维普资讯 http://www.cqvip.com 第３３卷第４期 ２００７年４月 水力发电 文章编号：０５５９—９３４２（２００７）０４—００３３—０３ 皮带布料机在龙滩大坝碾压混凝土 施工中的应用 杨冬初，曹东林 （中国葛洲坝集团公司，湖北宜昌４４３００２） 黼 ａｎｄ ｔｈｅ ｃ０一ｙｏｒ （ｔ０ｗｅｒ） ｂｅｌｔ ｓｐｒｅａｄｅ玛・ ｊ ｉ 豳 藿 １工程概况 上要求采用常态混凝土的部位外，坝体内凡具备碾压条件的 部位均采用碾压混凝土。４００ Ｉｎ高程蓄水方案大坝混凝土总 龙滩水电站工程为Ｉ等工程，工程规模为大（Ｉ）型，工程 量６６０万ｍ３，其中碾压混凝土约４５７万Ｉｎ ，占混凝土总量的 枢纽布置为：碾压混凝土重力坝（泄洪建筑物布置在河床坝 ６９％。 段，由７个表孔和２个底孔组成）；地下引水发电系统（装机９ 台）；通航建筑物（采用二级垂直提升式升船机）。工程按正常 ２皮带布料机 蓄水位４００ ｉｎ设计。初期按３７５ ｉｎ建设。分别对应最大坝高 ２．１ 设备布置 ２１６．５ ｉｎ和１９２ ｉｎ、对应电站装机容量为６ ３００ ＭＷ和４ ９００ 根据龙滩大坝施工布置，碾压混凝土主要采用３条高速 ＭＷ。初期建设时坝轴线长７６１．２５８ ｉｎ．共分为３１个坝段．即 皮带供料线输送，其中１号供料线接１台ＴＣ２４００塔带机，２ ６个溢流坝段（１３～１８号）、２个底孔坝段（１２和１９号）、１个 号供料线接１台ＭＤ２２００顶带机．３号供料线接真空溜槽。供 电梯井坝段（加号）、１个连接坝段（２１号）、９个进水口坝段、 １个通航坝段（５号）、６个河床挡水坝段（６—１１号）和５个岸 收稿日期：２００７—０３—２０ 边挡水坝段。 作者简介：杨冬初（１９８ｏ＿＿），男，湖南武冈人，助理工程师，从事 龙滩大坝是目前世界上最高的碾压混凝土重力坝。坝体 水利水电工程施工、技术工作；曹东林（１９７１一），男，山西汾西人，高 混凝土包括常态混凝土和碾压混凝土两大类。除结构和布置 级工程师．从事水利水电工程施工、技术、管理工作． Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｖｏ１．姐№ ｌ翻 维普资讯 http://www.cqvip.com ｕＵ，－ｑ－‘． 料线、塔带机与顶带机均随大坝浇筑仓面的上升进行顶升， 始终保持最佳浇筑高度，其标准节也随坝面上升而不断埋入 混凝土中。ＲＯＴＥＣ公司ＴＣ２４００塔带机（记作“ＴＢ１号”，利用 三峡设备）布置在１９号坝段，主要用于１５—２１号坝段碾压混 进行分析。 ３．１ 供料线接料设计 龙滩工程右岸大坝施工共布置了３０８．５ ｍ及３６０．０ ｉｎ高 程两个大型混凝土拌和系统。其中３０８ ｉｎ高程混凝土系统的 ｌ、２号楼为２￣６ Ｉ／１３的强制式拌和楼、３６０ １ＴＩ高程混凝土系统 的３号楼为２ｘ６ ｍ３的强制式拌和楼．均设有向供料线供料 的接料皮带，且这３座楼均可向大坝中部的１、２号供料线供 料，实现了相互备用。 凝土浇筑；法国ＰＯＴＡＩＮ公司生产的ＭＤ２２００顶带机（记作 “ＴＢ２号”）布置在１２号坝段，主要用于９—１６号坝段碾压混 凝土浇筑。 ＴＢ１号塔带机塔柱中心桩号为坝下０＋６５．００ ｍ，坝左ｏ＋ ７１．００ ｍ：ＴＢ２号顶带机塔柱中心桩号为坝下０＋６５．００ ｍ，坝 根据龙滩大坝施工要求，高温季节浇筑碾压混凝土时出 右０＋７１．００ ｍ。ＴＢ１、ＴＢ２号布置有以下几个优点： （１）塔、顶带机分别布置在左、右底孔坝段，可覆盖９￣２１ 号坝段的绝大部分，同时两台设备在ｌ５～ｌ７号坝段能够相互 补充。 （２）遇超标洪水，溢流坝段缺口过流时，塔、顶带机塔身 支承柱不受洪水冲击。 （３）在ＴＢ２号顶带机的右侧区域可以布置第３条高速皮 带机供料线结合负压溜槽供料，保证了混凝土供料的均匀合 理分配。 塔、顶带机浇筑混凝土设计最高控制高程均为３８６．００ ｍ。 由于受到布料机工作半径和高速皮带供料线的限制，部分仓 面不能采用塔（顶）带机直接铺料，而采用汽车转料的方式进 行补充。 ２．２基本参数 （１）ＴＣ２４００塔带机。①塔机：最大工作幅度８Ｏ ｍ；最大工 作幅度时起重量３０ ｔ；最大起重量６０ ｔ；起升高度９５ ｍ。② 带式输送机：带宽７６０ ｍｍ；带速３．１５—４ ｍ／ｓ；输送能力６．５ ｍ３／ｍｉｎ；最大幅度１００ ｍ；最大俯、仰角一３Ｏ。一＋３０。；最大骨料 １５０ｍｍ。 （２）ＭＤ２２００顶带机。①塔机：最大工作幅度８０ ｍ；最大 工作幅度时起重量为２２．８ ｔ；最大起重量为６０ ｔ；起升 高度９５ ｍ。②带式输送机：转料皮带机带宽９００ ｍｍ；转料皮 带机带速２．２５ ｍ／ｓ；内、外皮带机带宽７５０ ｍｍ；最大布料半 径１０５ ｍ：最大俯仰角～２５。一＋２５。；内、外皮带机带速３．１５— ４ ｍ／ｓ。 （３）与之配套的高速皮带供料线。皮带机最大输送能力≥ ３３０ ｍ３／ｈ；带宽７６０ ｍｍ；带速３．５ ４ ｍ／ｓ；最大仰角２５。（实际 运行≤２ｏｏ）；最大俯角２０ｏ（实际运行≤１５。）；运输常态混凝土的 最大骨料粒径为１５０ ｍｍ。运输碾压混凝土的最大骨料粒径为 ８０ｍｍ。 工况变换：混凝土品种变换１次时间≤１５ ｍｉｎ，浇筑工 况与起吊工况相互转换≤３Ｏ ｍｉｎ。 ３碾压混凝土施工 碾压混凝土施工具有连续、快速、高强度的特点，势必要 求从拌和楼放料、供料线接料到塔（顶）带机布料的各个环节 与之相匹配、相适应（必须具备高效、快速的特点）；同时要求 避免骨料分离和浆液损失，缩短运输时间，防止混凝土初凝 和温度回升过高，保证混凝土质量。现从供料线接料设计、混 凝土拌和楼放料、供料线保温、塔（顶）带机仓面布料等方面 囡Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｖｏ１．３３．Ｎｏ．４ 机口温度必须控制在１２℃以下，因此拌和系统需采取骨料二 次风冷并加冰、加冷水拌和才能满足要求。这样，高温季节每 １座楼的生产能力仅有１５０ １８０ １１１３／ｈ，中午时分甚至只能达 到１２０ ｍ３／ｈ，因而１座拌和楼远远满足不了１个碾压混凝土 仓面的入仓强度要求；而且，在如此低的强度下使用供料线， 其温度回升更快，根本满足不了温控要求。因此根据上述拌 和楼与供料线之间的相互关系，结合高温季节整个右岸大坝 只有１个大碾压仓浇筑的情况，我们采取了“二楼一线”的 方式供料，即２座楼４台拌和机同时向１条供料线供应混 凝土。 实践证明，只要２座楼的放料人员按事先设计好的程序 相互配合放料，可以保证供料线满载运行，不会影响供料线 的输送强度．产量可达到３００ ｍ３ｈｔ左右。 由于每座拌和楼下的接料皮带均设计成可移动式，同１ 座楼的２台拌和机既可同时向供料线供料，也可同时向汽车 供料，还可以分别向供料线与运输汽车供料；特别适合龙滩 工程汽车人仓与供料线人仓并存的生产形式，极大地方便了 生产组织。 ３．２拌和楼放料的改进 高速皮带供料线的各参数确定后，其产量主要取决于拌 和楼接料斗放料质量。料流过大，可能会堵料或撒料；料流过 小，则会降低产量。因此为满足供料线入仓强度的要求，同时 保证拌和楼给汽车放料快速、给皮带机供料均匀连续，特对 拌和楼接料斗及放料弧门进行了改进。 改进后拌和楼放料控制装置设有自动、手动选择开关： 选择自动档，可以在控制台下扳动控制按钮控制弧门开度 与启闭，适于在操作室操作；选择手动档，可以通过操纵电 磁阀将弧门很方便地停在某一开度位置。适于给皮带机供 料时近距离操作。当选择手动方式给皮带机供料时，若该拌 和楼下面的接料皮带机因故停机．液压系统立即会采集到故 障信号，自动切换至自动放料挡；即使操作者没有操作换向 阀，电磁阀也会动作，依次快速关闭放料弧门，避免接料皮带 机压料 给皮带机供料时，弧门开口相对较小，料斗内物料易起 拱。若采用振动电机进行振动，破拱效果不理想，下料仍然不 畅，经常不得不将弧门开度加大；如果在加大弧门开度过程 中．突然垮落大堆物料，就会造成出料皮带机的压料，需要处 理的时间较长，影响供料线的正常生产。为此，设计了１套液 压破拱装置。装备破拱齿，用１台低速大扭矩液压马达驱动， 避免料斗内物料起拱、不下料。为了防止混凝土从破拱轴处 维普资讯 http://www.cqvip.com ７口ＪＪ ；１ ＿ｒ邢 Ｉ，，Ｊ— １ＸＪ＇。 丁：Ⅸ兀丁ＩｌＪ ｌ，ＩｒＩ．Ｌ／４￣／，ｈｔ／ 漏出，破拱轴与料斗间设计有防漏装置。 拌和楼放料采用液压阀控制弧门的启闭，弧门开启操纵 动作简单直观，能很好控制弧门的开启程度；放料均匀性与 操作员的工作经验无关，确保了供料线安全高效地运行。龙 滩工程的运行实践表明，加装该装置后供料线的产量明显 提高。 ３．３供料线温度控制系统 高速皮带供料线输送混凝土从拌和楼到仓内运行距离 较远，其中从３６０ ｍ高程系统３号拌和楼到ＴＣ２４００塔带机 （ＴＢ１）的运距达７８２ ｍ，运行时间较长，混凝土在供料线上转 接次数较多（多达９次）。而受到供料线自身桁架结构及顶升 要求等限制，整条皮带机不可能进行绝热封闭，因此在高温 季节混凝土运输过程中温度回升较快。在龙滩大坝混凝土浇 筑过程中，虽然采取了用冷水冲洗皮带、加大放料流量等措 施，但温度回升仍达５～８ｃＣ，很难满足人仓温度要求；因此在 高温季节的上午９：００～下午４：００不允许采用供料线人仓，给 供料线的使用带来了极大的不便。特别是在２００６年的大坝 混凝土施工中，绝大部分仓面都不能采用汽车人仓，必须对 供料线进行改进，以满足温控要求。 改进供料线后．龙滩工程供料线上的温度控制系统采用 风冷降温为主、喷雾降温为辅的方案，对供料线上形成相对 密闭环境的混凝土进行冷却，确保混凝土人仓温度升高不超 过３￣Ｃ。温度控制系统以每１条皮带机为单位，设置若干个制 冷机组．产生的冷风通过２根ＰＶＣ管送到皮带上方的混凝 土表面，同时通过１根ＰＶＣ管回收部分冷风。每隔２５～３０ ｍ 设置ｌ台制冷机．制冷机组采用１２ ｋＷ、小风管送风式空调 机组，安装方便、灵活；机组高静压设计，空气经过集中处理， 实现远距离风管供风。由于被保温物料是低温混凝土，空调 出风口应吹向围护结构．而空调的回风口不应对着围护结构 缝隙。 同时，对原有防雨盖板进行改造。加贴保温被并粘贴反 射膜；皮带之间连接部位，用方便拆卸的橡塑板进行密封，便 于供料线爬升。 在与塔（顶）带机相连的皮带头部增设高压水雾化喷头， 通过调节喷嘴数量，达到微调碾压混凝土拌和物ＶＣ值的目 的。 高速皮带供料线安装温度控制系统后．在２００６年高温 季节，运输混凝土温度回升约３ｃＣ，取得了预期效果。这使得 高温季节采用皮带布料机运输、浇筑碾压混凝土成为可能， 从而有利于龙滩大坝工程提前具备下闸蓄水条件的目标 实现。 ３．４塔顶带机仓面布料 高速皮带供料线是一个成熟的混凝土运输设备，通过在 三峡工程施工中的使用有了进一步的改进，只要设备调整得 当，运输过程中骨料分离现象并不明显；但如果在塔、顶带机 下料过程中控制不当，骨料分离就会发生。经过分析，产生骨 料分离的原因主要有：①布料时，混凝土拌和物直接下在已 碾压好的坚硬混凝土面上；②下料皮筒太长，混凝土拌和物 自由下落高度较大：③混凝土拌和物堆积过高，大骨料滚落 在料堆周边。因此，塔、顶带机在进行布料时，必须注意如下 几点： （１）将塔、顶带机浇筑条带顺流向分成上、下游两幅。当 上游条带混凝土布料长度达ｌ０～１５ １１１后，塔（顶）带机随即转 向下游在已摊铺好、尚未碾压的松散混凝土拌和物上继续布 料。两幅条带间如此循环交替布料、摊铺，使混凝土料始终下 在已摊铺好且未碾压的混凝土面上．保证混凝土料始终是 “软着陆”，避免“硬着陆”导致骨料严重分离，且集中在层面 上的粗骨料在平仓时能被平仓机推散重新混合，减少了骨料 分离程度。 （２）塔、顶带机布料时须沿坝轴线方向进行鱼鳞式布料 且仓面拌和物堆料高度控制在７０—１００ ｃｍ。 （３）塔、顶带机下料皮筒长度限定６—１２ ｍ，且混凝土料 自由下落高度≤ｌ＿５ ｍ。 （４）碾压混凝土施工中，大面积集中的骨料用平仓机推 散重新拌和．局部少量的骨料集中用人工分散到松散的混凝 土拌和物上。 实际施工时，塔、顶带机在仓面指挥员的指挥下按规定 的顺序以条带为单位布料，１个条带布料后，平仓机、振动碾 跟**仓、碾压。为避免平仓机平仓时影响塔、顶带机布料， 布料条带长度（顺水流方向）达ｌ０～１５ ｍ后才可进行平仓；平 仓机将局部不平的地方赶料找平，并将集中的骨料均匀推散 到混凝土料中，边角部位辅以人工散料、平仓。布料前先在模 板上画出分层线，布料厚度控制在４５～５０ ｃｍ，按仓面组织要 求布料。 ３．５使用过程中存在的问题 由于龙滩工程碾压混凝土仓面面积大，仓面施工机械化 程度高。因此为高速皮带供料线的使用提供了一个良好的舞 台；在仅使用１、２号供料线人仓时，月高峰强度达到了２２万 ｍ，，最高日产量１－２万ｍ，，满足了当初进行施工布置时混凝 土的强度要求。 但根据皮带布料机在龙滩大坝工程的使用情况，主要存 在下料高度过大的问题。根据龙滩大坝的形象要求，相邻仓 面之间的高差会超过２５ ｍ，这对塔、顶带机布料很不利。根 据规范要求，布料高度应控制在１２ ｍ以内，布料皮带只能装 １２ ｍ长的皮筒，这样远远满足不了仓面之间的高差要求。为 此，一方面要加强施工计划的科学性，即编排施工计划时尽 量减少仓面之间的高差。同时加强施工管理，减少由于施工 工艺不合理而导致布料高度增加的影响；另一方面要合理安 排布料皮带机的顶升高度，尽量通过布料皮带机的俯仰来减 少这种高差。 ４结语 皮带布料机在龙滩大坝主体工程碾压混凝土施工中的 应用是成功的；在做好高速皮带供料线与拌和楼的衔接、供 料线保温等工作后，对于工期紧张需要高温季节浇筑大方量 碾压混凝土的工程，采用高速皮带供料线＋塔（顶）带机的 昆 凝土人仓、浇筑方式能够满足碾压混凝土连续、快速、高强度 的施工要求。 ＷａｔｅｒＰｏｗｅｒ ＶｏＬ３３．Ｎｏ．４困