布料机与皮带机在电站进水口混凝土施工中的应用

李培丰 赵 斌

(中国水利水电建设工程咨询北京有限公司，北京 100024)

1 工程概况

双江口水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州马尔康市、金川县境内，是大渡河流域水电梯级开发的上游控制性水库工程，上距马尔康市约46km，下距金川县城约45km。

坝址位于大渡河上源河流足木足河与绰斯甲河汇合口以下约2km处，控制流域面积约39330km2，多年平均流量502m3/s。电站的开发任务主要为发电，采用坝式开发，水库正常蓄水位2500m，总库容28.97亿m3，调节库容19.17亿m3。电站装机容量2000MW，多年平均发电量77.07亿kW·h。

双江口水电站工程枢纽主要建筑物为1级，次要建筑物为3级。枢纽工程由拦河大坝、泄洪建筑物、引水发电系统等组成。引水发电系统布置于左岸，发电厂房采用地下式，厂内安装4台立轴混流式水轮发电机组，采用“单机单管供水”及“两机一室一洞”的布置格局，包括进水口、压力管道、主厂房、副厂房、主变室、出线场、尾水调压室、尾水隧洞及尾水塔等建筑物。

电站进水口布置在左岸岸边，人工开挖后布置4台机组所需的进水口，进水口为塔式结构。进水塔呈“一”字线并排布置，前缘总宽度112.6m，塔体顺水流向长33.7m，塔体前缘开挖高程2397m，塔基开挖高程2395m，进水塔底板高程2400m，塔顶高程2508m，塔总高113m，内设拦污栅、检修闸门、工作闸门、通气孔，顶部设有储门槽、储栅槽、电缆沟、配电房等，闸墩之间布置有横撑304根、纵撑120根；塔身背后回填混凝土，回填高程2420～2455m，1号进水塔后设有一座宽8m的交通桥与15号公路相连，电站进水塔后为20m长的渐变段与压力管道相连。

进水塔塔身混凝土方量约29万m3、背后回填约4万m3，混凝土浇筑工程量总计约33.5万m3，钢筋制安约1.78万t，金属结构预埋约500t，固结灌浆2065m。

2 投标混凝土浇筑方法

投标时混凝土浇筑方法：拟布置一台K80/115型塔机和一台C7050型塔机作为进水口施工阶段垂直运输的主要设备。

2.1 混凝土浇筑施工

进水塔底板长112.6m，宽33.7m，厚5.0m，按结构和永久分缝位置，分成4块。根据招标文件和施工规范要求，结合强弱约束区对分层高度的限制，底板分3层浇筑，第①、③层层高均为1.5m，第②层层高为2.0m。底板混凝土采用分块跳仓浇筑。在完成第②层浇筑后穿插进行底板固结灌浆。

进水塔底板采用自卸汽车配合塔机进行浇筑，进水塔底板最大单仓面积为964m2，底板混凝土采用台阶法浇筑，分3～4个台阶浇筑，台阶高度为50cm，入仓强度最低为28.6m3/h，采用2台塔机共同浇筑入仓。

2.2 进水塔塔身混凝土施工

进水塔塔身高113m，顺水流方向分为拦污栅、进水闸段和墙后回填段，按结构和永久分缝位置将进水塔和墙后回填段分成8块。根据招标文件和施工规范要求，进水口塔身分为61层，墙后回填段分为14层。

进水塔混凝土采用自卸汽车运输，2台塔机吊3～6m3罐垂直入仓，由于塔身高度较高，前期2台塔机均布置在进水口前沿的2397m高程平台，后期待墙后回填混凝土浇筑完成后，将一台K80/115塔机布置在墙后2455m高程回填混凝土上。

2.3 纵横撑施工

拦污栅闸和主塔体之间采用隔墙和纵撑连接，纵横撑断面尺寸较小，纵撑断面尺寸为1.5m×1.5m，横撑断面尺寸为0.8m×1.5m，共八排(见图1)。纵、横撑的浇筑采用满堂脚手架支撑散装组合模板，混凝土采用塔机吊运，直接入仓。

图1 进水口布置

3 实际混凝土浇筑方法

通过进水口结构分析和现场实际施工条件勘察，进水口处于左岸边坡，塔机安装后操控室及横杆高度分别位于2455m高程、2510m高程，经现场实际气象资料分析，全年进水口外侧风力达6级以上的占比约为一半以上，根据塔机运行安全规定，当风力达到6级及以上时将自动断电，无法正常使用。同时结合已建成投运水电站施工布置和施工单位在建工程施工布置经验，经过专题讨论，同意将招标阶段的混凝土施工垂直运输机械布置调整为布料机+皮带机布置方式。

3.1 进水口上游测布置塔机

在进水口上游测布置1台K80/115型塔机主要负责模板、钢筋吊装和打杂等工作，同时负责2475m高程以下少量盲区混凝土浇筑和2475m高程以上布料机施工盲区的进水口混凝土浇筑。塔吊布置分两个阶段进行。

第1阶段布置在进水口拦污栅上游侧2397m高程平台上，将进水口混凝土浇筑到2455m回填混凝土设计高程。

第2阶段将塔吊拆装到进水口2455m高程回填混凝土平台上，将进水口混凝土浇筑到2508m设计高程。

由于塔吊单件重量较大，起吊高度又高，进水口结构复杂，不能从2397m高程直接拆装到进水口2455m高程回填混凝土顶面平台上，同时现场没有其他的施工道路通到进水口2455m高程回填混凝土顶面平台。通过进水口结构分析和现场施工道路情况研究分析，塔吊拆装布置方法如下：

在进水口右侧外泄洪洞竖井2475m高程平台到2440m高程平台6号水池施工道路之间修一条支路通道至进水口右侧开挖边坡，这条支路简称塔吊拆装运输道路。

在进水口右侧开挖边坡到进水口右侧2455m高程回填混凝土平台之间的空间，布置一座承载力为30tf的贝雷桥进行连接。

布置1台150t履带吊、1台25t汽车吊负责塔吊拆装，布置1台100t平板拖车负责水平运输。

在进水口底板由150t履带吊和25t汽车吊负责拆除，100t平板拖车运输路径为：进水口→25-3号路→25号路→塔吊拆装运输道路→贝雷桥→进水口2455m高程塔吊安装平台。其后，150t履带吊和25t汽车吊重新布置在进水口右侧2455m高程回填混凝土平台上进行塔吊安装。

3.2 进水口结构内布置混凝土仓面悬臂双向皮带布料机

在进水口结构内布置3台SHC25型混凝土仓面悬臂双向皮带布料机(单台布料机覆盖半径R=25m)负责整个进水口4台机组混凝土浇筑垂直运输，布料机单月浇筑强度约3万m3。单台布料机最大生产能力为120m3/h，结合双江口水电站进水口结构和现场实际情况布料机生产能力可在80～100m3/h。布料机为固定悬臂结构，立柱标准节L=12m，随浇筑部位上升可加高立柱满足仓位上升要求。

3.3 浇筑部位外布置皮带机供料线

皮带机供料线负责为仓内布料机供料。为满足布料机供料要求和皮带机输送要求，皮带机供料线需要始终高于布料机，需要不断变换位置，分为两个阶段进行皮带机供料的布置来满足供料要求。

4 施工布置

根据进水口施工总高度，结合现场实际地形情况，布料机分3阶段供料。

4.1 第1阶段供料线布置方式

将进水口2397m高程平台3号拌和系统拌和楼出料口作为受料平台，在上游侧2397m高程布置一条从拌和系统受料斗到进水口仓内B2布料机，由3条皮带机组成的供料线，皮带机立柱布置在2397m高程上(见图2)。混凝土由3号拌和系统生产，直接进入在上游侧2397m高程布置的皮带机供料线，供料线将混凝土从拌和系统受料斗输送到仓内B2皮带机，再由B2皮带机将混凝土转料至B1及B3布料机，完成进水塔2395～2420m高程混凝土浇筑施工，浇筑混凝土约6.9万m3。

图2 第1阶段布料机与皮带机布置

4.2 第2阶段供料线布置方式

在进水口下游2455m高程平台外布置受料平台，从受料平台到进水口仓内B2布料机受料斗布置由一条皮带机组成的供料线。供料线立柱在进水口开挖边坡2435m高程的马道平台上(见图3)。

图3 第2阶段布料机与皮带机布置

混凝土由3号拌和系统生产，配备6台15t自卸汽车(混凝土坍落度为50～70mm)由进水口2397m高程平台运输至2455m高程受料平台(运距约1.5km)，由受料平台到进水口B2布料机的皮带机供料线将混凝土输送到B2布料机受料斗内，再由B2皮带机将混凝土再转料至B1及B3布料机，可完成进水塔2420～2456m高程混凝土浇筑施工，浇筑混凝土约12万m3(含塔背回填2万m3)。

4.3 第3阶段供料线布置方式

在15号公路进水口3号机后边坡2508m高程平台外布置受料平台，从受料平台供料，由受料平台到进水口B2布料机的皮带机供料线将混凝土输送到B2布料机受料斗内，再由B2皮带机将混凝土转料至B1及B3布料机(见图4)，完成2456～2508m高程塔身浇筑52m，该工况下完成进水塔混凝土浇筑约14.6万m3。

图4 第3阶段布料机与皮带机布置

布料机基础断面为3.0m×3.0m×2m(长×宽×高)，皮带机立柱基础断面形式为3.0m×3.0m×1.5m(长×宽×高)。布料机与皮带机具体规格尺寸：长度21～55m、宽度650mm、带速2.5m/s，电机功率22～45kW；布料机与皮带机立柱尺寸分别为211cm×211cm、186cm×186cm，立柱采用方钢，每节立柱间采用高强螺栓连接。

5 对比分析

目前，进水口已浇筑至2455m高程，在布料机与皮带机提升阶段利用塔机+吊管进行混凝土浇筑，现场实际平均浇筑强度为25m3/h,与布料机+皮带机平均浇筑强度80m3/h相比严重偏低。通过现场施工总结分析，布料机混凝土施工强度较塔机高，通过已浇筑混凝土强度对比分析，采用布料机+皮带机施工每仓混凝土浇筑时间节约1/3，且塔机属于特种设备，安全风险突出，使用布料机安全风险较塔机大大降低。进水口长度达到112.6m，因此需在塔体内布置3个转料立柱，且转料立柱不拆除直接浇筑在塔体内部，随混凝土上升而加高，故立柱方钢使用量较大。布料机基础的具体位置应根据进水口设计图纸确定，不得侵占结构边线，并经设计代表确认同意。另外，由于三期布料机位置在进水塔后面，其中转料立柱在进水塔塔背回填混凝土上，转料立柱(仓外)需单独设置，且立柱高度较高，总高度约为60m，故需在塔体外侧单独设置的转料立柱上加设防风绳或加装与塔体间的硬连接。布料机立柱均浇筑在塔体混凝土内部，但皮带机转料立柱需在每阶段混凝土浇筑完成后及时拆除。

由于布料机和皮带机立柱需提前施工，且安装完成长达2月之久，为保证进水口大体积混凝土能够连续浇筑，在上一阶段布料机完成工作前需提前进行下一阶段布料机的规划与安装。结合以往施工经验，布料机与皮带机立柱较高，在皮带机转料过程中，需增设缓降措施，以防止混凝土由于下料高度过高导致骨料离析，仓外转料立柱安装有钢制蛇形溜管用于混凝土垂直方向下降，但在布料机端头仓内下料则采用柔性橡胶溜筒，在保证混凝土质量的同时能够确保安全。另外由于布料机在仓内可进行360°旋转，只存在极小一部分盲区，对于小盲区可以临时采用塔机+吊罐入仓辅助措施。

由于混凝土拌和系统布置在进水口2400m高程平台，故混凝土运输距离大大缩短，在布料机与皮带机满足浇筑强度前提下，混凝土运输平板汽车数量及总体运输能力略大于拌和系统生产能力。

6 施工要点

施工场地面积须足够大,才能够满足布料机与皮带机布置要求，能够满足布料机与皮带机空间上旋转、伸缩要求。虽然布料机与皮带机制作使用成本较普通塔机偏高，但其适应自然环境能力较好，且输运能力强，大体积、大仓位混凝土浇筑施工使用效果显著，工期较快、浇筑强度高，入仓速度快，费用经济合理。混凝土拌和系统实际生产能力应与布料机输送能力相匹配，方可发挥布料机与皮带机高强度输送能力。

当混凝土有温控要求时，也可输送温控混凝土，混凝土从收料斗输送到仓内速度很快，在2min左右时间，混凝土温升不到1℃，故对温控混凝土影响极小，可忽略不计，但应考虑拌和时间延长对混凝土拌和生产能力的影响。

使用布料机与皮带机前，应在仓内提前策划好布料机与皮带机立柱位置，同时避开结构线，尽可能做到在后续混凝土浇筑过程中不调整立柱位置或不增加临时立柱，立柱在仓内直接加高即可。

雨季混凝土施工时，可在固定皮带机上安装防雨棚，在运输平板汽车上加设自动覆盖帆布装置，既能保温又兼有防雨功能。

7 结 语

采用布料机+皮带机方式浇筑电站进水口混凝土，施工效率高，安全风险低，不受自然环境条件制约。使用前提是现场施工场地足够大。