简易拌和船的设计与改造

李洪滨 姜明佐

摘 要：本文结合长岛县无居民海岛工程上部结构施工，对混凝土供应的工艺进行了分析。由于该工程施工地点属于外海孤岛，且施工场地狭小无法建立拌和站，最终决定采用简易拌和船配地泵及布料杆的工艺，解决了混凝土供应及质量控制的难题，通过一系列安全、质量保证措施，简易拌和船的设计与改造达到了预期效果。

关键词：简易拌和船 混凝土供应 布料杆

1.引言

长岛县无居民海岛码头工程车由岛、喉叽岛码头工程属于外海孤岛施工，岛上区域狭小且无淡水与施工用电，不适宜建设拌和站。故混凝土供应只能选择水上拌和或陆拌水运工艺施工。水上拌和成本高，船机设备投入大；陆拌水运工艺需从蓬莱港运输到现场，直线距离26km，水上运输时间约5.5小时，混凝土的缓凝时间及保坍要求高，需进行专门的配合比试验。因此解决混凝土的供应及质量问题是控制的重点，也是本文研究的重点内容。

2.课题研究内容

2.1方案比选和确定

2.1.1方案一：陆拌水运工艺

陆拌水运工艺需要解决混凝土的保坍性与缓凝时间。车由岛距离蓬莱直线距离约26km，满载自航驳航速约4.5节，考虑水上运输路线约39.5km，水上运输时间约5.0小时，混凝土单次运输方量按200方计算，拌和、陆运、装船时间约3.0小时，卸料按3.5小时考虑，陆拌水运混凝土的保坍与缓凝时间至少需要11.5小时。

（1）优点：混凝土陆拌采用180拌和站集中供应，拌和质量与速率可控。

（2）缺点：①混凝土陆拌水运可能无法控制，从拌和站、驳载码头、海上运输及浇筑各个环节不可控。②水上运输时间受车由岛及周边岛屿养殖作业影响大，水上运距要较测量距离大很多，穿越登州水道与北长山水道，运输时间不可控。③陆拌水运工艺，上部现浇结构也必须加絮凝剂方可保证混凝土运输时间，费用增加，同时混凝土凝结时间长，影响拆模周转。④经咨询检测部门，陆拌水运混凝土的保坍与缓凝时间过长，质量不易控制。

2.1.2方案二：采用简易拌和船工艺

在1500t自航平板驳上设置50强制式拌和站，挖掘机、地泵及布料杆等组成简易拌和船，拌和完成后直接通过地泵及布料杆及进行浇筑。

（1）优点：①简易拌和船进行施工，混凝土现场搅拌，质量可控。②采用地泵接布料杆工艺节省了混凝土浇筑时的方驳吊机。③砂、石料、水泥的运输可与高山岛兼顾，统筹考虑。

（2）缺点：①拌和船上储料空间有限，需配备运输驳定时供料，且船上淡水仓储备要足。②船舶避风，距离蓬莱港或砣矶港均较远，需要提前运作，保证船舶安全。

综合考虑选用简易拌和船工艺进行水下混凝土的浇注。

2.2工艺流程

施工准备→船舶甲板加固→拌和站安装→地泵及布料杆安装→设备连接调试→改造完成

2.3操作要点

2.3.1施工准备

（1）簡易搅拌船选用1500t自航平板驳船，其有效仓室平面尺寸约47×12m，船上设置HZS50B强制拌和站一台，平面尺寸18.21×10m。

（2）进船舱查看船舶的舱室及龙骨情况，确认拌和站料斗的甲板开仓位置，以开仓位置为中心确认拌和站及骨料仓的尺寸位置。经查看测量确认拌和船立柱间距为1050mm（纵向）×1210mm（横向），而拌和站骨料仓支腿间距为1850mm×2240mm，搅拌楼支腿间距为3000×2100mm，对比发现拌和站各支腿的位置基本与船驳龙骨立柱的间距相吻合（20cm范围内）。拌和站布置图如图1所示。

按照强制式50B拌和机厂家设计要求，配料机基础承载力为15t，拌和主机基础承载力为20t，由于简易拌和船需要在外海施工，所经过海区按极端情况考虑，浪高5m、Tθ=12s、θ=25°、Tφ=8s、φm=10°，风力10级风压取0.5kN/m2。

按装载受力公式计算

（1）横摇时：

（1）料斗仓安装与改造

按照拌和站图纸（图4）以在船舶甲板处开孔，开孔尺寸2200mm×2050mm×1440mm（深）， 开孔完成后采用10#槽钢将料斗仓底部进行加固（图2），加固槽钢顶标高控制在-1440mm（从甲板以下），以增强后期料斗仓受力。加固完成后采用10mm钢板按照拌和站设计尺寸加工料斗仓（图3），加工完成后将其吊装至加固好的料斗坑中，安装时安排人员在船舱内检查料斗仓是否坐实底部加固槽钢，确认无误后并将料斗仓与甲板之间满焊加固。

（2）骨料仓安装与改造

为方便拌和站在船上上料以及考虑拌和船的平衡问题，结合拌和船的尺寸需将拌和站原设计的直线布置方式变更为L形布置。此布置方式需将骨料仓轴线位置由料斗坑中心向前平移80cm以解决骨料传送带与上料料斗的冲突干扰，并且解决了L形布置上料偏重的问题。

骨料仓采用整体吊装的方式，在陆上将骨料仓8条支腿焊接在H400型钢做成的框架上来解决船舶甲板受力不足的问题，焊接完成后将骨料仓整体吊装至拌和船设计位置，并将H400型钢与甲板焊接牢固。

由于骨料仓轴线与料斗仓中心存在80cm偏差，由于皮带上料无法落入料斗中心，所以利用10mm钢板加工一个导料槽将骨料仓与料斗之间连接。

（3）拌和主机的安装与改造

由于拌和主机原厂家设计高度为5.5m（罐车装载），考虑到该拌和船采用地泵供应以及拌和主机在拌和船上的稳定性，将拌和主机标高定为3m（降低2.5m）。

（4）布料杆的安装与改造

考虑本工程上部结构胸墙最宽为10m，选用跨距12m布料杆即可满足要求，布料杆吊装上船后，将布料杆支架及伸缩支腿采用型钢及钢丝绳与船舶甲板、挡板进行焊接加固形成整体，提高布料杆稳定性。

3.工艺实施效果

3.1依托工程实施效果

本工程混凝土浇注采用简易拌和船工艺共浇筑混凝土6377方，拌和船共使用4个月，浇注效率为15～18m3/ h，解决了在外海孤岛坏境下的大体积混凝土浇筑问题，实现了混凝土浇注的施工安全、环保，优质、高效、低耗的目标。

3.2实践中的经验与教训

本工程由于混凝土浇筑方量较少，采用的1500t自航驳作为拌和船载体，船舱尺寸较小，单次装载混凝土原材料最多只满足浇筑300方混凝土，且抗风浪性能较低，在以后施工中如有类似施工应选用较大船舶进行改造，减少原材料的过驳次数。

3.3存在的问题及改进措施

3.3.1存在的問题

（1）简易拌和船采用的地泵备布料杆的浇注工艺，不能浇注C25及以下混凝土（易堵管），本工程共计32方C25及以下混凝土只能按照C30标号搅拌施工。

（2）骨料仓导料槽坡度只有30°，在砂含水量较高的情况下，下料困难，需工人投料，影响施工效率。

3.3.2改进措施

（1）在今后施工中，拌和主机下料口与地泵连接的导料槽应加工成活动可拆卸的，在低标号混凝土施工时可采用吊罐施工。

（2）骨料仓导料槽坡度应在45°以上，才能解决砂下料困难的问题，骨料仓传送带在现有基础上应提高30cm。

（3）在今后改造拌和站时，要选用船型较大，抗风浪性能较好的船舶，尽量避免在风浪较大的天气施工。

4.效益评估

（1）简易拌和船进行施工，混凝土现场搅拌，混凝土质量可控。

（2）采用地泵接布料杆工艺节省了混凝土浇筑时的方驳吊机，减少了施工成本。

（3）简易拌和船将布料杆根据项目特点进行了改造，解决了布料杆上船施工不稳定的问题。

（4）本工程改造的简易拌和船，解决了混凝土陆拌水运从拌和站、驳载码头、海上运输及浇注各个环节不可控的问题，使本项目能够顺利完工，节省了大量施工成本。

5.结语

实践证明简易拌和船的设计和改造是非常成功的，对类似工程具有较高的推广应用价值。同时“简易拌和船与地泵及布料杆的组合”为混凝土供应困难的外海施工提供了一整套成功的设计改造的方法，是传统水上现浇混凝土技术的一项重大改进，对提高外海混凝土施工质量具有重要意义，同时具有巨大的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]江正荣编著.建筑施工计算手册（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2007.

[2]交通部第一航务工程局编.港口工程施工手册.北京：人民交通出版社，1994.