胥振坡 任巧玲
摘 要：根据某水利枢纽大坝工程施工需要，在大坝右岸布置一条满管溜槽输送混凝土，满管溜槽在混凝土施工中已得到普遍应用。但在工程实际应用中也存在堵管、输送寿命短，布置角度要求高等特点，该文结合以往工程的应用情况对满管溜槽系统进行了改良，结合工程实际对满管溜槽系统进行布置、设计，并进行了相应的稳定性计算分析，以供参考。
关键词：满管溜槽 混凝土运输 工程施工 水利工程
中图分类号：TV52 文献标识码：A 文章编号：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
满管溜槽作为垂直运输的一种施工技术，在场地狭小或基础开挖坡度较大的混凝土大坝施工中，能有效地加快施工进度、降低施工成本、减少骨料分离[1]。根据满管溜槽的布置，通过对满管溜槽进料口、满管槽身、出料口的布置进行分析，满管溜槽通过多年的工程实践和不断改进，具有磨损少、利用高、易操作等优点，在水利枢纽工程施工中具有推广价值[2]。
1 满管溜槽系统
大坝主体混凝土通过满管溜槽，自右岸EL2631卸料平台溜向至大坝表面，过程中控制混凝土不发生离析现象。根据混凝土施工强度，并且参考相关工程，选定标准段断面为800 mm，长度为1500 mm，单管输送能力约为180～240 m³/h。
2 满管溜槽布置
混凝土在满管溜槽内下滑过程中不应发生离析，依据《水工碾压混凝土施工规范》（DL/T 5112-2009），满管溜槽布置坡度宜为40°～50°，长度不宜大于100 m，在综合考虑工程现场地形、地质条件，最终确定在大坝右岸布置满管溜槽系统，采用两级满管溜槽接力[3]。
满管溜槽系统第一级布置在EL2620授料斗平台至EL2587马道，采用双授料斗双满管的形式，分别为1#满管，设计角度44.5°，满管长度45m;2#满管，设计角度42°，满管长度46.5m。第二级布置在EL2587馬道至EL2566马道，采用单满管（3#满管）的形式，设计角度42°，满管长度34.5 m。
3 满管溜槽系统设计
满管溜槽系统主要由卸料平台、授料斗、满管溜槽、支撑结构等6个部分组成。
3.1 卸料平台设计
卸料平台布置在大坝右岸上游场内2号施工道路临河侧，高程为EL2631，桩号为坝上0-017.0～坝上0-026.7，D0+207.0～D0+214.5，长9.7 m，宽7.5 m，主体采用C25混凝土浇筑形成，上部0.3 m厚的面层采用C25混凝土浇筑，配单层钢筋网，主筋C28@0.2m，分布筋C12@0.2m;面层混凝土与1号路路基及卸料平台之间采用C25@2.0m锚杆连接，锚杆长1.5 m，入岩1.25 m，并与钢筋网可靠连接满足混凝土运输车辆回转需要。
在距离1号路排水沟2 m及6 m处，垂直于卸料平台轴线浇筑两道1.2 m×1.2 m（若开挖至岩石面小于1.2 m深，以开挖岩石面为准），与面层混凝土等宽的混凝土地梁，内设双排C25锚杆与C25面层混凝土内钢筋网焊接[4]。
为确保排水通畅，面层混凝土设3‰的纵坡至1号路排水边沟;为保证混凝土运输车辆卸料安全，在卸料平台周边浇筑0.8 m宽、0.5 m高混凝土挡坎作为限位装置。
3.2 授料斗设计
授料斗并排布置2个在授料斗基础上，授料斗上口尺寸4 m×4 m，高3.6 m，设计容量约为20 m³，满足使用要求。受料斗面板和肋板选用δ=8 mm钢板，加强板选用14#槽钢。
3.3 满管溜槽设计
为了防止堵料，满管溜槽标准段采用方形断面。根据混凝土施工强度，并且参考相关工程，选定标准段断面为800 mm，长度为1 500 mm，单管输送能力约为180～240 m³/h，采用δ=8 mm的Q345-C型耐磨钢板进行加工。由于地形的影响及安装的需要，满管溜槽需要加工接料口，接料口采用δ=8 mm的Q345-C型耐磨钢板加工而成。满管溜槽之间采用高强度联接螺栓联接，强度不低于8.8级，采用δ=5 mm橡胶密封圈密封。
3.4 满管溜槽支撑设计
1#、2#授料斗EL2620授料斗平台采用C20混凝土浇筑;支撑架采用型钢支撑架，I36型钢立柱，I25a型钢横撑，I25a 和10型钢斜撑;侧拉锚杆采用C25砂浆锚杆，间距2.0 m，排距2.5 m，梅花型布置，锚入混凝土3.0 m。3#授料斗基础采用C20W8F150混凝土浇筑，厚 2.0 m;钢立柱采用构造柱，φ219钢管主肢和弦杆。1#、2#满管溜槽基础各门型排架柱基础采用独立条形基础，C20W8F150混凝土浇筑形成，宽度、厚度均不小于1.5 m。下部支撑结构采用门型排架柱和满堂脚手架联合支撑，排架柱：混凝土基础→基础埋件→I25a型钢立柱（间距3.0 m）→2×25a型钢横向支撑梁→I25a型钢竖向支撑→上部支撑结构，满堂脚手架：采用敞开式满堂脚手架，搭设尺寸为0.6 m×0.6 m×0.6 m，高宽比大于2.0，而小于3.0，按规范布设连岩件和剪刀撑。上部支撑结构为：I25a型钢纵向支撑梁→满管溜槽管身，满管溜槽两侧设10型钢作为限位装置。3#满管溜槽采用满堂脚手架支撑，具体要求同1#、2#满管。
3.5 支撑结构设计
为保证卸料平台稳定，坡脚部位布置两排锚杆固脚，采用1 000 kN拉力分散型无粘结式锚索锚固，锚索长26/24/22m。连岩件采用HRB400，直径25 mm钢筋制作，锚入边坡岩体不少于2.0 m，并用M25砂浆注浆，设置在架体的外侧四周和内部水平间隔6～9m，竖向间隔4～6m。单个独立排架柱基础设两排C25锚杆，间距2.0～2.5 m，锚杆长3 m，按实际地形条件入岩2～2.5 m，梅花形布置。门型排架柱与基础之间采用预埋件连接。满管溜槽采用φ16钢筋将管身与支撑型钢进行焊连。
3.6 出料口设计
弧形闸门选用配套液压弧形闸门，设置在各授料斗出口处，周边采用橡胶圈密封。
4计算
4.1荷载计算
满管溜槽卸料平台布置于大坝右岸边坡，与边坡岩体接触面可简化成6段坡度不同的坡面。
4.1.1恒载
满管溜槽系统恒载主要有，重力、锚索拉力[5]。
（1）混凝土自重。
混凝土自重按照下式计算：
W=Vγc（1）
式（1）中，W为混凝土自重，kN;V为混凝土体积，m³;γc 为混凝土容重，取24 kN/m³。
经过计算，A区混凝土自重为2 347.788 kN，B区混凝土自重为8 201.381 kN，C區混凝土自重为4 035.506 kN，D区混凝土自重为3 629.825 kN，E区混凝土自重为677.514 kN，F区混凝土自重为1 690.355 kN，G区混凝土自重为1 712.64 kN。
（2）钢结构自重。卸料平台钢结构主要包括1#料斗、2#料斗、1#料斗钢支撑、2#料斗钢支撑。经计算：受料斗总重为65.827 kN，1#受料斗支撑重83.200 kN，2#受料斗支撑重为71.041 kN。
（3）锚索拉力。卸料平台设计2根L=24 m，1 000 kN锚索和2根 L=18 m，1 000 kN锚索，与边坡岩体连接，提供W4=4 000 kN水平指向岩体的拉力。
（4）锚筋桩拉力。设计在授料平台设置4排、每排3道3×C28锚筋桩对授料平台进行加固，锚筋桩入岩6 m，布置间距3 m×3 m，每道锚筋桩中单根C28锚筋能够提供120 kN的拉力，授料平台上的锚筋桩共能提供4 320 kN，垂直于C区岩面的拉力。
4.1.2活载
满管溜槽卸料平台活载主要为车辆荷载、混凝土卸料荷载、人员流动荷载[6]。
（1）卸料平台所受活载。卸料平台最大活载按2辆满载的20 t自卸汽车、每辆自卸车运输混凝土12 m³、4个75 kg工作人员计算。经计算卸料平台活载：1 165.612 kN。为方便计算，定义活载均匀的分布在A区及B区上。
（2）授料平台所受活载。授料平台活载主要有授料斗内混凝土荷载、及卸料冲击荷载。混凝土荷载按两辆自卸车同时卸料计算，每辆车载12 m³混凝土。混凝土荷载691.2 kN。卸料冲击荷载按卸料冲击时间10 s，卸料高度3.7 m，两车共24 m³混凝土同时卸料计算。按动量守恒公式F·t=M·V计算，卸料时间10 s，按柔性材料进行冲击力计算，冲击时间（0.5≤t<1.0），取下限值t=0.5 s。经计算，每秒冲击力为10 005.386 kN。卸料期间存在持续冲击力为10.005 kN。
4.2抗滑稳定计算
根据《混凝土重力坝设计规范》（SL 319-2018），该工程岩体为Ⅴ类岩体。在现场施工过程中对坡面增设锚杆等加固措施，且右坝肩EL2631马道开挖建基面为完整岩石，地层岩性为寒武系中统的绿泥石白云母石英片岩，微风化～新鲜岩体，因此在Ⅴ类岩体系数取值时，可适当取偏大值。
经过计算，抗剪强度均满足稳定条件。
4.3基础承载力计算
汽车吊作业场地为卸料平台面层C30混凝土和右坝肩EL2631马道开挖建基面。其中，C30混凝土平台承载力满足要求;该工程中，右坝肩EL2631马道开挖建基面为完整岩石，地层岩性为寒武系中统的绿泥石白云母石英片岩，微风化～新鲜岩体，饱和单轴抗压强度40～50 MPa;微～弱风化、弱卸荷岩体，饱和单轴抗压强度35～45 MPa。为安全考虑，折减系数取最小值0.1，其地基承载力特征值为4～5 MPa，满足要求。
5结语
在河谷狭窄、高海拔特殊气候条件下对大坝碾压混凝土人仓方式进行合理的总体规划研究，是确保碾压混凝土具有良好工作性能、保证混凝土层间结合质量的关键，也是本文研究的重点。
通过满贯溜槽设计布置和计算分析，表明满管溜槽具有较好的稳定性，提高了混凝土入仓效率。
参考文献
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[2] 翟彩亮.满管溜筒输送碾压混凝土技术在水电站高坝施工中的应用[J].红水河，2020，39（1）：90-92，98.
[3] 刘妍.满管溜槽在鲁地拉水电站施工中的应用[J].陕西水利，2018（5）：176-177，179.
[4] 张宗亮，杨宜文，张社荣，等.黄登水电站特高碾压混凝土重力坝BIM技术应用[J].中国水利，2020（13）：66.
[5] 钟跃辉.基于成熟度法的大坝混凝土力学性能预测研究[D].昆明：昆明理工大学，2021.
[6] 刘朝建，向前.高海拔特殊气候条件下碾压混凝土坝入仓方式总体规划研究[C]//中国大坝工程学会，西班牙大坝委员会.国际碾压混凝土坝技术新进展与水库大坝高质量建设管理——中国大坝工程学会2019学术年会论文集.北京：中国三峡出版社，2019：335-341.
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