乌东德地下电站主厂房梭式布料机浇筑技术

宋海杰，陈孝天，张红曾，涂文亮，张传虎

(1. 中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司，湖北 宜昌 443002；2. 中国葛洲坝集团国际工程有限公司，北京 100020)

0 引言

随着我国水电工程的不断开发，水电开发重心逐步偏向西南地区。我国西南地区地形地貌复杂，河谷狭窄，水电站大坝通常选择拱坝，并在两岸山体内开挖大型洞室群布置引水发电机组。大型地下电站一般以主厂房为核心部位，厂房混凝土施工通常具有结构复杂、施工难度大、工期紧、质量要求高和各专业相互干扰大等特点。采用传统的泵机、溜管、溜筒、拐臂布料机等方法入仓经常难以满足施工进度和质量要求[1]，故亟需研究一种更适合大型地下厂房混凝土施工的浇筑技术。国内外采用梭式布料机浇筑混凝土早有先例，但尚未有专门针对厂房混凝土施工的成熟浇筑技术。

传统梭式布料机浇筑常态或低坍落度混凝土时易出现供料不连续等问题[2]，也难以适应主厂房的复杂结构特点。乌东德左岸地下电站主厂房尺寸为333.0 m×30.5 m×89.0 m(长×宽×高)，共布置有6台机组(编号1#～6#)，混凝土方量约25万m3，结构复杂、施工难度大、工期紧。依托乌东德左岸地下电站主厂房混凝土施工，施工单位采用了梭式布料机浇筑技术，并通过对梭式布料机的结构型式、施工布置、性能参数、配套设施、使用方法等进一步研究和改进[3]，形成了一套成熟的主厂房梭式布料机混凝土浇筑施工技术，保证了施工安全，提高了施工质量，加快了施工进度。

1 梭式布料机设备布置与施工流程

1.1 设备布置与施工流程

乌东德左岸电站主厂房梭式布料机立面布置如图1所示。通过厂房结构的研究，确定了最优的布置方案，厂房内共布置3套梭式布料机(含供料皮带和上料皮带)和6根立柱。立柱为固定式，布置在1#～6#机组隔墩，梭式布料机和供料皮带能够在任意立柱间倒换。将受料斗和供料皮带布置在2#、4#和6#母线洞，解决了混凝土与其他专业施工之间干扰较大等问题。

图1 乌东德左岸电站主厂房梭式布料机立面布置图

根据设计图纸首先在主厂房基窝的岩墩上安装立柱和梭式布料机，在母线洞和主变室安装供料皮带和受料斗，然后安装上料皮带形成完整的供料浇筑系统。根据施工安排，首先浇筑1#、3#和5#机组，施工完成后，将上料皮带和梭式布料机拆除，转移到2#、4#和6#机组继续浇筑。每个机组浇筑时，随着混凝土仓面的升高，逐步接长立柱，确保梭式布料机下料口与混凝土面保持合适距离，防止骨料分离。梭式布料机浇筑施工流程如图2所示。

图2 梭式布料机浇筑施工流程图

2 设备安装

2.1 立柱安装

梭式布料机立柱共6根，布置在1#～6#机组隔墩上。立柱内部设有垂直溜管，并根据需要加装缓冲器。立柱直接浇筑在混凝土内，不进行拆除。立柱底部设基座和锚杆进行锚固，基座由竖向钢管、横向连接钢管、钢锚板和锚筋组成。先施工锚杆，经检测合格后再焊接上部锚板和钢管基座。

基座施工完成后，开始安装立柱。立柱为标准节形式，每榀重量733.4 kg，长度为3 m，当上料皮带与梭式布料机的落差较大时，连接立柱内部设有缓降装置。初次安装时布料杆处于低位，回转下方不含标准节，回转上方标准节为7节，其中2#、4#和6#梭式布料机立柱，需增加一节3.9 m节非标节，满足同时使用同一供料皮带的要求。厂房160 t桥机的起吊高度为13.9 m，能够一次满足4节标准节吊装，或3节标准节加1节非标节的整体吊装。首次安装后需控制立柱垂直度，垂直度为H/1000(H为立柱高度)，且不大于10 mm，调整完成后用缆内绳固定。随着浇筑上升，梭式布料机随之上升，进行第二次立柱安装，安装完成后调整立柱垂直度，再次用缆内绳固定。

2.2 梭式布料机安装

梭式布料机主要由基本框架、伸缩桁架、回转支撑、支座、受料斗、挡料槽、混凝土刮刀、象鼻溜管、空段清扫器和上下回转盘组成，主要构件的尺寸和重量如表1所示。

表1 梭式布料机主要构件参数表

梭式布料机的驱动系统包括皮带正反转电动滚筒、皮带伸缩减速电机、回转布料减速电机和电控箱。由于梭式布料机零部件较多，结构较复杂，是整个供料系统的核心部件，为减少高空作业，梭式布料机安装在主安装场平台上组装并调试，调试完成后整体吊装到立柱上。调整梭式布料机上部回转座，水平度为L/1000(L为梭式布料机长度)，且不大于5 mm。调整完成后固定梭式布料机头尾部，然后安装梭式布料机上端立柱。

梭式布料机具体安装顺序为：梭式布料机伸缩桁架连接→梭式布料机驱动装置→安装尾部张紧装置→安装梭式布料机上下托辊→安装梭式布料机的输送带→安装头尾清扫器、头尾挡料装置及其他辅助装饰→梭式布料机整体吊装→电气连接安装→整体吊装。

梭式布料机每次抬升操作流程为：拆除电气→上料皮带整体拆除→上部立柱拆除→梭式布料机拆除→立柱或支架拆除→下部立柱安装→梭式布料机安装→上部立柱安装→上料皮带整体安装→电器连接。

该系统中，梭式布料机臂长22 m，能够伸缩和359°旋转，不需桥机辅助，使用简单灵活，干扰小，浇筑基本无盲区。梭式布料机架设在立柱上，距仓面高度一般为3.0 m。立柱为标准节(长3.0 m)，随混凝土浇筑不断接长，并抬升梭式布料机高度，解决混凝土浇筑困难的问题。

2.3 受料斗、供料皮带安装

受料斗和供料皮带布置在2#、4#和6#母线洞，如图3所示。受料斗的作用为接受自卸汽车运输来的混凝土料和对输送系统的料流进行控制，布置在母线洞口处，料斗容积为12 m3；料斗出口设置弧形门控制料流，弧形门的开启由液压推杆控制。为了便于料斗的运输，结合母线洞的空间，料斗设计为三部分的拼装式，最大单件高度为5.97 m。料斗出口带有导料槽，将混凝土料从料斗导至母线洞供料皮带，导料槽的倾角为47°。受料斗重量5.09 t，外形尺寸为3.6 m×3.1 m×5.91 m，采用25 t汽车吊吊装，吊装时工况参数选用基本臂长、幅度8 m，吊装能力为9.6 t，满足安全要求。

图3 乌东德左岸电站主厂房梭式布料机平面布置图

母线洞供料皮带由12个立柱(LZ1～LZ12)和皮带机组成，LZ1的外形尺寸为1.44 m×0.95 m× 1.369 6 m，LZ12的 外 形 尺寸为1.5 m×1.45 m×4.17 m。各个立柱重量为316.6～950.6 kg。母线洞皮带输送机含立柱总重为10.04 t。皮带输送机由电动滚筒(重量为476 kg)、机头架、挡料罩、5个中间支架、机尾架以及相应推托辊、输送带(重量为554.8 kg)组成。

母线洞供料皮带的作用是将混凝土料输送出母线洞到上料皮带，其安装一般顺序为：安装皮带机立柱→按安装图装配皮带机的主体→皮带机驱动装置→安装尾部张紧装置→安装皮带机的输送带→安装头尾清扫器、头尾部挡料装置、接料斗及其他辅助装置→安装皮带机固定装置。采用移动式桅杆式吊车和电动葫芦配合安装。

2.4 上料皮带安装

上料皮带机采用整体式吊装的方法安装，安装顺序为：整体式驱动装置→装配尾部节总成→装配头部节总成→装配标准节总成→焊接加强板→按提供的安装图合成皮带机主体→安装皮带机的输送带→安装空段清扫器、头部清扫器、挡料罩、接料斗、安全控制类电气元件等部件→整体吊装。上料皮带长度为28.2 m，重量为7.3 t，采取整体式安装，吊装方式与梭式布料机相似。该系统共布置3条上料皮带，根据浇筑需要，可在任意机组间倒换，以实现联合调度，节省施工成本。倒换时，将上料皮带整体拆除转移至其他机组。

3 混凝土浇筑

自卸车或搅拌车将混凝土输送到12m3液压弧门受料斗，通过液压弧门控制下料速度，混凝土通过母线洞皮带机输送到上料皮带机，上料皮带机头部下方设有立柱，为了防止高差过大产生骨料分离，在立柱溜管中间设置缓冲装置，混凝土通过缓冲后落入梭式布料机，由梭式布料机在仓内进行布料。单条供料皮带能够给两条上料皮带供料，上料皮带能够与梭式布料机一同拆除转移至任意机组。通过合理安排备仓与浇筑，实现流水作业。与常规方法相比，所采用的供料皮带、上料皮带、梭式布料机等均能够运输三级配常态混凝土，系统运输效率高(设计速度为120 m3/h)、施工干扰小、骨料分离少、安全可靠，解决了厂房混凝土浇筑强度大、质量要求高的问题。

4 结语

本文依托乌东德左岸地下电站主厂房混凝土浇筑施工，在原有基础上对梭式布料机的施工工艺、方法进行了优化和改进。梭式布料机系统能够独立布置和运行，施工干扰小，大幅降低了混凝土施工与金结安装的干扰，下料强度大。

与常规方法浇筑泵送混凝土相比，梭式布料机可以浇筑三级配常态混凝土，减少水泥用量，从而降低水化热和混凝土开裂内险，而且能够节约施工成本，保证主厂房混凝土施工进度和浇筑质量。同时，通过合理规划仓位浇筑和联合调度，实现了用3台梭式布料机浇筑6台机组，降低了设备资源的投入。本文研究得到的主厂房梭式布料机浇筑技术已经推广应用于乌东德右岸主厂房及白鹤滩地下电站厂房的混凝土施工中。