杨房沟水电站高线混凝土拌和系统设计

摘要：杨房沟水电站高线混凝土拌和系统布置在杨房沟左侧山体开挖形成的台地上，距坝址约500m，场地十分狭窄、设计难度大。针对这一特点，因地制宜，对系统平面布置、工艺流程、设备配置、辅助设置等进行设计优化，不仅节省投资，还提高施工速度、降低安全风险，为以后类似工程设计提供参考。

关键词：杨房沟水电站;高线混凝土;拌和系统;平面工艺  设计优化

1 工程概况

杨房沟水电站高线混凝土拌和系统主要承担大坝、水垫塘、二道坝等工程约130万m3混凝土的生产任务，其中预冷混凝土约90万m3，常温混凝土约40万m3。常温混凝土按照高峰期生产强度14万m3/月进行设计。预冷混凝土按照高峰期生产强度10万m3/月，出机口温度≤9℃设计。

2 投标阶段平面布置

高线混凝土拌和系统主要建筑物布置于杨房沟左侧开挖形成的EL2090m台地上，主要车间有拌和楼、胶凝材料储运系统、压缩空气系统、外加剂储运系统、制冷系统、供排水及废水处理系统、电气系统等子系统组成;混凝土成品骨料储运系统布置在EL2123m地下硐室中。

3 实施阶段平面优化调整

进入实施阶段，根据业主检测中心提供高线混凝土拌和系统边坡变形观测数据显示，边坡变形较大，处于不稳定状态。为避免地下成品料场开挖对山体造成进一步扰动，保持边坡稳定，我部建议将地下成品料场移出，改为骨料罐结构形式设置在EL2090m开挖形成的台地上。监理、业主同意其移出方案。

高线混凝土拌和系统场地前面、右侧毗邻杨房沟、左侧紧挨卡杨交通大桥、后侧紧靠开挖形成的高边坡，场地十分狭窄，设计和施工难度较大，为解决场地狭窄，满足系统布置，主要采取如下系列工程措施：

3.1 前期多次深入现场勘测，充分了解现场实际情况，组织专家、经验丰富的设计和运行管理人员对系统平面和工艺进行研究、讨论，结合监理、业主意见，经过反复论证，最终形成实施阶段的布置，确保了系统可靠性、安全性、经济性。

3.2 一期开挖留下的锐角山体与主山体连接不紧密，将其开挖形成平台对主山体稳定性破坏较小，挖除一期形成的锐角山体形成平台布置二次筛分车间、清水池、调节池，在沟体侧设置9m高钢筋石笼挡墙并回填石渣形成吊车检修道路及平台，确保二次筛分车间检修便捷及畅通。

3.3 根据临沟侧边坡地形、地质情况，结合边坡的高度、相应范围内建筑物的重要性，因地制宜设置混凝土衡重式挡墙、混凝土重力式挡墙并回填洞渣，形成EL2090m扩大平台，在平台基础上布置一次风冷车间及冷却塔、一次风冷料仓、1#配电房等建筑物;为节约成本并考虑支撑结构物自身重量，在临沟边坡部位采用“锚杆基础+钢管柱+钢平台”的结构形式布置一次风冷平台，在钢结构平台上设置风机等制冷相关设备设施;在临沟边坡部位还采取了“锚筋桩独立基础+混凝土框架结构柱、梁、版”的结构形式布置压滤车间、污泥池、泵房、加藥车间及DH高效污水净化器等建筑物。

3.4 为节约成本、方便安装及检修，位于临沟边坡上的至拌和楼的胶带机设置为双层双向结构，即一条钢结构桁架上设置4条胶带机。

3.5 一次风冷车间冷缺塔布置在一次风冷车间的顶部。为防止冷却塔冷却水溢流到一次风冷车间屋顶后渗漏，屋顶采用防水结构形式，确保一次风冷车间运行安全。

3.6 因一次风冷车间处场地限制，1#配电房设置为两层楼结构形式，满足电气设施布置。

3.7 2#配电房及空压机车间设置为两层楼结构形式，第一层设置空压机车间，第二层设置2#配电房。为防止空压机运行的振动及散热对二楼电气设施的影响，一层采用半封闭结构形式方便散热并采用振动小的空压机。

3.8 外加剂车间设置成两层楼结构形式，一楼主要为化液池及外加剂堆放场，二楼主要为储液池，一楼化液池中溶解均匀、合格的外加剂经化学泵抽至二楼储液池，混凝土生产时储液池中外加剂溶液经化学泵抽至拌和楼外加剂储液桶。

3.9 因胶凝材料罐处场地狭窄，选用占地面积小，集成化程度高的风冷式空压机，确保供风系统布置要求满足设计。

3.10 二次制冷车间冷却塔布置在上楼胶带机正下方，为防止胶带机运输中成品骨料掉落在冷却塔上，造成冷却塔损坏及冷却循环水不被骨料污染，在冷却塔上方搭设钢结构遮蔽棚。

3.11 骨料罐紧靠高边坡设置，尽量避免骨料受到日照，降低骨料温度。

经优化调整后的高线混凝土拌和系统平面布置见图1。

4 系统工艺流程设计

系统生产工艺应成熟、适用、可靠，并保证满足合同所有混凝土的质量要求，生产运行功能必须与合同需要相适应，设备配置能保证在整个生产期内安全可靠地运行。高线混凝土拌和系统由各子系统组成，各个子系统根据生产进度相互联系相互配合，最终生产出合格的混凝土。各子系统工艺设计如下：

4.1 拌和楼，配置两座HL320-2S4500强制式拌和楼，单台铭牌生产能力320m?/h，可以满足同时生产多级配、多种类的混凝土生产需要。

4.2 骨料运输、储存、筛分系统，骨料由上铺子沟砂石加工系统提供，经明线胶带机、长距离硐室胶带机输送并电子皮带秤衡量后，输送到高线混凝土拌和系统的2090m高程布置的6个直径12m，高25m骨料罐分级储存。

粗、细骨料罐分开布置，骨料罐底采用二条胶带机出料。为了控制筛分混合比，粗骨料仓下面设惯性振动给料机放料，振动给料机由变频器提供可变频率电源，计算机根据一次风冷调节料仓的料位，控制各种骨料的给料量，自动调整混合料的最优配比。

为了控制混凝土成品骨料的质量，改善粗骨料性能，减少骨料逊径量，设置二次冲洗筛分车间。按比例混合放料后的粗骨料，经廊道底部胶带机出料，把粗骨料输送至高程2090m的筛分车间进行二次冲洗分级，一阶冲洗筛分配2台2YKR2460型圆振动筛分机，二阶筛分配2台3YKR2460型圆振动筛分机。一阶筛分选用双层筛，把骨料分成80～150mm、5～80mm的两种骨料。一阶筛分出80～150mm骨料，二阶筛分出40～80mm、20～40mm、5～20mm骨料，通过胶带机把四种粗骨料送入一次风冷调节料仓。

一阶筛分圆振动筛分机下面设FC12螺旋洗砂机，一阶筛分筛剔除的<5mm的弃料经过螺旋洗砂机提砂后和二阶筛分筛剔除的<5mm的弃料通过胶带机最终进入弃料仓，由汽车定期运走。

根据拌和楼设备配置要求，每座拌和楼骨料上料采用两条胶带机，粗细骨料分开运输。细骨料料罐底部配置2条胶带机，分别向两座拌和楼供应细骨料;地面风冷料仓底部设置两条胶带机，风冷之后的粗骨料通过两条胶带机分别运输至两座拌和楼储存使用。受施工场地的限制，上楼胶带机C3/S4，C8/S5，C7/S8，C4/S9胶带机采用双层双向布置，即一榀桁架上同时设置4条胶带机。

4.3 地面一次风冷料仓设计，系统一次风冷料仓设置储存特大石、大石、中石和小石仓各两个，分别对应2座拌和楼。风冷料仓对骨料进行储存和风冷，料仓底部布置两条胶带机分别向两座拌和楼供料。单个料仓断面长×宽×高为4m×5.6m×12.5m，一次风冷调节料仓和拌和楼中的特大石仓和大石仓，为防止骨料破碎逊径，都设有缓降器。

4.4 压缩空气系统设计，压缩空气站布置在高程2090m平台，供气力输送水泥、粉煤灰及拌和楼等所需压缩空气，配备3台40m?/min、2台20m?/min集成化程度高的空气冷却式空压机。

4.5 胶凝材料储运系统设计，储罐布置在2090m平台，水泥储料设置4个直径为10m，储量为1500t的钢制筒仓罐，粉煤灰储料设置2个直径为10m，储量为1000t的钢制筒仓罐，胶凝材料储量满足大坝混凝土浇筑高峰月7天的用量。

4.6 外加剂储运系统设计，按照同时满足使用3种外加剂设计。储液池满足高峰期3天的用量。

4.7 系统废水处理设计，废水处理系统采用“机械预处理”+“高效污水净化器”+“机械压滤脱水”的生产工艺，处理后回收循环利用，废水处理系统处理量160m3/h，回收量120m3/h。

4.8 制冷系统设计，制冷系统采用“一次風冷+片冰+冷水+二次风冷”技术，制冷系统总装机容量为700×104kcal/h（标准工况，下同），其中一次风冷350×104kcal/h，二次风冷150×104kcal/h，片冰及冷水200×104kcal/h。

5 经验与建议

高线混凝土拌和系统设计、施工难度较大，经过项目部不懈努力，系统已成功运行，在系统设计、建设及运行中有如下经验、建议：（1）大型混凝土拌和系统在场地狭窄、平面面积不能满足系统布置要求时，尽量向空间拓展，以空间换平面。（2）选用集成化程度高、性能稳定、占地面积小的设备。（3）充分利用地形、地质，考虑工艺、功能，本着安全、经济原则，因地制宜将重要的结构布置在基础承载力大的位置，次要的结构布置在基础承载力小的位置。（4）拌和楼冲洗搅拌罐的废水与二次筛分车间冲洗骨料的废水分开设置，避免因冲洗搅拌罐费水中含有外加剂及水泥成分的废水与DH高效污水净化器中的速凝剂、助凝剂发生化学反应，导致废水处理能力降低。（5）高线混凝土拌和系统位于高山峡谷之中，胶带机运输、二次筛分车间生产、空压机运行、氨压机等运行中产生的噪音大且不易扩散，噪音分贝值远大于规范规定，给现场运行人员生理、心里带来不同程度的损害。为此，在设计时尽量考虑降低噪音的措施及设置，给运行人员营造舒适的工作环境。

6 结语

杨房沟水电站高线混凝土拌和系统于2018年12月底正式投产以来，截止到2020年5月已拌制合格混凝土约96万m3。系统场地十分狭窄，充分利用地形、空间，通过系列工程措施，做到布置紧凑、同时留出足够平面位置满足大型运输设备运行及检修， 生产能力、混凝土温度控制指标参数均满足设计要求，可为其他类似工程设计提供参考。

参考文献：

[1]《水工砼施工规范》DL/T 5144-2015

[2]《水利水电工程施工组织设计手册第四册》

[3]杨房沟水电站设计施工总承包合同文件

作者简介：陈前仕（1973～），男，四川平昌人，本科学历，工程师、一级建造师，中国水利水电第七工程局有限公司职工，从事水利水电施工技术管理工作。