布料機在阿海電站廠房常態(tài)混凝土施工中的應(yīng)用

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(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 郫縣，611730)

1 概述

阿海電站主廠房布置于大壩后河中主河道區(qū)壩后下游側(cè)，廠房尺寸為256m×61.5m×79m(長×寬×高)。機組間距34m，廠房凈寬29m，安裝間布置在右岸岸邊，安裝間右端設(shè)卸貨間。主廠房下部為混凝土實體結(jié)構(gòu)，中上部為混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)及輕型網(wǎng)架屋面。機組安裝高程1411.5m，發(fā)電機層高程1429.5m，共安裝5臺400MW水輪發(fā)電機組。

阿海廠房工程基礎(chǔ)部分、尾水肘管周邊及窩殼周邊、尾水管頂板、右沖砂底孔基礎(chǔ)部分等，有著較多的大體積混凝土實體，單倉體積在1000m3以上倉號較多，因此入倉強度保證有較大困難，澆筑時間占用較長工期壓力大，同時塔機運行與大壩及機電安裝標(biāo)的纜機使用有較多的空間干擾。為解放塔機在大體積倉面的混凝土吊運任務(wù)，解決大倉面入倉強度要求高的難題，避免塔機吊運混凝土與纜機運行的過多干擾，廠房下部及尾水管、肘管回填等混凝土施工入倉引進皮帶輸送及布料機的方案。混凝土輸送布料機是塔機與皮帶機的有機結(jié)合，它將混凝土水平運輸、垂直運輸及倉面布料功能融為一體，具有很強的混凝土澆筑能力，是國內(nèi)大中型工程中近年來逐漸開始應(yīng)用的一種澆筑入倉手段。

2 布料機總體布置

阿海廠房工程在布料機系統(tǒng)布置時充分利用尾水渠1∶4斜坡面的地形特點，尾水渠尾部設(shè)受料斗，經(jīng)高架上料皮帶輸送機向主機間尾水管頂板輸送混凝土，兩機組共用一套上料系統(tǒng)，即1#、2#機布置一套上料系統(tǒng)，3#、4#機布置一套上料系統(tǒng)。在主機間尾水管頂板中部，布置塔式360°全旋轉(zhuǎn)伸縮式布料機，控制半徑為22m(阿海廠房機組寬度為34m，各機組在尾水管中部一次安裝可完全覆蓋)。布料機受料高程為1410m左右，采用真空負(fù)壓溜筒向下布料，最大布料高度12m，一次安裝可完成尾水管頂板大體積混凝土澆筑。該布料機系統(tǒng)額定小時入倉能力為120m3，綜合入倉能力80m3/h～120m3/h，可完全滿足尾水管頂板大體、大倉號入倉能力要求。

布置初衷考慮該布料機在各機組大體積混凝土澆筑中周轉(zhuǎn)使用，因此為便于移設(shè)組裝，各組件采用整體式設(shè)計，廠房區(qū)只設(shè)2套上料系統(tǒng)和1臺布料機，各機組僅預(yù)埋基礎(chǔ)柱。布料機系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)見表1，布料機系統(tǒng)的布置見圖1。

圖1 阿海水電站廠房布料機系統(tǒng)布置

表1 皮帶機技術(shù)參數(shù)

皮帶機長度1#=30 4m；2#=33 4m；3#=22 8m；4#=28 8m膠帶寬度650mm膠帶帶速2 5m/s集料斗容量12m3布料半徑2 5m～22m生產(chǎn)率120m3/h

3 常態(tài)混凝土輸送中遇到的問題及措施

常態(tài)混凝土具有較強的粘稠性、砂漿含量高、陷度較大，這些特點在應(yīng)用皮帶輸送時遇到了較多具體困難。

3.1 皮帶輸送系統(tǒng)給料的連續(xù)性問題

阿海廠房工程布料機系統(tǒng)在給料方面設(shè)計了一個12m3的儲料斗，設(shè)計初衷為采用6m3自卸運輸車運送5cm～7cm陷度的常態(tài)混凝土為布料機供料的中轉(zhuǎn)及給料斗，以實現(xiàn)皮帶機系統(tǒng)混凝土輸送的連續(xù)性。在實際應(yīng)用中，由于5cm～7cm陷度的三級配混凝土粘稠性強，在儲料斗出料口不完全打開時不出料，在出料口安裝振搗器輔助效果也不明顯。當(dāng)料口全開時，料口可以出料，但由于本工程配置的是650cm寬輸送帶，根本無法滿足其輸送能力。

在實際應(yīng)用中通過兩種措施解決給料不連續(xù)的問題：①通過操作人員手動反復(fù)半關(guān)和全開出料口弧形工作門，控制出料口將5cm～7cm陷度的三級配混凝土盡量向輸送帶均勻給料；②將常態(tài)混凝土調(diào)整為9cm～11cm陷度的二級配混凝土，并采用罐車運輸，由于其粘稠度小、流態(tài)性強，能通過出料口工作門，很好地控制給料均勻性。后者完全滿足了該系統(tǒng)的供料連續(xù)均衡性，但混凝土生產(chǎn)及運輸成本較前者高。

3.2 布料機系統(tǒng)運行時骨料及砂漿拋撒問題

皮帶輸送系統(tǒng)在運行中存在骨料及砂漿拋撒問題，主要體現(xiàn)幾個方面：①皮帶經(jīng)常跑偏；②系統(tǒng)材質(zhì)為聚氨酯刮刀，清掃效果差；③混凝土在皮帶中轉(zhuǎn)處，骨料時有飛濺的情況，特別是布料機受料口尺寸偏小，清掃器清掃的砂漿無法進入料口而飛濺。上述問題導(dǎo)致骨料及砂漿嚴(yán)重拋撒，甚至造成對倉號內(nèi)的污染和系統(tǒng)沿線人員、設(shè)備的安全威脅。

在實際應(yīng)用中，通過相應(yīng)措施解決骨料及砂漿拋撒的問題：①調(diào)整托輥、驅(qū)動滾筒，使皮帶處于中心位置，每隔3m～5m在皮帶兩側(cè)設(shè)置跑偏限位托輥，防止皮帶跑偏；②將聚氨酯刮刀改為合金刮刀，提高清掃器刮刀的耐磨性；增加清掃器與皮帶的預(yù)壓緊裝置，確保刮刀與皮帶隨時處于緊密結(jié)合，使清掃器能清掃干凈皮帶上的砂漿而不再沿線拋撒；③在系統(tǒng)受料處增設(shè)封閉導(dǎo)向溜筒，加大布料機受料處的尺寸，確保骨料及砂漿進入相應(yīng)受料口內(nèi)而不飛濺。

4 布料機澆筑質(zhì)量控制要點

4.1 配備足量振搗設(shè)備

布料機澆筑能力強，一般為80m3/h～120m3/h，倉內(nèi)必須配備足夠的振搗設(shè)備，其振搗能力應(yīng)按澆筑強度的1.5倍配置。對止水片、止?jié){片及模板、埋件、廊道周圍混凝土，必須有專人負(fù)責(zé)，并用手持式振搗棒細(xì)心振搗，以保證其密實性。

4.2 采用其它入倉方式控制布料機的死區(qū)、盲區(qū)

布料機澆筑覆蓋范圍為360°的圓形區(qū)域，存在一定的死區(qū)、盲區(qū)，在實際運用中可補充其它入倉手段。阿海廠房工程主要采用塔機加吊罐輔助入倉。

4.3 嚴(yán)格控制下料高度及布料方式

布料機采用9m～12m負(fù)壓溜筒向下布料，可根據(jù)倉面距布料機高度選擇溜筒長度。為防止混凝土在下料高度及布料方式上出問題，在實際運用中應(yīng)重點控制以下事項：①負(fù)壓溜筒布料口應(yīng)距倉面1.5m～2m，并均勻移動布料，不得堆積過高；②在模板周圍布料時，卸料點與模板的距離保持在1m～1.5m，人工采用振搗棒分散混凝土；③對面積不超過300m2的倉號，原則上應(yīng)采用平鋪法，其澆筑強度不得低于80m3/h；對面積較大的倉號，采用臺階法澆筑時，臺階寬度2m～4m以上，臺階層數(shù)控制在3層，否則，臺階過窄，界線不清，鋪料層厚難以控制，易產(chǎn)生漏振。

4.4 鋼筋密集區(qū)的澆筑方法

鋼筋密集區(qū)的廠房常態(tài)混凝土(三級配)布料機無法直接入倉，特別是在雙層鋼筋網(wǎng)的下部易產(chǎn)生骨料分離。在實際運用中，可根據(jù)鋼筋密集區(qū)的范圍調(diào)整入倉方式或級配：①范圍較小時，可補充其它入倉方式澆筑同標(biāo)號的低級配混凝土；②范圍較大時，調(diào)整混凝土級配，采用布料機直接入倉，確?；炷翝仓|(zhì)量。

5 應(yīng)用效果及改進建議

5.1 該工程兩套上料系統(tǒng)僅配1套布料系統(tǒng)，對于廠房結(jié)構(gòu)相對集中、大體積混凝土施工工期緊張、機組間同步上升的情況，無法實現(xiàn)布料機在各機組間頻繁移設(shè)周轉(zhuǎn)使用，上料強度與布料強度不匹配。建議今后在廠房工程使用布料機系統(tǒng)時，每套上料系統(tǒng)均配備布料系統(tǒng)，確保大體積混凝土的澆筑強度。

5.2 本工程布料機系統(tǒng)覆蓋范圍僅有尾水流道頂板混凝土、尾水周邊一、二期混凝土，混凝土方量約11萬m3。建議今后在廠房澆筑底板大體積混凝土之初就布置布料機系統(tǒng)，可使用布料機系統(tǒng)用于基礎(chǔ)大體積及流道邊墩混凝土澆筑。該工程若提前布置布料機系統(tǒng)，可增加澆筑量約8萬m3，而需增加的直接成本僅為混凝土內(nèi)立柱的預(yù)埋成本。

5.3 12m3受料斗通過操作人員手動反復(fù)半關(guān)和全開出料口弧形工作門，控制出料口將5cm～7cm陷度的三級配混凝土盡量向輸送帶均勻給料，僅靠人工控制無法確保系統(tǒng)的連續(xù)性，易出現(xiàn)突發(fā)狀況。建議今后將料斗出口改為螺旋式出料(同罐車、攪拌機出料形式基本一致)，同時加大皮帶寬度，保證料斗出料的均勻性，提高系統(tǒng)澆筑強度，能節(jié)約較大的施工成本。

5.4 布料機系統(tǒng)的上料線在跨塔機軌道段設(shè)計了可拆解的1條獨立皮帶，以便塔機可跨越上料線來回移動，但增加的這段皮帶機對系統(tǒng)運行的連續(xù)性、維護、保養(yǎng)等有一定不利影響。建議在今后布料機系統(tǒng)運用中盡量減少皮帶中轉(zhuǎn)次數(shù)，即盡可能采用單根通長皮帶機布置。

5.5 皮帶機長度約120m，入倉時間僅48s，對預(yù)冷混凝土溫升無明顯影響。但在類似工程布料機系統(tǒng)中皮帶運輸距離較長時，應(yīng)在皮帶機上蓋以白色或鋁制的防雨遮陽保溫罩等溫控措施，避免預(yù)冷混凝土在皮帶輸送過程中的溫度回升。

6 結(jié)語

目前，我國電站大型廠房應(yīng)用布料機系統(tǒng)輸送常態(tài)混凝土的實例還較少，在一些關(guān)鍵技術(shù)上還不夠成熟。阿海水電站廠房混凝土工程采用布料機運輸，從總的施工期間存在的問題及處理措施、混凝土澆筑質(zhì)量控制及應(yīng)用效果和改進建議等方面進行了一系列探索，取得了較好效果，有較強的使用價值。