簡(jiǎn)易拌和船的設(shè)計(jì)與改造

李洪濱 姜明佐

摘 要：本文結(jié)合長(zhǎng)島縣無(wú)居民海島工程上部結(jié)構(gòu)施工，對(duì)混凝土供應(yīng)的工藝進(jìn)行了分析。由于該工程施工地點(diǎn)屬于外海孤島，且施工場(chǎng)地狹小無(wú)法建立拌和站，最終決定采用簡(jiǎn)易拌和船配地泵及布料桿的工藝，解決了混凝土供應(yīng)及質(zhì)量控制的難題，通過(guò)一系列安全、質(zhì)量保證措施，簡(jiǎn)易拌和船的設(shè)計(jì)與改造達(dá)到了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)易拌和船 混凝土供應(yīng) 布料桿

1.引言

長(zhǎng)島縣無(wú)居民海島碼頭工程車(chē)由島、喉嘰島碼頭工程屬于外海孤島施工，島上區(qū)域狹小且無(wú)淡水與施工用電，不適宜建設(shè)拌和站。故混凝土供應(yīng)只能選擇水上拌和或陸拌水運(yùn)工藝施工。水上拌和成本高，船機(jī)設(shè)備投入大；陸拌水運(yùn)工藝需從蓬萊港運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，直線(xiàn)距離26km，水上運(yùn)輸時(shí)間約5.5小時(shí)，混凝土的緩凝時(shí)間及保坍要求高，需進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的配合比試驗(yàn)。因此解決混凝土的供應(yīng)及質(zhì)量問(wèn)題是控制的重點(diǎn)，也是本文研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

2.課題研究?jī)?nèi)容

2.1方案比選和確定

2.1.1方案一：陸拌水運(yùn)工藝

陸拌水運(yùn)工藝需要解決混凝土的保坍性與緩凝時(shí)間。車(chē)由島距離蓬萊直線(xiàn)距離約26km，滿(mǎn)載自航駁航速約4.5節(jié)，考慮水上運(yùn)輸路線(xiàn)約39.5km，水上運(yùn)輸時(shí)間約5.0小時(shí)，混凝土單次運(yùn)輸方量按200方計(jì)算，拌和、陸運(yùn)、裝船時(shí)間約3.0小時(shí)，卸料按3.5小時(shí)考慮，陸拌水運(yùn)混凝土的保坍與緩凝時(shí)間至少需要11.5小時(shí)。

（1）優(yōu)點(diǎn)：混凝土陸拌采用180拌和站集中供應(yīng)，拌和質(zhì)量與速率可控。

（2）缺點(diǎn)：①混凝土陸拌水運(yùn)可能無(wú)法控制，從拌和站、駁載碼頭、海上運(yùn)輸及澆筑各個(gè)環(huán)節(jié)不可控。②水上運(yùn)輸時(shí)間受車(chē)由島及周邊島嶼養(yǎng)殖作業(yè)影響大，水上運(yùn)距要較測(cè)量距離大很多，穿越登州水道與北長(zhǎng)山水道，運(yùn)輸時(shí)間不可控。③陸拌水運(yùn)工藝，上部現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)也必須加絮凝劑方可保證混凝土運(yùn)輸時(shí)間，費(fèi)用增加，同時(shí)混凝土凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，影響拆模周轉(zhuǎn)。④經(jīng)咨詢(xún)檢測(cè)部門(mén)，陸拌水運(yùn)混凝土的保坍與緩凝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，質(zhì)量不易控制。

2.1.2方案二：采用簡(jiǎn)易拌和船工藝

在1500t自航平板駁上設(shè)置50強(qiáng)制式拌和站，挖掘機(jī)、地泵及布料桿等組成簡(jiǎn)易拌和船，拌和完成后直接通過(guò)地泵及布料桿及進(jìn)行澆筑。

（1）優(yōu)點(diǎn)：①簡(jiǎn)易拌和船進(jìn)行施工，混凝土現(xiàn)場(chǎng)攪拌，質(zhì)量可控。②采用地泵接布料桿工藝節(jié)省了混凝土澆筑時(shí)的方駁吊機(jī)。③砂、石料、水泥的運(yùn)輸可與高山島兼顧，統(tǒng)籌考慮。

（2）缺點(diǎn)：①拌和船上儲(chǔ)料空間有限，需配備運(yùn)輸駁定時(shí)供料，且船上淡水倉(cāng)儲(chǔ)備要足。②船舶避風(fēng)，距離蓬萊港或砣磯港均較遠(yuǎn)，需要提前運(yùn)作，保證船舶安全。

綜合考慮選用簡(jiǎn)易拌和船工藝進(jìn)行水下混凝土的澆注。

2.2工藝流程

施工準(zhǔn)備→船舶甲板加固→拌和站安裝→地泵及布料桿安裝→設(shè)備連接調(diào)試→改造完成

2.3操作要點(diǎn)

2.3.1施工準(zhǔn)備

（1）簡(jiǎn)易攪拌船選用1500t自航平板駁船，其有效倉(cāng)室平面尺寸約47×12m，船上設(shè)置HZS50B強(qiáng)制拌和站一臺(tái)，平面尺寸18.21×10m。

（2）進(jìn)船艙查看船舶的艙室及龍骨情況，確認(rèn)拌和站料斗的甲板開(kāi)倉(cāng)位置，以開(kāi)倉(cāng)位置為中心確認(rèn)拌和站及骨料倉(cāng)的尺寸位置。經(jīng)查看測(cè)量確認(rèn)拌和船立柱間距為1050mm（縱向）×1210mm（橫向），而拌和站骨料倉(cāng)支腿間距為1850mm×2240mm，攪拌樓支腿間距為3000×2100mm，對(duì)比發(fā)現(xiàn)拌和站各支腿的位置基本與船駁龍骨立柱的間距相吻合（20cm范圍內(nèi)）。拌和站布置圖如圖1所示。

按照強(qiáng)制式50B拌和機(jī)廠(chǎng)家設(shè)計(jì)要求，配料機(jī)基礎(chǔ)承載力為15t，拌和主機(jī)基礎(chǔ)承載力為20t，由于簡(jiǎn)易拌和船需要在外海施工，所經(jīng)過(guò)海區(qū)按極端情況考慮，浪高5m、Tθ=12s、θ=25°、Tφ=8s、φm=10°，風(fēng)力10級(jí)風(fēng)壓取0.5kN/m2。

按裝載受力公式計(jì)算

（1）橫搖時(shí)：

（1）料斗倉(cāng)安裝與改造

按照拌和站圖紙（圖4）以在船舶甲板處開(kāi)孔，開(kāi)孔尺寸2200mm×2050mm×1440mm（深）， 開(kāi)孔完成后采用10#槽鋼將料斗倉(cāng)底部進(jìn)行加固（圖2），加固槽鋼頂標(biāo)高控制在-1440mm（從甲板以下），以增強(qiáng)后期料斗倉(cāng)受力。加固完成后采用10mm鋼板按照拌和站設(shè)計(jì)尺寸加工料斗倉(cāng)（圖3），加工完成后將其吊裝至加固好的料斗坑中，安裝時(shí)安排人員在船艙內(nèi)檢查料斗倉(cāng)是否坐實(shí)底部加固槽鋼，確認(rèn)無(wú)誤后并將料斗倉(cāng)與甲板之間滿(mǎn)焊加固。

（2）骨料倉(cāng)安裝與改造

為方便拌和站在船上上料以及考慮拌和船的平衡問(wèn)題，結(jié)合拌和船的尺寸需將拌和站原設(shè)計(jì)的直線(xiàn)布置方式變更為L(zhǎng)形布置。此布置方式需將骨料倉(cāng)軸線(xiàn)位置由料斗坑中心向前平移80cm以解決骨料傳送帶與上料料斗的沖突干擾，并且解決了L形布置上料偏重的問(wèn)題。

骨料倉(cāng)采用整體吊裝的方式，在陸上將骨料倉(cāng)8條支腿焊接在H400型鋼做成的框架上來(lái)解決船舶甲板受力不足的問(wèn)題，焊接完成后將骨料倉(cāng)整體吊裝至拌和船設(shè)計(jì)位置，并將H400型鋼與甲板焊接牢固。

由于骨料倉(cāng)軸線(xiàn)與料斗倉(cāng)中心存在80cm偏差，由于皮帶上料無(wú)法落入料斗中心，所以利用10mm鋼板加工一個(gè)導(dǎo)料槽將骨料倉(cāng)與料斗之間連接。

（3）拌和主機(jī)的安裝與改造

由于拌和主機(jī)原廠(chǎng)家設(shè)計(jì)高度為5.5m（罐車(chē)裝載），考慮到該拌和船采用地泵供應(yīng)以及拌和主機(jī)在拌和船上的穩(wěn)定性，將拌和主機(jī)標(biāo)高定為3m（降低2.5m）。

（4）布料桿的安裝與改造

考慮本工程上部結(jié)構(gòu)胸墻最寬為10m，選用跨距12m布料桿即可滿(mǎn)足要求，布料桿吊裝上船后，將布料桿支架及伸縮支腿采用型鋼及鋼絲繩與船舶甲板、擋板進(jìn)行焊接加固形成整體，提高布料桿穩(wěn)定性。

3.工藝實(shí)施效果

3.1依托工程實(shí)施效果

本工程混凝土澆注采用簡(jiǎn)易拌和船工藝共澆筑混凝土6377方，拌和船共使用4個(gè)月，澆注效率為15～18m3/ h，解決了在外海孤島壞境下的大體積混凝土澆筑問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了混凝土澆注的施工安全、環(huán)保，優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的目標(biāo)。

3.2實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

本工程由于混凝土澆筑方量較少，采用的1500t自航駁作為拌和船載體，船艙尺寸較小，單次裝載混凝土原材料最多只滿(mǎn)足澆筑300方混凝土，且抗風(fēng)浪性能較低，在以后施工中如有類(lèi)似施工應(yīng)選用較大船舶進(jìn)行改造，減少原材料的過(guò)駁次數(shù)。

3.3存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施

3.3.1存在的問(wèn)題

（1）簡(jiǎn)易拌和船采用的地泵備布料桿的澆注工藝，不能澆注C25及以下混凝土（易堵管），本工程共計(jì)32方C25及以下混凝土只能按照C30標(biāo)號(hào)攪拌施工。

（2）骨料倉(cāng)導(dǎo)料槽坡度只有30°，在砂含水量較高的情況下，下料困難，需工人投料，影響施工效率。

3.3.2改進(jìn)措施

（1）在今后施工中，拌和主機(jī)下料口與地泵連接的導(dǎo)料槽應(yīng)加工成活動(dòng)可拆卸的，在低標(biāo)號(hào)混凝土施工時(shí)可采用吊罐施工。

（2）骨料倉(cāng)導(dǎo)料槽坡度應(yīng)在45°以上，才能解決砂下料困難的問(wèn)題，骨料倉(cāng)傳送帶在現(xiàn)有基礎(chǔ)上應(yīng)提高30cm。

（3）在今后改造拌和站時(shí)，要選用船型較大，抗風(fēng)浪性能較好的船舶，盡量避免在風(fēng)浪較大的天氣施工。

4.效益評(píng)估

（1）簡(jiǎn)易拌和船進(jìn)行施工，混凝土現(xiàn)場(chǎng)攪拌，混凝土質(zhì)量可控。

（2）采用地泵接布料桿工藝節(jié)省了混凝土澆筑時(shí)的方駁吊機(jī)，減少了施工成本。

（3）簡(jiǎn)易拌和船將布料桿根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行了改造，解決了布料桿上船施工不穩(wěn)定的問(wèn)題。

（4）本工程改造的簡(jiǎn)易拌和船，解決了混凝土陸拌水運(yùn)從拌和站、駁載碼頭、海上運(yùn)輸及澆注各個(gè)環(huán)節(jié)不可控的問(wèn)題，使本項(xiàng)目能夠順利完工，節(jié)省了大量施工成本。

5.結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明簡(jiǎn)易拌和船的設(shè)計(jì)和改造是非常成功的，對(duì)類(lèi)似工程具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)“簡(jiǎn)易拌和船與地泵及布料桿的組合”為混凝土供應(yīng)困難的外海施工提供了一整套成功的設(shè)計(jì)改造的方法，是傳統(tǒng)水上現(xiàn)澆混凝土技術(shù)的一項(xiàng)重大改進(jìn)，對(duì)提高外?；炷潦┕べ|(zhì)量具有重要意義，同時(shí)具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]江正榮編著.建筑施工計(jì)算手冊(cè)（第二版）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

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