400m长斜井混凝土溜管入仓技术.pdf

2023年3月第1期葛洲坝集团科技总第145期400m长斜井混凝土溜管入仓技术孙志华涂开隽中国葛洲坝集团建设工程有限公司摘要：绩溪抽水蓄能电站引水系统采用三洞六机斜井式布置，3条引水隧洞斜井分上、下 斜井，斜井水平倾角55,共6条，3条上斜井设计长度407.965m408.709m（含上下弯 段），3条下斜井设计长度均为413.194m,上、下斜井压力钢管回填混凝土施工时采用溜管 结合混凝土缓降管的入仓方式，具有施工方法简单、安全性能高、入仓速度快、防止混凝 土骨料分离、避免混凝土浆液流失等特点，有效解决了长斜井钢管回填施工混凝土入仓难 的问题，保证了长斜井钢管回填混凝土施工安全、质量与工程进度。关键词：溜管；长斜井；混凝土；施工应用1工程概况安徽绩溪抽水蓄能电站位于安徽省绩溪县伏岭 镇境内，电站由上水库、输水系统、地下厂房、地 面开关站及下水库等建筑物组成。地下厂房内安装 6台单机容量为300MW的混流可逆式水轮发电机组，总装机容量为1800MWo上、下库进出水口高差 603m,上、下库进出水口之间输水系统总长度为 2818.5m,其中引水系统长1776.2m,本工程属大（1）型一等工程。引水系统采用三洞六机斜井式布 置，主要建筑物包括引水隧洞、引水调压室、压力 管道上平段、压力管道上斜井、压力管道中平洞、压力管道下斜井、压力管道下平洞、引水钢岔管、压力管道中平洞排水廊道等。1#3#压力管道上斜 井设计长度分别为408.709m、408.343m、407.965m,下斜井设计长度为413.194m,斜井水平倾角55,斜井开挖断面为6.2m的马蹄型（以上斜井为例），斜 井压力管道内径为4.8m,混凝土强度等级C20F 50,混凝土回填厚度0.6m。2混凝土入仓方式选择2.1混凝土入仓难点安徽绩溪抽水蓄能电站斜井具有长度大、坡 度陡的特点，上、下斜井轴线长度均超过了 400m,斜井水平倾角55,在斜井压力钢管混凝 土回填施工中，如何解决混凝土拌合物在400m长 陡倾角斜井中安全快捷入仓浇筑是施工的难点。在选择混凝土拌合物入仓方式时，一是必须保证 混凝土拌合物在全封闭环境下入仓，避免混凝土 骨料洒落危及井内施工人员安全；二是应有效控 制混凝土拌合物在入仓过程中不发生离析及骨料 分离，保证混凝土施工质量；三是必须实现混凝 土入仓的快捷连续性，保证斜井回填混凝土连续 均匀入仓浇筑，施工过程中不产生混凝土初凝和 冷缝；四是应该有效控制施工成本，经济高效实 现长斜井混凝土回填施工。2.2入仓方式确定通过各种长斜井混凝土浇筑方案比较，溜管入 仓在斜井混凝土浇筑方面具有安全性高、施工快捷 便利、经济效益好等方面优点，最终确定采用混凝 土溜管入仓方式进行长斜井钢管回填混凝土施工。为保证长斜井下弯段浇筑质量，在长斜井下弯段先 浇筑定位节施工。斜井除下部2030m段混凝土浇 筑采用从下往上泵送入仓外，斜井长度380m左右的 上部混凝土浇筑时选用混凝土溜管入仓方式，溜管 从斜井井口一直安装延伸至斜井下部，混凝土利用 自重从上至下溜至斜井混凝土浇筑仓位内，随着斜 井回填浇筑上升，溜管逐步从下至上拆除。混凝土 溜管布置示意见图1。5No.1 Mar.2023GEZHOUBA GROUP SCIENCE&TECHNOLOGYSerial No.145腔曜车图1斜井回填混凝土溜管布置示意图2.3混凝土溜管选择混凝土溜管采用耐磨钢管，主要有耐磨陶瓷 管、铸石耐磨管、铸钢耐磨管和粘贴耐磨管等，耐 磨钢管广泛应用于电力、冶金、矿山、煤炭、化工 等行业，其中铸钢（包括合金钢）耐磨钢管制造工艺 相对简单，经济成本相对于其它类型管材较低，其 具有耐高温，抗冲击、易焊接、高韧度及经济价廉 的优点，是斜井混凝土溜管耐磨管材中较为理想的 类型。综合考虑安装便捷性、使用持久性、入料可 靠性等方面因素，通过对比后，最终选用Q345合金 材料钢管作为斜井混凝土溜管，采用的钢管直径为 219mm,厚度6mm,单根长度6000mm,单根重量189Kgo3长斜井回填混凝土溜管入仓施工方法3.1溜管入仓布置安徽绩溪抽水蓄能电站引水斜井水平倾角 55,上弯段弧长约23m,采用混凝土溜管入仓 时，混凝土罐车无法直接靠近上弯段末端给溜管供 料，在井口设置下料斗再搭设溜槽供料又不能形成 完全封闭的供料系统，下料过程中混凝土料可能从 下料斗或溜槽中漫出滚落至斜井内，危及井内浇筑 人员安全，且料斗及溜槽每次浇筑完后转序进行钢 管安装时需频繁进行拆装，影响斜井钢管安装及混 凝土回填施工进度，故采取图1所示混凝土罐车和 混凝土输送泵相结合的方式给溜管供料。0219mm混 凝土溜管釆用单管布置，安装固定在斜井底板中 央，在斜井内安装时从上弯段末端开始往下一直接 引至浇筑仓内，0125mm混凝土输送泵泵管从泵机接 引至上弯段末端0219mm混凝土溜管内，并保证伸入 混凝土溜管内长度大于1叫 保证混凝土泵管与溜管 相接后在混凝土入仓时不会有混凝土骨料滚落斜井 内的现象发生。为保证混凝土入仓顺利，采用二级 配泵送混凝土，参考配合比如下表1：表1 混凝土参考配合比强度等级水灰比材料用量（Kg/m3）塌落度（cm）砂率（）水泥砂小石中石减水剂引气剂水C20F500.58442838546534365.092.8316416-183.2混凝土溜管系统组成混凝土溜管系统主要有合金混凝土溜管、缓降 器及连接法兰盘组成，法兰盘与溜管、缓降器焊接 连接，溜管与缓降器采用螺栓连接。为控制混凝土 下落速度，避免混凝土骨料分离造成离析，同时避 免混凝土高速冲击对溜管造成过大磨损和破坏，在 整条长约370m溜管上每间隔30m设置一个缓降器，整条溜管共设置11个缓降器。溜管采用Q345合金材料钢管，钢管直径 219mm,厚度6mm,单根长度6m（根据实际情况也可 选用3m,但会增加连接接头），每安装5根溜管后安 装连接一个H型缓降器，溜管及缓降器两端头均焊 接法兰盘，溜管与溜管、溜管与缓降器间均通过法 兰盘利用M20螺栓进行连接。H型缓降器筒身采用溜管同等钢管及钢板焊接 制作而成，由两节钢管并排交错形成H形，中间相 交部分形成相通的空间，混凝土通过上部溜管从缓 降器进口一端进入，冲击缓降器底板减速后通过相 通空间进入出口另一侧溜管下溜，其底板可采用 20mm30mm加厚钢板制作，以减缓其受混凝土冲击 破坏，保证缓降器使用寿命，同时，缓降器顶板可 制作成活动的抽插开关门形式，在混凝土施工过程 中可随时打开顶板，观察管内工况，处理缓降器内 堆积料。H型缓降器结构示意图见图2。混凝土通过溜管入仓时，在高落差工况下，缓 降器底板钢板虽加厚也容易击穿，为减缓底板击穿 破坏，可在缓降器直筒下部预留1015c m存料空 间，下料时首先进入缓降器的砂浆和骨料会堆积在62023年3月第1期葛洲坝集团科技总第145期图2 H型缓降器结构示意图此空间内，避免混凝土后续下料的骨料直接击打缓 降器底板，增加缓降效果，有效延长缓降器使用寿 命，避免底板击穿影响混凝土正常入仓浇筑。3.3混凝土溜管系统安装溜管安装时利用斜井钢管安装时配备的运输台 车运输钢管及安装材料至斜井内，安装时从下至上 进行安装，溜管与溜管、溜管与缓降器间均通过法 兰盘利用M20螺栓进行连接。溜管安装固定时应在 法兰盘连接处加固，防止溜管整体下滑。加固时用 016圆钢“U”形箍筋和注浆锚杆固定在斜井开挖底 板上，圆钢“U”形箍筋和注浆锚杆焊接连接，锚 杆釆用长度0.8m直径22mm螺纹钢筋，入岩0.5m,U形箍筋和注浆锚杆固定间距12m。部分加固锚 杆也可利用原斜井轨道加固锚筋和斜井开挖支护锚 杆，混凝土溜管安装加固示意图见图3。02伸海普师井底般!01型解竝2注浆错杆/入*50on烽接连揍图3溜管安装加固示意图值得注意的是，在H型缓降管安装时，要控制 缓降器沿横截面的进料口端比出料口端略高，而 不能使出料口端比进料口端高，否则，在混凝土 沿溜管入仓时在缓降器处极易出现混凝土料下溜 不畅造成堵塞，从而导致整条溜管发生混凝土料 堵管现象。3.4施工注意事项为保证斜井回填混凝土釆用溜管入仓施工正 常，应注意以下问题：(1)利用溜管入仓时，首先应溜放211?左右砂 浆，其作用是润滑混凝土输送泵管和溜管，减小 堵管几率，同时砂浆有利于新老混凝土之间更好 结合。(2)施工过程中严格控制入仓混凝土拌合物质 量，对塌落度不合格、拌和不均、骨料分离等不合 格混凝土拌合物禁止入仓，防止堵管引发混凝土质 量事故。缓降器安装要控制进料口略高于出料口，避免堵管现场发生。(4)每仓混凝土浇筑结束后应将整条溜管冲洗 干净，同时下次浇筑前打开缓降器顶板检查，保证 无结块堆积料，防止管内结块导致浇筑时堵管。(5)施工时配备足够通讯器材，保证斜井上下 人员联系畅通，施工过程中出现异常及时处理，防 止意外发生。4结语安徽绩溪抽水蓄能电站引水斜井钢管混凝土回 填施工中，混凝土入仓均采用溜管入仓方式，在斜 井长度大、坡度陡、空间小的制约条件下，有效解 决了长斜井混凝土施工入仓问题，保证了施工安 全、质量与进度。混凝土溜管系统采用封闭耐磨合 金钢管和缓降管结合，控制混凝土骨料不外溢飞 溅，保证施工安全，H型缓降管布置合理，有效控 制混凝土下滑速度，防止骨料分离，减缓溜管系统 磨损与冲击破坏，混凝土入仓温升23C,塌落度 满足施工要求。实际施工中混凝土入仓速度约 20m3/h,入仓混凝土未出现骨料分离、离析、初凝 等现象，能够满足长斜井钢管混凝土回填施工要 求，整套混凝土溜管施工系统安全便捷、运行可 靠、经济实用，在安徽绩溪抽水蓄能电站引水斜井 钢管混凝土回填施工中取得了良好的应用效果。作者简介孙志华男中国葛洲坝集团建设工程有限公司高级工程师云南省昆明市650200涂开隽男中国葛洲坝集团建设工程有限公司助理工程师云南省昆明市6502007