厢式满管在鲁地拉水电站中的设计安装与应用
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摘要：由于2011年汛期采用“导流洞+大坝缺口（13#～16#坝段）”过流的方式度汛，导致 17#～20#坝段碾压混凝土无良好的入仓手段。根据工程工期安排，综合比较后，决定在右岸斜坡上安装两条厢式满管进行辅助混凝土入仓。鲁地拉水电站大坝施工期间，共通过右岸满管输送碾压混凝土155902m³，实际使用过程中，满管底部仅局部发生磨损（未磨穿），单条满管实际入仓速度最大可达400m³/h。通过经济对比分析，采用满管组合形式入仓，平均每方混凝土入仓输送单价仅为1.196元，为鲁地拉水电站大坝输送混凝土最经济方式之一。
关键词：鲁地拉水电站、汛期、厢式满管、经济、入仓
中图分类号：TV文献标识码： A
1、概况
金沙江鲁地拉水电站主体工程设计开挖总量为877.6万m3，混凝土总量283.85万m3，其中大坝工程（不含进水口坝段）开挖量389.7万m3，碾压混凝土量153.75万m3，常态混凝土量43.26万m3；引水发电系统开挖量487.9万m3，常态混凝土86.84万m3。
鲁地拉大坝共分29个坝段，从左到右依次为左岸挡水坝段、左底孔泄水坝段、表孔坝段、右底孔坝段、右岸挡水坝段、右岸进水口坝段。其中右岸挡水坝段为18#～20#坝段，坝基右岸坡较陡（15°～45°），由于2011年汛期采用“导流洞+大坝缺口（13#～16#坝段）”过流的方式度汛，导致 17#～20#坝段碾压混凝土无良好的入仓手段。根据工程工期安排，综合比较后，决定在右岸斜坡上安装两条厢式满管进行辅助混凝土入仓。
2、厢式满管的设计安装及应用
2.1结构断面设计
根据工程施工经验，目前国内主流厢式设计断面尺寸均为800mm×800mm，标准节长1.5m，非标准节体型及长度根据地形、角度等条件进行设计。
2.2厢式满管整体布置
根据现场实际地形，从左岸拌合楼有施工道路可以直接到达大坝右岸中线公路，结合右岸开挖地形，在坝下0+009.83m和下0+029.00m分别安装一条厢式满管。其中1#满管布置在右坝段EL.1119m～EL.1191m间，制安总重量约55.3吨。最上部安装20m³进料斗，在EL.1180m、EL.1154.7m、EL.1130m安装3个双排支撑立柱，另外斜坡沿线安装有19个单排支撑立柱并相互连接，桁架安装在支撑立柱和支撑架上，单排支撑架与锚杆焊接，满管安装在桁架上，上部进料斗和满管出料口安装有液压弧门卸料。1#满管全长86.7m，由1.5×56节直管、上部2节变形节、顶部弧门和底部1节弧门节组成。2#满管布置在右坝段EL.1133m～EL.1189m间，在EL.1189m、EL.1154.87m、EL.1130m安装3个双排支撑立柱，另外斜坡沿线安装有14个单排支撑立柱并相互连接，桁架安装在支撑立柱和支撑架上，单排支撑架与锚杆焊接，满管安装在桁架上，上部进料斗和满管出料口安装有液压弧门卸料。2#满管全长约68.5m，由1.5×44节直管、顶部弧门和底部1节弧门节组成。
图1：满管供料线平面布置图
2.2
图2：1#满管供料线安装示意图
图3：2#满管供料线安装示意图
2.3厢式满管安装
厢式满管安装前检查所有锚杆验收情况，必须全部100%合格才能施工安装；检查吊索具配置正确、完好才能施工安装；安装排架、平台牢固可靠，安全防护齐全有效才能进行施工安装。安装的吊装采用缆机和汽车吊车，自上而下的安装方式进行。具体安装流程详见下图4：
图4：满管供料线安装流程图
桁架的安装采用自上而下，分段安装的方式进行，吊装前先把桁架的栏栅、爬梯等焊接好，吊装采用缆机吊装。安装第一榀桁架时，先合理选择好吊索具、吊点，采用三个吊点起吊，起吊时用葫芦调整桁架的角度接近于47°，并正确绑好晃绳。吊装就位后必须与立柱、支撑架以及上部的锚杆焊接牢固后才能取钩，再进入下一榀桁架的安装。
由于该方案中满管整体结构较长，最长达86.7m，满管运行过程中满载混凝土，满载混凝土时自重较大，为了保证安全运行，当桁架安装好后，进行拉紧防滑措施。拉紧防滑措施采用Φ28，L=3m的螺纹钢做成锚环，锚环入岩2.5m（外露部分弯曲成环，并将接触点焊接牢固）。锚环的安装位置与满管轴线的垂直距离不应小于1.5m，每6m设置1道锚环。锚环施工好后，采用Φ25的圆钢做拉撑体，拉撑体一头弯曲成钩，一头平直弯折（弯折长度不小于100mm）。将弯钩一端与地锚锚环连接，将平直弯折一端与桁架下平联型钢连接（弯钩一端在上，平直弯折一端在下），将拉撑体与桁架之间的角度调整好（角度尽量小），然后将拉撑体两端分别与锚环和桁架型钢焊接牢固。桁架两侧均进行拉紧防滑。
为防止满管运行或堵料时压垮桁架，先在桁架上平联上焊接[20槽钢，槽钢每3米设置1道，其焊接位置应该是设在能正好抵住满管吊耳的位置上，这样先把满管定住，然后用φ16圆钢弯成反Z字形的固定体（固定体两端不应小于100mm），两端分别与满管侧壁和桁架上平联型钢连接（固定体每1.5米设1道），调整好角度后焊接牢固。满管两侧均进行固定。满管和桁架固定好后，对满管进行拉紧，其做法同桁架拉紧防滑的做法。
3、厢式满管的应用
鲁地拉大坝右岸混凝土入仓方案采用:自卸汽车+进料斗+满管+仓面内汽车转运。混凝土首先由自卸汽车倒入20m³进料斗中，进料斗底部由DG-J110C-E1型液压装置弧门控制启闭。满管底部出料口处也由两套DG-J110C-E1型液压装置控制弧门启闭。
（1）满管应用技术要求
施工过程中根据仓面大小合理配置自卸汽车数量，自卸汽车将混凝土倒入料斗后开启料斗弧门使满管中充料，当满管中充满混凝土后通过液压启闭装置打开满管底部的控制弧门，此时要通过控制自卸汽车的卸料速度，保证料斗存储的混凝土量不小于料斗容量的1/4。通过控制料斗弧门和满管出口弧门的开启大小情况，使满管的整体出料速度保持匀速状态，减少骨料分离。
（2）满管技术改进
满管在使用全过程中都充满混凝土，一旦发生堵料问题，将导致整个桁架承担巨大的自重，很有可能发生垮塌现象。为了保证满管的正常使用，需要熟练的技术工人进行满管弧门启闭操作。另外，根据施工经验，满管供料线是全封闭运行，入料时满管节内形成巨大的空气压，从而造成部分满管初次装料不满，需要在满管节顶部每隔一节开口，便于排气。排气孔用δ5钢板三面保护。具体开孔图如下：
在满管长期使用过程中，虽然满管设计有一定的坡度，但是受混凝土与金属结构自身性能影响，每次送料的最后一部分混凝土会少量“残留”在满管壁上。为保证满管的正常使用和混凝土的浇筑质量，在底节满管上增加混凝土平板振捣器进行适当振捣，可减轻甚至避免上述状况。振捣器的型号可根据混凝土配合比和实际使用需要进行选择。
4、应用总结与经济分析
在鲁地拉大坝混凝土浇筑过程中，根据施工部位及结构特点分别采用过缆机入仓、自卸汽车入仓、固定式布料机入仓、胶带机入仓、移动式布料机入仓、溜管+MYBOX入仓及满管入仓等多种入仓手段，具体入仓方式详见下表1：
表1：鲁地拉水电站大坝工程分区分仓及入仓方式表
序号 区号 入仓方式 浇筑部位 运距（m） 工程量(m3) 最大仓面面积(m2)
坝段 高程
1 ①-1 自卸汽车直接入仓 13～16#坝段 1093.50～1110.00 1200 33810 7396
2 ① 13～16#坝段 1110.00～1120.00 1200 66160 10260
3 ⑥-1 13～16#坝段 1120.00～1160.00 1700 184120 9472
4 ②-1 11～12#坝段 1113.00～1128.00 1000 61221 5684
5 ②-3 7～11#坝段 1144.00～1155.00 1500 63942
6 ② 12#坝段 1141.50～1151.60 1700 28225
7 ③-1 17～19#坝段 1113.00～1133.00 1000 79390
8 ③-3 18～20#坝段 1186.00～1191.00 2500 9655
9 ④ 4～9#坝段 1186.00～1190.00 850 14400 3780
10 ⑥ 10-11#坝段 1150.60~1153.00 850 5400 2612
11 ③ 自卸汽车+满管入仓+仓面转运 17～19#坝段 1133.00～1151.60 2500 88612 4760
12 18～20#坝段 1151.60～1180.00 2500 67290 2322
13 ③-2 自卸汽车+胶带机入仓+仓面转运 9～11#坝段 1128.00～1144.00 850 59706 4900
14 ④ 4～9#坝段 1155.00～1186.00 850 105949 3622
15 ⑤ 2～3#坝段 1204.00～1226.00 2800 8751 516
16 ③-2 18～20#坝段 1180.00～1186.00 1300 10689 2700
17 ⑧ 18～20#坝段 1191.00以上 4000 50232 1680
18 ⑥-2 13～16#坝段 1160.00～1172.00 1300 43090 4000
19 ⑥-3 12～17#坝段 1172.00～1191.00 850 65460 5040
20 ⑥ 10-11#坝段 1153.0~1183.5 850 24573 2400
21 ⑥-4 自卸汽车+缆机 12～17#坝段 1191.00～1199.00 850 27242 1920
22 ⑨ 自卸汽车+满管入仓+仓面转运 10～11#坝段 1183.5～1213.50 850 68117 1500
23 ⑦ 4～9#坝段 1190.00～1226.00 2400 70885 3600
24 常态 自卸汽车+自行式布料机 消力戽、护坦 1100 58430.7
25 常态 自卸汽车+自行式布料机 溢流坝段反弧段 1100 9581.6
26 常态 自卸汽车+溜槽 垫层、消力戽底板 各坝段垫层和消力戽底板 1200 4940.4
27 常态 自卸汽车+长臂挖机 垫层、消力戽底板 各坝段垫层和消力戽底板 1200 39522.9
28 常态 自卸汽车+缆机 垫层、消力戽底板 各坝段垫层和消力戽底板 2800 39522.9
29 常态 罐车+混凝土泵 垫层、消力戽底板 各坝段垫层和消力戽底板 1200 14821.1
30 常态 自卸汽车+缆机+长臂挖机 左底孔、生态孔 1130.00~1180.00 2400 25032.8
31 常态 罐车+泵送 左底孔、生态孔 挖机、缆机无法浇筑部位 1500 37590.5
32 常态 罐车+混凝土输送泵 左底孔 钢衬周边及下0+37.5下游 1000 19616
33 常态 自卸汽车+缆机 右底孔 17#坝段0+099.0桩号上游1150.6m至1172.00m 2400 29028.9
34 常态 自卸汽车+缓降器溜管 右底孔 钢衬内侧（靠近17#坝段）及闸门槽部位 2300 6500
35 常态 自卸汽车+胶带机+固定式布料机 右底孔 下0+70~下0+152.74 2000 12000
36 常态 罐车+混凝土泵 右底孔 钢衬周边及下0+36~ 0+70EL1164~EL1180 2000 3116
37 常态 自卸汽车+胶带机+固定式布料机 表孔闸墩及溢流面 1180.00~1224.00 4000 15032.17
38 常态 罐车+胶带机+固定式布料机 表孔闸墩及溢流面 1180.00~1224.00 4000 28712.3
39 常态 自卸汽车+缆机 表孔闸墩 左边墩EL1180.00~EL1224.00 2800 11000
40 常态 自卸汽车+溜槽 表孔闸墩 右边墩EL1180.00~EL1224.00 4000 11000
41 常态 自卸汽车+缆机 坝顶混凝土 1224.00~1226.00 2800 9424.8
42 常态 门库 1213.5~1218.0 2800 7074
根据实际统计数据，鲁地拉水电站大坝施工期间，共通过右岸满管输送碾压混凝土155902m³，实际使用过程中，满管底部仅局部发生磨损（未磨穿），单条满管实际入仓速度最大可达400m³/h。通过经济对比分析，采用满管组合形式入仓，平均每方混凝土入仓输送单价仅为1.196元，为鲁地拉水电站大坝输送混凝土最经济方式之一。
大坝右岸碾压混凝土进行了第三方检测，施工检测了2个取芯孔，取出混凝土芯样总长为190.9m（未包括孔底基岩芯样），从钻孔取芯获得率及芯样外观质量看，碾压混凝土的表面光滑、致密、骨料分布均匀，碾压混凝土整体质量较好。碾压混凝土层面和施工缝面与本体混凝土无明显区别，从芯样外观难以分辩和确定结合面位置，层间结合较好。根据国家行业标准《水工碾压混凝土施工规范（DL/T5112-200）》第8.4.5条碾压混凝土芯样外观评定标准，对各孔取出的芯样进行质量评定，结果为优良率达到100%。右岸共布置施工了2个压水试验孔，压水试验60段，从压水试验取得的透水率值来看，所检碾压混凝土最大透水率值仅为0.952Lu，全部达到小于1Lu的相对不透水层标准。
通过厢式满管在鲁地拉水电中的应用，不仅解决了右岸汛期碾压混凝土入仓问题，同时保证了施工工期要求和施工质量，节约了混凝土入仓成本，为今后类似工程提供了一定的借鉴意义。