進水塔高邊坡大跨度混凝土輸送系統

聶文俊

(中國水利水電第六工程局有限公司，沈陽，110013)

1 工程概況

1.1 工程簡況

金沙江烏東德水電站壩址右岸隸屬云南省昆明市祿勸縣，左岸隸屬四川省會東縣。電站左右岸共有12臺機組，總裝機容量10200MW，是世界級巨型水電站。烏東德水電站右岸地下電站進水口用岸塔式，由引水渠、攔污柵、進水塔及交通橋等部分組成。進水塔分六段布置，從左至右分別為7#-12#進水塔，單塔寬為34.0m，長為33.0m，高為80.0m，進水塔總寬度為204.0m。

進水口主要工程量：混凝土25.7萬m3，鋼筋制安1.35萬t，金結安裝8465t。

1.2 施工特點

(1)工期緊：右岸進水口受施工移交滯后的影響，開挖面移交比合同計劃滯后30個月。進水口原混凝土澆筑施工工期為939d，為保證大壩蓄水及首臺機組按期發電目標，要求施工單位必須將混凝土施工工期壓縮為735d，該工期較原計劃縮短204d。

(2)施工強度大：右岸進水口混凝土總量約為25.7萬m3，進水口混凝土總施工時段安排在2017年7月-2019年7月，歷時24個月，平均月澆筑強度為1.05萬m3，其中高峰期月澆筑強度達到2.1萬m3。

(3)場地條件差：右岸進水口施工場地狹小，其中最窄處7#進水塔前部平均寬度僅為6.5m，這對大型機械布置帶來極大不便。右岸進水塔下游邊坡高，上下游跨度大縱深為52m，其中邊坡高差達80m，且邊坡陡峻坡度為1∶0.1。

2 施工布置

2.1 安裝場地布置

進水口混凝土輸送系統中布料機、上料皮帶機、緩降器裝置等均需要現場拼裝后再進行整體或局部吊裝。其中布料機立柱、布料機、緩降器裝置、緩降器立柱、上料皮帶機及轉料皮帶機等在進水口護坦上進行拼裝，拼裝完成后采用進水口移動式塔機吊裝；988m馬道皮帶機及12m3卸料斗各部件運輸至988m馬道或攬機平臺，采用25t汽車吊配合人工在各機構使用位置進行安裝。

2.2 施工通道布置

進水口混凝土輸送系統中緩降立柱安裝在高程950m馬道上，為滿足緩降立柱安裝及后期設備維護檢修，在進水塔下游邊坡對應7#進水塔和8#進水塔分縫線位置布置一道垂直邊坡的人行爬梯(爬梯布置高程950.0m～988.0m)，作為布料機安裝期間施工人員上下的通道，爬梯兩側梯梁為φ25鋼筋，踏步為2φ25鋼筋，爬梯寬度60cm，踏步高度30cm，爬梯與邊坡系統錨桿焊接加固，系統錨桿布置采用φ28插筋，L=2.0m，入巖1.7m。沿爬梯每隔30cm～40cm焊接φ16圓鋼形成靠背護欄。每隔10m設一個休息平臺，休息平臺尺寸寬1.0m×1.0m×1.8m(長×寬×高)。

2.3 混凝土輸送系統布置

進水塔混凝土入倉常規方法采用門機或塔機配合混凝土吊罐入倉，采用吊罐入倉時單臺設備入倉強度平均只有30m3/h。由于烏東德右岸進水塔的實際開工工期較原計劃滯后較長時間，而電站發電節點工期并未延后，因此進水塔高峰期混凝土入倉澆筑強度增大，采用常規門機或塔機配合混凝土吊罐入倉已不能滿足需要。根據實際情況并結合場地因素，經過細致周密分析，提出采用梭式布料機通過3級傳送，將混凝土通過垂直和水平輸送方式進行入倉澆筑。

右岸進水口共布置4套布料機輸送系統，澆筑高程為923.5m～983.5m，根據各進水塔位置，4套布料機分別布置在7#-8#(1#機靠近7#塔)、8#-9#(2#機靠近8#塔)、9#-10#(3#機靠近9#塔)、11#-12#(4#機靠近11#塔)塔體之間隔墩上，可完全覆蓋7#-8#、8#-9#、9#-10#、11#-12#之間塔體，7#左側、10#-11#、12#右側等不在布料機回轉半徑內的采用2臺皮帶機配合布料機入倉，局部采用門機、塔機輔助入倉。

布料機系統立柱基礎布置在923.5m高程，受高度影響，布料機上料系統分級緩降一次性安裝完成，緩降器立柱布置在950m邊坡馬道上。布料機立柱從下至上分5次工況每次提升12m，安裝高程分別為935.5m、947.5m、959.5m、971.5m、983.5m高程，布料機立柱與塔體固定，分6m一個固定點，立柱與塔體混凝土面間距不小于2m，防止與混凝土襯砌多卡模板沖突。

布料機卸料斗為12m3，受988m馬道寬度影響，4臺布料機共布置2套卸料斗，分兩個位置布置，1#卸料斗布置在988.0m馬道靠壩肩側平臺，2#卸料斗布置在988.0m馬道上(11#與12#塔體結構縫對應位置)。1#布料線、2#布料線及3#布料線共用1#卸料斗。1#卸料斗下方為P1皮帶機，主要給1#布料線供料；P2皮帶機與P1皮帶機相連，主要給2#布料線供料；P3皮帶機與P2皮帶機相連，主要給3#布料線供料。P1皮帶機頭部設置一分料裝置，既可單獨給1#布料線、2#布料線及3#布料線供料也可同時給3條布料線供料；P2皮帶機頭部設置一分料裝置，既可單獨給2#布料線或3#布料線供料也可同時給2條布料線供料。4#布料線則由2#卸料斗直接給轉料皮帶機供料。布料機系統平面布置見圖1。

圖注：1—1#布料機立柱；2—2#布料機立柱；3—3#布料機立柱；4—4#布料機立柱；5—1#緩降立柱；6—2#緩降立柱；7—3#緩降立柱；8—4#緩降立柱；9—上料皮帶機；10—轉料皮帶機1；11—轉料皮帶機2；12—P1皮帶機；13—P2皮帶機；14—P3皮帶機；15—1#卸料斗；16—2#卸料斗；17—布料機澆筑范圍。圖1 布料機系統平面布置

混凝土輸送及布料流程：混凝土拌合樓→自卸車→卸料斗→皮帶機→分料裝置→轉料皮帶機→緩降器立柱→上料皮帶機→回轉緩降器立柱→布料機→倉內布料澆筑。

3 混凝土輸送系統施工工藝、組成及參數

3.1 梭式布料機施工工藝

自卸車將混凝土輸送到12m3液壓弧門料斗，通過液壓弧門控制下料速度，混凝土通過皮帶機輸送到轉料皮帶機，轉料皮帶機頭部下方設有緩降器立柱，為了防止高差過大產生骨料分離，在緩降器立柱內部設置緩沖裝置，緩降器立柱下部設置上料皮帶機與布料機相連給布料機供料，混凝土通過布料皮帶在倉內進行布料。梭式布料機系統立面見圖2(以4#布料機為例)。

圖2 4#梭式布料機系統立面

3.2 系統組成及參數

布料機主要由卸料斗、皮帶機、分料裝置、轉料皮帶機、上料皮帶機、緩降立柱、布料機立柱及布料機組成。

卸料斗外形尺寸為3.6m×3.1m×5.91m(長×寬×高)，料斗容積為12m3，料斗出口設置液壓弧形門控制下料速度，弧形門的開啟由液壓推桿控制。

988m馬道上皮帶機共布置3個，其中P1皮帶機從1#集料斗下方至1#轉料皮帶機尾部長20m，P2皮帶機從P1皮帶機頭部至2#轉料皮帶機尾部長33.83m，P3皮帶機從P2皮帶機頭部至3#轉料皮帶機尾部長32.73m。皮帶輸送機由電動滾筒、機頭架、擋料罩、6m的中間架、機尾架以及相應托輥、輸送帶組成。

布料機立柱和緩降器立柱分節安裝，布料機立柱每節立柱尺寸3.0m×1.62m×1.62m，緩降器立柱每節立柱尺寸3.0m×1.62m×1.72m。

布料機的布料半徑為22m，旋轉范圍為359°，設計生產率120m3/h，主要由基本框架、伸縮桁架、回轉支承、支座、受料斗、擋料槽、混凝土刮刀、象鼻溜管、空段清掃器、上下回轉盤組成，上述部件均在進水口護坦拼裝完成后整體吊裝。

右岸進水口4組混凝土輸送系統上料皮帶機相同長度為16m，單個重量為4.3t。1#、2#、3#混凝土輸送系統采用轉料皮帶機相同長度12m，重量為3.2t；4#混凝土輸送系統轉料皮帶機長度為14m，重量為3.8t。各皮帶機的性能參數見表1，布料機性能參數見表2。

表1 各皮帶機的性能參數

表2 布料機性能參數

4 結語

烏東德右岸進水塔工期緊張、施工強度大，通過采用梭式布料機等入倉手段，減少了勞動強度，提高了工作效率，從而有力地保證了水電站能夠按期發電，所產生的經濟效益不可估量。烏東德右岸進水塔采用混凝土輸送技術，在一定程度上改變了傳統進水塔混凝土施工方式，促進了高邊坡大跨度進水塔混凝土入倉手段的革新，為后續進水塔混凝土入倉提供了更多可參考的實例。