超百米满管碾压混凝土缓冲输送系统及方法

技术领域

本发明属于碾压混凝土双曲拱坝施工技术领域，尤其涉及超百米满管碾压混凝土缓冲输送系统及方法。

背景技术

万家口子水电站工程坝址位于北盘江干流革香河上，是北盘江干流的第四个梯级电站。电站挡水建筑物为抛物线型碾压混凝土双曲拱坝，最大坝高167.50m，为目前世界上最高的碾压混凝土双曲拱坝，受坝址区山高坡陡、峡谷险峻的地形限制影响，坝体混凝土在浇筑至EL.1350.0m 后，采用满管和汽车方式进行入仓。坝体EL.1350.0m~ EL.1452.5m高程之间共布置两条直径为800的满管，平均倾角47°，单条满管总长超百米，承担坝体EL.1350.0m以上约65万方碾压混凝土输送任务，平均月浇筑强度要求在4～5万m³。

碾压混凝土是一种干硬性混凝土，一般采用通仓薄层连续施工，对入仓强度、混凝土和易性、骨料分离、可碾性要求较高。由于满管系统输送高差大，线路长，在保证碾压混凝土质量及达到不堵塞、不分离基础上，要想提高混凝土输送能力，对工艺、材料、设备性能、现场管理等方面都有新的要求。

采用满管输送方式在使用过程中，虽然支撑体系需一次到位，前期投入高，但是能够有效的防止骨料分离等问题，因此，综合考虑采用满管输送。

基于此，申请人在CN 108193692 A中，提供了超百米满管碾压混凝土输送系统及方法，此系统中通过采用两条并行布置的满管，并在满管的1390高度位置，安装控制阀门来控制混凝土的下落速度，进而达到满管输送的目的。采用上述的输送系统，实际运行过程中存在的问题在于：由于输送高程超过100m，混凝土在输送管下落过程中将重力势能转化为动力，当遇到位于中部的控制阀门时会产生巨大的冲击力，而所采用的阀门为插板阀，在巨大冲击下，会导致插板阀的损坏或卡死，这样就导致插板阀后续无法开启或者关闭，导致混凝土在管道内部产生堵塞；尤其是在没有满管之前的输送阶段，混凝土在管内下料过程中，没有任何缓冲阻挡，直接冲击击打在控制阀上，产生巨大的冲击和抖动，也对输送管支架产生剧烈冲击，影响其稳定性和可靠性，长时间疲劳冲击可能造成管支架的脱落，进而带来安全隐患。因此，需要采用缓冲装置对混凝土下料过程进行缓冲，进而减轻混凝土下落过程中的冲击动能。

虽然，在CN 106284357 A中公开了一种沿竖向结构超深向下输送混凝土的输送管缓冲结构，通过在输送管内部设置缓冲腔，并在缓冲腔内部设置螺旋叶片结构的缓冲器。但是此类缓冲结构无法适用于碾压混凝土，因为碾压混凝土自身的流动性差，如果在管道内部再设置螺旋叶片结构，则会造成输送管的堵塞，进而影响后续正常的输送过程。

在CN 108265982 A中公开了一种混凝土输送装置及其应用施工方法，通过设置多节溜管和弧形管进行过渡交替连接，进而达到缓冲的效果。但是其同样无法适用于流动性差的碾压混凝土，因为，碾压混凝土在弧形管部位容易发生堵塞。

在CN 208184236 U中公开了一种混凝土输送缓冲出料装置，其缓冲结构主要采用缓冲气囊用于对混凝土管所支撑的支撑腿进行缓冲，其无法解决混凝土对输送管自身的冲击。

发明内容

本发明的主要目的在于提供超百米满管碾压混凝土缓冲输送系统及方法，此缓冲输送系统首先将原有的整根超百米的输送管从中部高程分隔，并在中部高程部位增设缓存料斗，用于碾压混凝土的缓存，再从缓存料斗重新输送到下部的满管，进而有效减少了原有超百米高程下落的动能，有效减小了对底部阀门以及管支架的冲击；此外，其通过设置气体缓冲系统系统，用于对碾压混凝土下料过程中的实时阻隔缓冲，在一定程度上降低了碾压混凝土下落的动能，实现气动缓冲，进而降低了混凝土下料过程中的动能冲击，而且很好的避免了混凝土在管内产生堵塞的问题；最终，通过上述输送系统，保证了满管输送，有效减少了骨料分离，保证了所输送的混凝土的可碾性要求。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：超百米满管碾压混凝土缓冲输送系统，它包括位于坝体顶部的混凝土入仓平台；混凝土入仓平台的侧边并排固定有第一进料斗和第二进料斗；第一进料斗的底端连接有第一满管，第二进料斗的底端连接有第二满管；第一满管的卸料口对接有第一缓存料斗，第二满管的卸料口对接有第二缓存料斗；第一缓存料斗的顶端一侧铰接有用于对其顶部进行盖合挡料的第一盖板，第二缓存料斗的顶端一侧铰接有用于对其顶部进行盖合挡料的第二盖板；

第一缓存料斗的底端通过第三插板阀连接有第三满管，第二缓存料斗的底端通过第四插板阀连接有第四满管；第三满管的末端安装有第五插板阀，第四满管的末端安装有第六插板阀。

所述第一进料斗、第二进料斗、第一缓存料斗和第二缓存料斗都分别通过料斗桁架固定在坝体的边坡上；所述第一缓存料斗和第二缓存料斗的容量相同，且都大于第一进料斗和第二进料斗的容量；

所述第一盖板和第二盖板分别对应盖合在第一缓存料斗和第二缓存料斗的顶部至少一半面积。

所述第一缓存料斗和第二缓存料斗设置在整个混凝土输送高程一半的高程部位。

所述第一满管和第二满管与用于对混凝土进行气动缓冲的第一气体缓冲系统相连；所述第一气体缓冲系统包括分别固定在第一满管和第二满管顶部外壁上的多根第一管接头，第一管接头分别通过对应的第一供气软管与第一供气系统相连。

所述第三满管和第四满管与用于对混凝土进行气动缓冲的第二气体缓冲系统相连；所述第二气体缓冲系统包括分别固定在第三满管和第四满管顶部外壁上的多根第二管接头，第二管接头分别通过对应的第二供气软管与第二供气系统相连。

所述第一供气系统包括用于提供高压气体的空压机，空压机通过气水分离器、单向阀、第一气阀和第一压力传感器与主供气管相连；主供气管上并联有多根分支气管，分支气管上依次安装有第二气阀、高压储气罐、第三气阀和第二压力传感器，分支气管的末端与第一供气软管相连。

所述气水分离器与主排水管相连，高压储气罐通过排污管与主排水管相连，排污管上安装有电动阀。

所述第二供气系统与第一供气系统采用相同的系统结构。

采用任意一项所述超百米满管碾压混凝土缓冲输送系统进行碾压混凝土输送的方法，包括以下步骤：

步骤一，第一满管和第二满管的初步封堵及供气：

将第一满管和第二满管的底端进行封堵，并启动第一供气系统，通过第一供气系统给第一供气软管供气，并将高压气体不断供应到第一满管和第二满管的内部；

步骤二，碾压混凝土的初步气动缓冲入仓下料：

待第一满管和第二满管的气压达到一定值之后，通过运输车将碾压混凝土分别通过第一进料斗和第二进料斗倒入到相应的第一满管和第二满管，由于第一满管和第二满管内部具有一定的气压，而且不同部位也会形成相应的高压气流阻隔，当混凝土下落过程中，在高压气的阻隔缓冲下，动能将被逐渐削弱，当其到达第一满管和第二满管卸料口时，在形成的气弹簧缓冲下，以小的冲击力落到相应的封堵处；

步骤三，碾压混凝土的初级缓存：

继续进行第一满管和第二满管内部碾压混凝土的供应，并最终保证第一满管和第二满管内部呈满管输送状态；

同步关闭第三插板阀和第四插板阀，然后开启第一满管和第二满管底部封堵，此时碾压混凝土将以小的冲击缓存在第一缓存料斗和第二缓存料斗的内部，进而使得碾压混凝土的动能得到彻底的消除，并继续缓存碾压混泥土到一定量；

步骤四，第三满管和第四满管的初步封堵及供气：

通过第五插板阀和第六插板阀分别对应的将第三满管和第四满管的底端进行封堵，并启动第二供气系统，通过第二供气系统给第二供气软管供气，并将高压气体不断供应到第三满管和第四满管的内部；

步骤五，碾压混凝土的次级气动缓冲下料：

待第三满管和第四满管的气压达到一定值之后，开启第三插板阀和第四插板阀，此时位于第一缓存料斗和第二缓存料斗内部的碾压混凝土将落入到第三满管和第四满管；

在碾压混凝土下落过程中，在高压气的阻隔缓冲下，动能将被逐渐削弱，当其到达第五插板阀和第六插板阀时，在形成的气弹簧缓冲下，以小的冲击力落到相应的第五插板阀和第六插板阀上；

步骤六，碾压混凝土的末端下料：

待第三满管和第四满管内部的碾压混凝土填充满之后，将形成满管输送，此时开启第五插板阀和第六插板阀，碾压混凝土将自动的落入到运输车，再由运输车将碾压混凝土运输到浇筑仓进行浇筑。

所述步骤步骤一和步骤四中供气过程中，通过空压机提供压缩空气，压缩空气将通过气水分离器、单向阀、第一气阀和第一压力传感器进入到主供气管，再由主供气管进入到相应的多个分支气管，并最终通过分支气管提供给第一供气软管，进而通过第一供气软管供应给相应的满管，进而在满管内部形成高压气体阻隔带，进而通过多级高压气体阻隔带对下落过程中的碾压混凝土进行一定的缓冲阻挡，达到降低动能的目的。

本发明有如下有益效果：

1、通过采用本发明的缓冲输送系统，通过将原有的整根超百米的输送管从中部高程分隔，并在中部高程部位增设缓存料斗，用于碾压混凝土的缓存，再从缓存料斗重新输送到下部的满管，进而有效减少了原有超百米高程下落的动能，有效减小了对底部阀门以及管支架的冲击。

2、本发明其通过设置气动缓冲系统，用于对碾压混凝土下料过程中的实时阻隔缓冲，在一定程度上降低了碾压混凝土下落的动能，实现气动缓冲，进而降低了混凝土下料过程中的动能冲击，而且很好的避免了混凝土在管内产生堵塞的问题。

3、通过采用本发明的上述输送系统，在输送过程中，有效的解决了发生堵管和骨料分离的问题，保证了输送质量，同时提高了输送效率，最终保证了整个碾压混凝土坝的质量，有效的降低了施工成本。

4、通过取消原输送系统中的第一满管和第二满管底端的插板阀，进而有效的防止了发生堵塞的问题，而且也避免了冲击造成满管的损坏。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明整体布置平面图。

图2是本发明图1中A局部视图。

图3是本发明图1中B向视图。

图4是本发明图1中一号满管和三号满管沿P-P截面剖视图。

图5是本发明图1中二号满管和四号满管沿Q-Q截面剖视图。

图6是本发明第一气体缓冲系统图。

图7是本发明图4中C局部视图。

图8是本发明气体缓冲系统的缓冲原理图。

图中：混凝土入仓平台1、第二进料斗2、第一进料斗3、料斗桁架4、第一供气系统5、第一供气软管6、第二供气软管7、第二供气系统8、第一满管9、第二满管10、第一盖板11、第二盖板12、第二缓存料斗13、第一缓存料斗14、第三插板阀15、第四插板阀16、第四满管17、第三满管18、第五插板阀19、第六插板阀20、空压机21、气水分离器22、单向阀23、第一气阀24、第一压力传感器25、主供气管26、主排水管27、第二气阀28、高压储气罐29、第三气阀30、第二压力传感器31、分支气管32、排污管33、电动阀34、运输车35、气体阻隔带36。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-8，超百米满管碾压混凝土缓冲输送系统，它包括位于坝体顶部的混凝土入仓平台1；混凝土入仓平台1的侧边并排固定有第一进料斗3和第二进料斗2；第一进料斗3的底端连接有第一满管9，第二进料斗2的底端连接有第二满管10；第一满管9的卸料口对接有第一缓存料斗14，第二满管10的卸料口对接有第二缓存料斗13；第一缓存料斗14的顶端一侧铰接有用于对其顶部进行盖合挡料的第一盖板11，第二缓存料斗13的顶端一侧铰接有用于对其顶部进行盖合挡料的第二盖板12；第一缓存料斗14的底端通过第三插板阀15连接有第三满管18，第二缓存料斗13的底端通过第四插板阀16连接有第四满管17；第三满管18的末端安装有第五插板阀19，第四满管17的末端安装有第六插板阀20。通过采用上述的碾压混凝土缓冲输送系统，通过在将原有的整根超百米的输送管从中部高程分隔，并在中部高程部位增设第一缓存料斗14和第二缓存料斗13，用于碾压混凝土的缓存，再从第一缓存料斗14和第二缓存料斗13重新输送到下部的第三满管18和第四满管17，进而有效减少了原有超百米高程下落的动能，有效减小了对底部阀门以及管支架的冲击。保证了碾压混凝土的安全下料过程。

进一步的，所述第一进料斗3、第二进料斗2、第一缓存料斗14和第二缓存料斗13都分别通过料斗桁架4固定在坝体的边坡上；所述第一缓存料斗14和第二缓存料斗13的容量相同，且都大于第一进料斗3和第二进料斗2的容量。通过上述的支撑结构能够对第一进料斗3、第二进料斗2、第一缓存料斗14和第二缓存料斗13进行可靠稳定的固定支撑。

进一步的，所述第一盖板11和第二盖板12分别对应盖合在第一缓存料斗14和第二缓存料斗13的顶部至少一半面积。通过上述的第一盖板11和第二盖板12能够起到很好的挡料效果，防止进入到第一缓存料斗14和第二缓存料斗13内部的物料飞溅出来。

进一步的，所述第一缓存料斗14和第二缓存料斗13设置在整个混凝土输送高程一半的高程部位。在本实施例中，设置在1390m的高度，通过第一缓存料斗14和第二缓存料斗13能够用于对混凝土的初步缓存。

进一步的，所述第一满管9和第二满管10与用于对混凝土进行气动缓冲的第一气体缓冲系统相连；所述第一气体缓冲系统包括分别固定在第一满管9和第二满管10顶部外壁上的多根第一管接头，第一管接头分别通过对应的第一供气软管6与第一供气系统5相连。通过第一气体缓冲系统能够用于对第一满管9和第二满管10内部碾压混凝土的下料过程进行有效的缓冲，进而对下落过程进行阻隔和缓冲，起到降低动能的目的，有效减小了对相应阀门的冲击。

进一步的，所述第三满管18和第四满管17与用于对混凝土进行气动缓冲的第二气体缓冲系统相连；所述第二气体缓冲系统包括分别固定在第三满管18和第四满管17顶部外壁上的多根第二管接头，第二管接头分别通过对应的第二供气软管7与第二供气系统8相连。通过第二气体缓冲系统能够用于对第三满管18和第四满管17内部碾压混凝土的下料过程进行有效的缓冲，进而对下落过程进行阻隔和缓冲，起到降低动能的目的，有效减小了对相应阀门的冲击。

进一步的，所述第一供气系统5包括用于提供高压气体的空压机21，空压机21通过气水分离器22、单向阀23、第一气阀24和第一压力传感器25与主供气管26相连；主供气管26上并联有多根分支气管32，分支气管32上依次安装有第二气阀28、高压储气罐29、第三气阀30和第二压力传感器31，分支气管32的末端与第一供气软管6相连。通过第一供气系统5能够用于提供高压缓冲气，进而实现第一满管9和第二满管10内部的碾压混凝土的有效缓冲。

进一步的，所述气水分离器22与主排水管27相连，高压储气罐29通过排污管33与主排水管27相连，排污管33上安装有电动阀34。通过上述的主排水管27能够用于将空压机和高压储气罐29内部形成的水汽排出。

进一步的，所述第二供气系统8与第一供气系统5采用相同的系统结构。通过采用相同的系统结构，简化了系统设计。

实施例2：

采用任意一项所述超百米满管碾压混凝土缓冲输送系统进行碾压混凝土输送的方法，包括以下步骤：

步骤一，第一满管9和第二满管10的初步封堵及供气：

将第一满管9和第二满管10的底端进行封堵，并启动第一供气系统5，通过第一供气系统5给第一供气软管6供气，并将高压气体不断供应到第一满管9和第二满管10的内部；

步骤二，碾压混凝土的初步气动缓冲入仓下料：

待第一满管9和第二满管10的气压达到一定值之后，通过运输车将碾压混凝土分别通过第一进料斗3和第二进料斗2倒入到相应的第一满管9和第二满管10，由于第一满管9和第二满管10内部具有一定的气压，而且不同部位也会形成相应的高压气流阻隔，当混凝土下落过程中，在高压气的阻隔缓冲下，动能将被逐渐削弱，当其到达第一满管9和第二满管10卸料口时，在形成的气弹簧缓冲下，以小的冲击力落到相应的封堵处；

步骤三，碾压混凝土的初级缓存：

继续进行第一满管9和第二满管10内部碾压混凝土的供应，并最终保证第一满管9和第二满管10内部呈满管输送状态；

同步关闭第三插板阀15和第四插板阀16，然后开启第一满管9和第二满管10底部封堵，此时碾压混凝土将以小的冲击缓存在第一缓存料斗14和第二缓存料斗13的内部，进而使得碾压混凝土的动能得到彻底的消除，并继续缓存碾压混泥土到一定量；

步骤四，第三满管18和第四满管17的初步封堵及供气：

通过第五插板阀19和第六插板阀20分别对应的将第三满管18和第四满管17的底端进行封堵，并启动第二供气系统8，通过第二供气系统8给第二供气软管7供气，并将高压气体不断供应到第三满管18和第四满管17的内部；

步骤五，碾压混凝土的次级气动缓冲下料：

待第三满管18和第四满管17的气压达到一定值之后，开启第三插板阀15和第四插板阀16，此时位于第一缓存料斗14和第二缓存料斗13内部的碾压混凝土将落入到第三满管18和第四满管17；

在碾压混凝土下落过程中，在高压气的阻隔缓冲下，动能将被逐渐削弱，当其到达第五插板阀19和第六插板阀20时，在形成的气弹簧缓冲下，以小的冲击力落到相应的第五插板阀19和第六插板阀20上；

步骤六，碾压混凝土的末端下料：

待第三满管18和第四满管17内部的碾压混凝土填充满之后，将形成满管输送，此时开启第五插板阀19和第六插板阀20，碾压混凝土将自动的落入到运输车35，再由运输车35将碾压混凝土运输到浇筑仓进行浇筑。

所述步骤步骤一和步骤四中供气过程中，通过空压机21提供压缩空气，压缩空气将通过气水分离器22、单向阀23、第一气阀24和第一压力传感器25进入到主供气管26，再由主供气管26进入到相应的多个分支气管32，并最终通过分支气管32提供给第一供气软管6，进而通过第一供气软管6供应给相应的满管，进而在满管内部形成高压气体阻隔带36，进而通过多级高压气体阻隔带36对下落过程中的碾压混凝土进行一定的缓冲阻挡，达到降低动能的目的。