碾压混凝土高拱坝快速施工研究

　　碾压混凝土高拱坝快速施工研究郭勇（成都勘测设计研究院，四川成都610072）应用范围、改进皮带机结构等。研宄后得出了大坝施工过程仿真模拟程序、大坝混凝土真空溜管入仓、改性混凝土使用范围及深槽高速皮带机输送混凝土等成果。这些成果在沙牌、大朝山、江垭、高坝洲等水电站施工中成功应用，取得了可观的经济效益和社会效益。

　　1攻关目标和研究内容碾压混凝土高拱坝研宄的主要内容有：①研宄碾压混凝土高拱坝入仓工艺，重解决100m以上高差用真空溜管输送混凝土的入仓方式；②结合工程施工条件，研宄坝体通仓、分仓填筑碾压，夏季停工与不停工等施工方法和施工技术，编制施工控制进度程序；③研宄改性混凝土的使用范围和施工工艺；④深槽高速皮带运输机配套及其完善。

　　专题研宄的主要技术经济指标为：①通过100m以上高差真空溜管入仓工艺研宄，突破国内目前使用真空溜管仅限于50m的限值；②完善深槽高速皮带机系统，加快坝体施工进度；③通过改性混凝土性能、使用范围及施工工艺研宄，达到全仓面碾压混凝土同时施工月上升10m以上水平；④编制碾压混凝土坝施工过程计算机模拟程序，指导工程施工。

　　2取得的主要成果21碾压混凝土高拱坝施工模拟程序211模拟计算混凝土运输模拟。大坝施工采取低线和高线两种供料方式，低线采用自卸汽车直接入仓，高线采用自卸汽车转真空溜管入仓。经混凝土运输过程模拟计算，仅考虑大坝混凝土运输车，其车流量仅22~25车次/h且行车间距均在200m以上，可见低线和高线道路行车状况均较闲。

　　施工过程模拟。针对沙牌电站具体施工情况，对未来的坝体施工进行预测，按冬季不施工拟定了两个2000年3月开始正常施工的新方案，并进行了计算，提出了冬夏季施工与否及不同参数下的施工工期、强度及设备配套等。

　　212计算成果分析从模拟施工进度分析，1999年4月9日沙牌大坝浇筑至175000m高程设置廊道，停止施工10d后继续施工，至工时间7~8h与大坝实际浇筑进度日上升层数进行对比分析，实施进度与预测进度几乎完全一致。说明该软件开发是成功的，所取施工参数和边界条件是符合沙牌大坝施工实际的；本软件能指导后续施工，并进行准确的进度预测。

　　22真空溜管管带、自动弧门及进料控制221 100m级真空溜菅设计和试验技术经济指标。主要解决碾压混凝土入仓高差在100m情况下的技术问题，其技术经济指标有：①真空溜管输送混凝土高差达到100m级；②输送强度不低于180mVh③管径控制在0.4~Q8m，管节4~5m；④溜管长度控制在90~120m；⑤输送二级配或三级配碾压混凝土控制大骨料真空溜管设计。真空溜管结构设计是实现真空溜管入仓工艺的关键，分为受料斗、下料控制装置、溜管管身及系统支撑结构4部分，关键是前3部份。主要应解决好管、斗形状，截面大小，柔性材料，控制方式和系统密封等问题。

　　制造工艺。以大朝山电站C3标工地为现场，真空溜管入仓大部分为碾压混凝土，共布置1 ~4条溜管：①右岸7号公路布置1、2号溜管，受料斗高程均为856 1号溜管受料斗出口中心在坝下0+03800m2号溜管在坝下0+03000m1号溜管的出料口高程为807.2m；2号溜管为813.00m高程。②左岸1号公路布置3、4号溜管，受料斗高程均为90600m；3号溜管的出料口高程为817.00m；号溜管出料口高程为82000m.生产性试验结果。真空溜管的给料、下料装置工艺较好，溜管以浅槽形为优，将试验成果应用于大朝山至基金项目：九五“国家重点科技攻关项目（96~22002-03）―）男四川射洪人，教授级高工，成都勘2000年4月，共输送混凝土42 6万m3质量达到设计要求。

　　222100m级真空溜菅研究主要成果超软耐磨橡胶带研制己达预期目的；全封闭自动弧门经一年多使用，未出现磨损、漏浆、漏气、卡料、关闭不严等情况；混凝土在溜管内运动时的滞留阻力系数测定为0.2 ~0.4；自动化控制系统给料准确、工作可靠，且能及时将料满信号传递到仓面；溜管输送入仓的混凝土无骨料分离及二次破碎现象，输送强度约为200m3/h垂直输送高差89m. 23改性混凝土及扩大应用范围231改性混凝土试验原材料及配合比试验。主要进行了水泥、粉煤灰、外加剂和砂石料试验。根据沙牌电站配合比设计试验报告，选用二级配5050，水灰比052，用水量98kg/m3，砂率36.净浆性能试验。为使水泥净浆有足够的强度和耐久性，取水泥粉煤灰净浆水灰比比碾压混凝土小003减水剂掺量减半，灰浆的凝结时间、抗折、抗压强度以及浆液的流动度都能满足沙牌工程的需要。

　　加浆量选择。加浆量增加时改性混凝土泛浆时间大幅度下降，加浆量由2增至10时，泛浆时间下降了鼎s综合试验成果，沙牌工程碾压混凝土改性加浆量4为宜。

　　改性混凝土性能试验。为了检测改性混凝土各项性能指标是否达到沙牌工程的设计要求，试验成果选用4加浆量进行试验，全部达到设计要求，并跟碾压混凝土一样反映出了高拉伸、低弹模的特性，现场施工的浆量为4. 232改性混凝土应用范围沙牌电站将与两岸坡基岩面接触的垫层常态混凝土、坝面上游防渗区混凝土、下游斜面混凝土均用改性混凝土代替。通过改性混凝土、碾压混凝土和基岩面的结合部取心检查，其心样致密光滑，结合部无法区分辩认。

　　233改性混凝土研究主要成果碾压混凝土中的常态混凝土部分均可用改性混凝土代替。改性混凝土施工进度快，但降低了胶凝材料用量，简化了温控措施，减少了混凝土区域间温度应力差，质量可靠。

　　24改进皮带输送机的结构和性能241伸缩悬臂式布料机设计及应用根据高坝洲工程混凝土供料及入仓浇筑特点，设计了可伸缩、悬臂式皮带布料机，并结合本工程进行了多项改进、试验和工程应用。

　　无旋转平台旋转机构设计。在混凝土平台上设置塔架，将臂架皮带机的机尾端铰接在混凝土平台的推力轴承上，基本段的前部则通过设置在塔架顶部的回转滑轮组用固定在混凝土平台上的卷扬机牵引，臂架皮带机的旋转靠固定在混凝土平台上的两个液压油缸推拉基本段机尾段实现。

　　皮带机伸缩机构设计。臂架皮带机基本段长度22m，伸缩段长度8 30im伸缩机构由液压马达作动力，由摩擦卷筒组、转向滑轮、推拉滑轮组等组成。

　　混凝土皮带机专用减速器设计。为解决在大倾角运输机的专用减速器，并成功应用于高坝洲皮带机上。

　　软管溜筒的应用及电子安全保护系统。限制混凝土下行速度以减少混凝土骨料分离的根本方法是增加混凝土下行中与筒壁的摩擦力，依靠混凝土下落过程中筒内产生的负压与筒外大气压的压差来实现，所以对软管溜筒的壁厚、管长以及材料的柔度、硬度选择都要有一定要求。

　　242深槽高速皮带机设计及应用皮带机胶带调偏及防跑偏设计。高速深槽皮带机槽角为60在石漫滩工程运行中，由于没有设置防跑偏的措施，胶带在重负荷、高速运行下易发生跑偏现象，引起整个系统的故障性停车，从而影响生产。因此，重点对混凝土皮带机胶带防跑偏进行设计研宄。根据研宄成果制造的江垭皮带机系统总运距为258m，总计运输混凝土80万m3运行时间一年，运行状况良好，无跑偏现象，满足了施工需要。

　　螺旋给料机改进设计。在江垭电站皮带机输送混凝土系统中，对螺旋给料机作了较大的改动。为适应拌和楼直接卸料于给料机内，加大了料斗深度，取消了螺旋送料，改为由料门控制的自由落料，辅之以破拱尺及增加震动器下料、改料门为闭合式控制。经过改进后的给料机，送料基本正常，输送强度达到240m3/h高日产达7100m3，料流基本均匀，能满足施工要求。

　　研制适合混凝土运输的专用皮带。本工程采用的是中间夹胶二层维尼龙布心输送带。试制出的输送带在湖南江垭水库高速深槽皮带机一负压溜槽系统得到了大规模的应用。使用结果表明：每条输送带平均寿命为10万m3以上；在采取一定防跑偏措施后，基本不存在跑偏现象；输送带表面硬度达到设计要求，采用硬质合金刮刀清扫装置器刮浆，其表面的耐磨性和硬度较好，混凝土砂浆损失率较低，不影响混凝土质量。

　　3经济效益及推广应用前景计算机模拟程序成功地应用于沙牌工程大坝施工。该软件具有一定的通用性，己应用于二滩、三峡工程施工，并现场指导大坝施工和进度管理，可在类似工程中大力推广。

　　真空溜管在大朝山水电站C3标工程应用，取得了较好的经济效益，至2000年4月共输送混凝土426万m3，与利用缆机吊运混凝土入仓比较，节约成本约80万元。

　　改性混凝土研宄成果直接应用于沙牌拱坝，扩大了使用范围，并可在其他碾压混凝土工程施工中推广应用，具有较显著的经济效益和实用价值。

　　高速深槽式皮带机和负压溜槽联合输送系统总共输送混凝土达875万m3仅运输费用可节约700万元。高速深槽式皮带机和负压溜槽联合输送系统在江垭电站取得的成功，将推动碾压混凝土筑坝技术在狭谷地区的广泛应用，对加快电站施工速度，缩短施工周期起到极大的作用。

　　采用悬臂皮带机入仓，加快了混凝土浇筑进度，使高坝洲工程按期渡讯；一方面确保了上游围堰的安全，另一方面行状态下的运行可靠问题，研制开发了适用于混凝土皮带运保证了1号机提前蓄水发电，直接经济效益300万元。