的安全。

5 滿管溜槽運(yùn)行

1）滿管溜槽運(yùn)行前，需對(duì)料斗和溜管進(jìn)行壓載試驗(yàn)，以驗(yàn)證支撐體系的穩(wěn)定性和安全性。

2）進(jìn)行壓載試驗(yàn)前，由測(cè)量人員對(duì)料斗和支撐架初始位置進(jìn)行標(biāo)記測(cè)量和記錄。 待測(cè)量人員觀測(cè)完成后，通知拌合站進(jìn)行骨料稱量、運(yùn)輸。 本項(xiàng)目料斗設(shè)計(jì)方量為12 m3，按10 m3進(jìn)行試驗(yàn)，擬向料斗內(nèi)分3 次進(jìn)行填料，第1 次填充5 m3，第2 次填充3 m3，第 3 次填充 2 m3，填料間隔時(shí)間為 15 min。填料過(guò)程中，測(cè)量人員對(duì)每次填充時(shí)的料斗及支撐架進(jìn)行標(biāo)記并實(shí)時(shí)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)料斗及支撐架變形幅度較大時(shí)，應(yīng)立即通知施工人員停止填料。 填料完成后，進(jìn)行靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)30 min，進(jìn)行靜載觀測(cè)，然后溜料并做最終觀測(cè)。 汽車在受料平臺(tái)向料斗供料，當(dāng)料斗承滿料后，確認(rèn)倉(cāng)內(nèi)有車接料時(shí)方可開(kāi)始溜料。 根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定是應(yīng)力變形還是塑性變形。 如果是應(yīng)力變形，屬于正?，F(xiàn)象；如果是塑性變形，則應(yīng)進(jìn)行加固處理。 卸料后數(shù)值與初始值基本一致，判定為應(yīng)力變形，說(shuō)明料斗系統(tǒng)穩(wěn)定和安全。

6 滿管溜槽施工注意事項(xiàng)

1）保證溜管內(nèi)始終充滿料。

2）滿管溜槽運(yùn)行時(shí)，下面禁止站人，受料弧門與倉(cāng)內(nèi)出料弧門應(yīng)設(shè)置專人進(jìn)行控制。

3）在溜管內(nèi)充滿料后進(jìn)行溜料作業(yè)。 在溜料作業(yè)時(shí)，料斗內(nèi)的裝料量應(yīng)保持在25%以上。

4）根據(jù)出料量的要求，將弧門開(kāi)口調(diào)到一定大小，通過(guò)控制出料弧門的開(kāi)度來(lái)滿足輸送能力的要求和物料在溜管中運(yùn)行速度的要求，從而基本保證出料流量穩(wěn)定。 物料在溜管中的運(yùn)行速度控制在≤0.5 m/s，混凝土在溜管中的運(yùn)行速度越小，溜管的使用壽命越長(zhǎng)。

5）作業(yè)時(shí)盡量保證出料量與進(jìn)料量平衡，即始終保持溜管內(nèi)充滿料，從而保證溜管在最佳狀態(tài)下運(yùn)行、所溜混凝土不出現(xiàn)骨料分離現(xiàn)象。

6）溜砂漿時(shí)，對(duì)操作無(wú)特殊要求。

7）當(dāng)出料口有皮帶機(jī)進(jìn)行接力輸料時(shí)，應(yīng)首先開(kāi)啟皮帶機(jī)，待其正常運(yùn)行后，方可開(kāi)啟溜管出料弧門。 溜管出料弧門開(kāi)啟的大小應(yīng)與皮帶機(jī)輸送能力相匹配，即保證皮帶機(jī)所輸送的混凝土不會(huì)從皮帶上溢出。 弧門開(kāi)度大小應(yīng)以點(diǎn)動(dòng)形式進(jìn)行調(diào)節(jié)。

8）因倉(cāng)面原因不能接料時(shí)，應(yīng)及時(shí)將溜管中的混凝土放空?；炷猎诹锕苤械拇娣艜r(shí)間:碾壓混凝土為1 h 以內(nèi)，常態(tài)混凝土為0.5 h 以內(nèi)。

9）滿管溜槽每次使用完后應(yīng)用水清洗，以防堵料。

10）隨著倉(cāng)面上升，支撐架及溜槽的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)需逐步拆除。 拆除前，必須安裝臨時(shí)支柱。

11）每次開(kāi)倉(cāng)前，應(yīng)對(duì)滿管溜槽進(jìn)行檢查，對(duì)變形的螺栓及時(shí)進(jìn)行更換，發(fā)現(xiàn)有磨損的孔洞應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，同時(shí)檢查液壓弧門開(kāi)啟是否正常。

12）料斗及槽身磨損超過(guò)5 mm 時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)和調(diào)換。

7 結(jié)語(yǔ)

阿雷納水電站大壩滿管溜槽的應(yīng)用，解決了大壩高邊坡和大坡角混凝土入倉(cāng)的難題，確保了工程質(zhì)量和施工進(jìn)度，對(duì)類似項(xiàng)目具有借鑒意義。