布料机系统在进水塔混凝土施工中的应用

布料机系统在进水塔混凝土施工中的应用

蒋有生

中国水利水电第十六工程局有限公司  福建福州 350000

摘要：随着科技发展，电站进水塔高度不断刷新纪录，进水塔混凝土入仓布料时，采用更有效、更经济、更方便的混凝土布料机成为施工中的必然趋势。混凝土布料机作为一种能与混凝土输送泵、混凝土输送皮带机等配套施工机械，能快速、准确地运送至作业面的任何一个部位并连续浇筑，能较好解决进水塔塔体混凝土布料问题。

关键词：布料机；进水塔；输送

1 引言

目前，进水塔高度不断提高，塔体混凝土入仓布料成为难点，关系到一个工程顺利竣工的重之重。采用传统的泵送或门塔机入仓布料方式费时费力、效益不高，且存在一定的安全隐患，采用传统简单的溜槽浇筑混凝土，其工程质量又得不到根本保障。寻求一种相对经济、有效、方便，又科学合理的混凝土入仓方式，越来越受到人们的青睐。借鉴其他工程案例，本文主要总结混凝土布料机在两河口水电站进水塔混凝土施工中应用与提升，介绍了混凝土布料机在电站进水塔混凝土施工中实施方案优化、形成过程。

2 工程概况

两河口水电站位于四川省甘孜州雅江县境内的雅砻江干流上，为雅砻江中、下游的“龙头”水库，采用坝式开发，以发电为主，兼顾防洪，电站装机容量3000MW，水库正常蓄水位高程2865.00m，具有多年调节能力。电站进水口采用岸塔式，位于距坝轴线上游约230m处的右岸岸坡上。6孔进水口呈“一”字型布置，塔顶设置交通桥与边坡平台连通，由坝顶602#公路与外界相通。进水塔顺水流方向33.0m，塔宽159.8m，建基面高程2760.00m，塔顶高程2875.00m，塔高115.0m。塔体及周边回填混凝土设计总方量约55万m³，钢筋制安约2.8万t。塔体分为6个，单个塔体尺寸为26.3m×33.0m。

进水塔前半部为拦污栅及叠梁门段，每孔进水口共设有4孔拦污栅，栅墩尺寸为2.2×7.85m，栅墩间除胸墙外，还设置横撑连接，以加强拦污栅结构的整体性。为增强拦污栅段的抗震能力，与主塔体之间采用隔墙和纵撑连接，横撑与纵撑断面为1.5×1.5m，每隔6.5m设置一道。拦污栅闸后为主塔体，采用喇叭型进口，内设检修闸门槽、快速闸门槽和通气孔，通气孔后与压力管道渐变段相接。检修闸门孔口尺寸7.6m×9.2m（宽×高）；快速闸门孔口尺寸6.0m×7.5m（宽×高）；通气孔断面尺寸6.6m×2.0m（长×宽）。进水塔具有塔体垂直高度大，宽度大，混凝土方量大，混凝土垂直方向、水平方向入仓及布料难度大等特点，其施工难度大、安全风险较大。

3 施工条件及工期要求

雅砻江流域地处青藏高原东侧边缘地带，属川西高原气候区，海拔2800m，主要受高空西风环流和西南季风影响，干、湿季分明。每年11月至次年4月，高空西风带被青藏高原分成南北两支，流域南部主要受南支气流控制，它把在印度北部沙漠地区所形成的干暖大陆气团带入本区，使南部天气晴和，降水很少，气候温暖干燥。昼夜温差大。年平均气温在流域内总的分布趋势是由南向北递减，多年平均气温为-4.9℃～19.7℃。雅江以上流域年平均气温为-4.9℃～10.9℃，甘孜、道孚以北地区，多年平均气温-4.9℃～7.9℃，极端最低气温为-42.9℃，极端最高气温为32℃。甘孜、道孚以南至大河湾多年平均气温3.0℃～10.9℃，极端最低气温-32.2℃，极端最高气温35.9℃。大河湾以南气候温暖，多年平均气温11.5℃～19.7℃，极端最低气温-10.7℃，极端最高气温41.2℃。流域内多年平均相对湿度为53～73%。甘孜、道孚以北为57～67%，以南至大河湾为53～61%，大河湾以南为57～73%，相对湿度上、下游差别不大。

原合同计划开工日期为2015年5月1日，要求2020年11月初期导流洞下闸，2021年8月首台机组发电，2023年5月31日合同范围内全部工程完工。由于诸多非承包商因素影响，导致工期压缩近8个月，因属高海拔、高寒冷地区，施工资源组织流动性，缺氧降效明显，加之，每年有约3个月冬歇期混凝土施工，总体工期极为紧张。

4 布料机简介

SHB25/22型伸缩式双向布料皮带机是为满足水电施工混凝土浇筑盲区而开发设计的专用混凝土布料设备，可以满足半径25m/22m、高12m区域的混凝土连续浇筑布料要求。

布料机可以回转、伸缩。布料皮带机安装在回转装置上，回转电机可驱动布料皮带机以立柱中心在0~359°范围内的回转；皮带机带宽为650mm；布料皮带机结构为桁架式，皮带机桁架通过滚轮在栈桥上移动，栈桥由铰座及两根张拉丝杆固定在回转柱上，皮带机桁架在液压马达的驱动下相对回转柱可作0~12m的移动。皮带机采用一台15kW电动滚筒驱动，电机可正反转；在回转柱上方有一个回转平台，上料皮带机通过上回转平台上的两组托轮支撑在布料机立柱上。布料机主要技术参数见表1。

SHB22布料机组成部分为三大部分：主体机架、皮带机和驱动单元。

（1）布料机主体机架

布料机主体机架是为满足设备的基本要求和工作的工艺要求而设计出的主要基础构件。它的主要组成部件包括：由基础埋件，回转支撑、回转盘、栈桥、皮带机桁架、格构式立柱。主体机架的主要作用是为其它设备提供可靠支撑、安装和为满足工艺要求提供基本的保障条件。主体机架部件为焊接件，需要在现场进行装配和调试。

表1                        SHB25（22）伸缩式布料机参数表

（2）布料皮带机

布料皮带机主要组成部件包括：输送带、滚筒组、托辊组、张紧装置、清扫器、导料槽、挡料罩、象鼻溜管。

1） 输送带

皮带机选用的是耐磨二层尼龙芯输送带，主要技术参数见下表2。

表2             SHB25（22）伸缩式布料机输送带技术参数表

输送带耐碱腐蚀，其它未注技术参数符合国家有关标准的要求。输送带是皮带机的牵引和承载物料的主要构件。有足够的抗拉强度、良好的成槽性、抗撕裂性、抗冲击性。输送带采用工地现场硫化接头，接头方式及接头长度按输送带生产厂技术要求执行。

2）滚筒组

皮带机所选用的滚筒组有三类，电动滚筒、改向滚筒组、张紧滚筒组。电动滚筒组是驱动胶带动力部件，为提高滚筒与胶带间的摩擦系数，防止输送带打滑，本机所选用的驱动滚筒表面铸胶，胶面为棱形。

改向滚筒用于改变输送带运行方向或增加输送带在传动滚筒上的包角。其表面为光面，筒体为焊接结构，张紧滚筒用于螺旋拉紧装置，轴承座安装在张紧装置上。通过张紧滚筒调节输送带的张力。

3）托辊组

托辊组用于支撑输送带及其承载的物料并保证输送带稳定运行的装置，有槽形托辊组、平行托辊组二类。

槽形托辊组由三支外径为Φ89辊子组成，相邻两托辊用托辊连接螺母、耳板及M12螺栓联接。相邻两组上托辊的间距为1.0m至1.2m。

下托辊组采用平行托辊组。相邻两组下托辊的间距为2.0m至3.0m。

4）张紧装置

张紧装置保证输送带与传动滚筒不打滑，限制输送带在托辊组间的垂度，使皮带机正常运行。布料皮带机采用螺旋张紧装置，调节为人工手动调节，最大张紧行程分别为1.0m。

5）清扫器

清扫器用于清扫输送带上粘附的物料。本机选用空段清扫器和头尾清扫器两类，空段清扫器设置在皮带机输送带进入滚筒前的一段位置，用来清扫落在输送带非承载面上的物料，防止物料卡在滚筒与输送带之间损坏输送带。头尾清扫器为弹簧式结构，装在头尾部。用来清扫粘结在输送带承载面上的砂浆，防止砂浆损失，污染环境或引起输送带跑偏。

6）导料槽、挡料罩

从料斗中落下的物料通过导料槽集中到输送带的中心部位，导料槽的底边宽度为1/2～1/3带宽，断面形状为喇叭形，防止撒料。挡料罩是带式皮带机的辅助装置，安装在物料输送带末端处，主要用于完成物料的转送、再次拌和减少物料在转载过程中分离程度。导料槽、挡料罩为易损件，使用过程应需经常检查是否损坏，如损坏应及时并进行维修或更换。

7）象鼻溜管

象鼻溜管是带式皮带机的辅助装置，与挡料罩配合安装，主要作用是防止物料下落分离和方便物料定位浇筑。

（3）布料机的驱动单元

布料机的主要驱动单元包括：可正反转皮带驱动电动机、桁架伸缩驱动液压马达、回转驱动减速电机；驱动单元的动作全由电控箱操作完成，各驱动单元的具体参数见设备铭牌。

驱动单元的动作靠液压系统和电气系统支持，下面是对两个系统进行粗略的简介。

1）液压系统

a、系统组成

本系统由油箱、过滤器、电机、齿轮泵、溢流阀、压力表、手动换向阀、单向阀、油缸和液压马达等液压元件组成。系统使用符合ISO标准的46#矿物型液压油。系统工作压力100bar，系统最大可使用压力160bar。

b、工作原理

齿轮泵(产生最大压力160bar)在电机启动后开始工作时，把经过滤器过滤后的液压油从油箱送入管道中，产生高压，打开压力表开关在压力表上可见液压系统产生的压力，系统的压力由溢流阀由调节，为使系统安全，调节的压力最大不应超过160bar。详尽介绍见供货商提供资料。

c、电气系统

电气系统主要是对设备的运行进行控制，又对设备运行加以保护和限制。本系统以安全生产为宗旨，设计的操作面板操作控制简单易懂，设备状态灯齐全，能使操作人员很快地熟悉操作和随时知道设备运行状态；本电气控制系统，因设备在工作时速度和重量产生的惯量较大，故对主要设备的启动都加有延时控制（延时时间可调节），避免在短时间内要求设备反向工作，消除设备的过度冲击，延长机械的使用寿命；布料机的回转运动、桁架伸缩运动都加有极限限位保护，以保护设备和人身安全。在控制中有启动响铃功能，以提醒现场人员；

d、系统组成

本系统由操作按钮、选择开关、指示灯、接触器、空气开关、延时继电器，行程开关、电铃、电线等电气元件和材料、组成。

5 方案简述

根据施工实际情况，本工程进水塔塔体混凝土入仓采用倾斜满管溜槽或者垂直满管+皮带机系统，混凝土布料采用6台SHB25/SHB22伸缩式布料机，入料系统平面布置见图1，布料机主要技术参数见表1。

    图1  电站进水塔入料系统平面布置图

在塔体背侧分别配置两套入料系统：满管入料系统和皮带机+垂直满管入料系统。

1#~3#塔体和4#~6#塔体分别单独使用一套系统，塔体混凝土“凹”字形式浇筑上升。根据不同高程、不同入料方式分三期进行；塔体混凝土 EL2760.00m~ EL2767.50m为一期，塔体混凝土EL2767.50m～EL2820.00m为二期，塔体混凝土EL2820.00m～EL2875.00m为三期。

一期：结合现场实际情况，利用皮带机+布料机进行入料。

二期：塔体北侧布置两套满管入料系统（编号为1#、2#）分别解决1#~3#塔体、4#~6#混凝土（EL2767.50m～EL2820.00m）入料问题；满管入料系统：EL2875.00m平台集料斗（14m3）→DN500倾斜满管溜槽（倾角51°）（EL2875.00m～EL2825.00m）→EL2825.00m平台转料斗（1m³）→DN500倾斜满管溜槽（倾角67°）（EL2825.00m～EL2806.00m）→DN500垂直满管（EL2806.00m～浇筑仓面相对应高程）→25m（28m）皮带机→SHB25(22)伸缩式布料机→仓面。倾斜满管溜槽长度58m+19.5m，垂直运输高度为69m，垂直满管高16.5m；每浇筑两仓（约8m）布料机及分料皮带需爬升一次，对应高程垂直满管需拆除8m。

三期：两套皮带机+垂直满管入料系统（编号为1#、2#）分别解决1#~3#塔体、4#~6#混凝土（EL2820.0以上）入料问题。皮带机+垂直满管入料系统：EL2875.00m平台集料斗（14m3）→主上料皮带机（仰角15°，EL2875.00m～EL2880.00m）→DN500垂直满管（EL2880.00m～浇筑仓面相对应高程）→25m（28m）皮带机→SHB25(22)伸缩式布料机→仓面；主上料皮带机长度41.5m，垂直运输高度为5m；垂直满管高45m，安装于EL2835.00m回填混凝土面；每浇筑两仓（约8m）布料机及分料皮带需爬升一次，对应高程垂直满管需拆除8m。

6 结语

布料机结构简单、拆装方便、机身轻巧、可移动灵活，混凝土浇筑布料范围大、盲区小，生产效率高、运行维护费用低，操作方便、安全性能高。两河口电站进水塔混凝土施工采用两根DN500混凝土主溜管，单根溜管负责3条皮带机供料，每条皮带机经一台混凝土布料机下料至一个塔体，整个进水塔共配置6台SHB25（SHB22）伸缩式布料机，实际单台布料机的单班生产能力可达到700m³/班，实现了混凝土月高峰施工强度达3万m³的浇筑纪录。目前，6#塔体主体结构已经封顶，圆满完成主体节点目标施工任务。

实践证明，布料机在进水塔混凝土施工中应用的成效显著，不仅保证了进水塔混凝土施工质量和施工安全，提高工作效率，大大减小资源投入，为顺利完成进水塔节点目标提供有效的保障， 值得工程应用推广。

参考文献：

[1] 邵玉恩，伸缩式皮带布料机在滹沱河倒虹吸工程中的应用，2007；

[2] 管大刚，布料机系统在南水北调工程中的成功运用.

作者简介：

蒋有生（1988-），男，四川绵阳人，工程师，从事水利工程施工管理工作。