观音岩水电工程自升式高速混凝土输送系统的设计及特点

翟 佳， 薛 磊

（杭州国电大力机电工程有限公司，浙江杭州 310030）

0 引言

观音岩水电工程自升式高速混凝土输送系统是继龙滩、缅甸耶涯、向家坝水电站后针对观音岩水电站的地形条件专门设计制造的混凝土入仓设备，其特性很好地满足了观音岩水电站混凝土浇筑的需求。

1 观音岩水电站基本情况

1.1 工程概况

观音岩水电站位于云南省丽江市华坪县与四川省攀枝花市交界的金沙江中游河段，为金沙江中游河段规划的八个梯级电站的最末一个梯级。该电站为一等大（1）型工程。水库正常蓄水位1134m，库容约20.72亿m3，电站装机容量3000（5×600）MW。

挡水大坝由左岸、河中碾压混凝土重力坝和右岸粘土心墙堆石坝组成为混合坝，坝顶总长1158m。其中碾压混凝土重力坝部分长838.035m，最大坝高为159m，坝顶高程为1139m；心墙堆石坝部分长319.965m，最大坝高71m，坝顶高程为1141m。

1.2 主要工程量及工期

观音岩水电站主要混凝土工程量：碾压混凝土489万m3，常态混凝土348万m3。计划建设总工期为92个月，其中主体工程工期55个月。

2 自升式高速混凝土输送系统的布置设计

自升式高速混凝土输送系统用于观音岩水电工程左岸大坝混凝土的入仓，供料范围为：大坝23#坝段EL.1077.8m高程以上及大坝左岸13#～22#坝段混凝土浇筑，计划输送的混凝土总方量约250万m3。

观音岩水电工程自升式高速混凝土输送系统平面布置图如图1所示，混凝土生产系统有2座额定产量400 m3/h的拌合楼，拌合楼下设置有常规不爬升的出料皮带机。混凝土从拌合楼出料后经过出料皮带机到达自升式高速混凝土输送系统。

自升式高速混凝土输送系统由C3皮带机、Cw1皮带机、C4皮带机、Cw2皮带机及爬升立柱和爬升系统组成。系统内皮带机输送总距离～286 m，可将混凝土运输至20#坝段。Cw2皮带机具备回转及俯仰功能，用来向仓内的汽车或料斗给料。位于C3皮带机和C4皮带机之间的Cw1皮带机有转料和出料2个工位。在转料工位时，可将C3皮带机的混凝土转运至C4皮带机；当Cw1转离C4皮带机上方处于出料工位时，可将C3皮带机的混凝土直接供至仓内的料斗或汽车上。

大坝浇筑后期（右岸大坝1092m高程以上），C4皮带机拆除后重新组合为C4’皮带机，安装在SZ5、SZ7’、SZ8’立柱上，向左岸供料。同样的系统设置2个出料点：Cw1和Cw2’。Cw1可以直接向仓内供料也可以给C4’皮带机供料；Cw2’用来向仓内的汽车或料斗给料。

3 自升式高速混凝土输送系统的主要性能及特点

3.1 主要性能

表1 性能参数

3.2 特点

3.2.1 高效的输送能力

传统的大坝浇筑多采用自卸汽车配合门塔机或缆索起重机等间歇式物料搬运设备，与这些设备相比自升式高速混凝土输送系统的输送能力很高。间歇式物料搬运设备，由于不可避免地存在空回行程，浪费了时间，导致其生产效率降低。其次物料起升速度及回转、变幅（小车运行）速度的上限值都会受到操作人员技术水平以及运行空间中其他设备、建筑物干扰的限制，无法根据生产效率的需要自由地提高。这些固有的特点导致其生产效率比较低下：单台门塔机小时入仓方量约40m3左右，单台缆索起重机小时入仓方量最大120m3左右。而自升式高速混凝土输送系统由于使用了高速皮带机连续输送方式，可以将拌合楼生产出来的混凝土连续不断地以很高的速度输送至浇筑仓面，且运送过程中无空间干扰，可以根据需要采用不同的带宽及带速匹配以获得更高的输送能力。观音岩水电站自升式高速混凝土输送系统小时运输强度为500 m3，大大提高了混凝土入仓能力，为观音岩水电站的建设提供了强有力的设备保障。

3.2.2 快速自升或快速下降

从90年代末开始，国内水电站进入一个快速建设期，一般大型电站规划的建设工期只有3～6a，观音岩水电站的主体工程工期仅为55个月。因此就对混凝土入仓设备的拆装或调整周期提出了很高的要求，应尽可能的减少拆装次数或者一次性安装后便能使用至工程结束，以避免因设备拆装导致工期损失或施工干扰。

观音岩水电站自升式高速混凝土输送系统很好地解决了这个问题。在自升式高速混凝土皮带机输送系统中，每个爬升立柱上都设计有一个具备升降功能的液压爬升平台，立柱弦杆上设置有支撑结构，工作时爬升平台支撑在立柱弦杆上。运送混凝土的皮带机支撑在此爬升平台上。爬升平台与立柱弦杆之间设置一套液压顶升装置，能够使得爬升平台及其上的设备沿着立柱快速爬升或者下降，从而带动皮带机升降。皮带机的结构以及皮带机在爬升平台上的支撑方式都经过了特殊的设计，使得在单个爬升平台升降时皮带机可以转动及发生轴向移动以符合升降后的俯仰角度。

系统在大坝浇筑初期以低架状态安装，之后随着大坝浇筑仓面的升高而不断爬升，每层仓面浇筑完成后，利用4～6h即可将皮带机全线爬升至浇筑下一仓面需要的高度。

3.2.3 可灵活布置的多点出料型式

观音岩水电站自升式高速混凝土输送系统首次采用了通过回转皮带机实现多点出料的布置型式。回转皮带机具备回转以及俯仰的功能，通过回转至不同的位置俯仰至不同的角度可以实现两个不同的工位：当回转皮带机在下条皮带机正上方时，可直接向下一条皮带机供料；当回转皮带机转至出料位置时，可向仓内的料斗或汽车供料。

浇筑大仓面碾压混凝土时，若采用整体通仓型式，则只需设置1个出料口即可满足要求。若分仓复杂，则可根据分仓情况设置多个出料口。观音岩水电站自升式高速混凝土输送系统根据大坝分仓形式，设置了两个出料口。浇筑18#～22#坝段时，拌合楼生产的混凝土经出料皮带机到达自升式高速混凝土输送系统，经C3皮带机-Cw1皮带机-C4皮带机至Cw2皮带机出料；当浇筑16#～17#坝段或者16#左侧坝段时，由出料皮带机运来的混凝土经C3皮带机至Cw1皮带机出料。

多点出料技术很好地满足了观音岩水电站大坝分仓浇筑的要求。

3.2.4 混凝土输送专用刮刀装置

混凝土通过高速皮带机输送时，其中的水泥浆会粘附在输送带表面并通过高速运行的输送带粘结在系统内各个托辊、滚筒上，凝固后极难清理，会引起托辊损坏、皮带跑偏、输送带磨损等一系列问题。更重要的是由于大量水泥浆粘附在输送带上并被带走，造成入仓的混凝土中水泥浆液的损失及配合比的改变，直接影响混凝土的质量。

观音岩水电工程自升式高速混凝土输送系统使用了一种专门为输送混凝土的皮带机设计的刮刀装置，混凝土输送专用刮刀装置如图2所示。刮刀通过弹性支架支撑并压紧在输送带表面，刮刀与输送带之间的压紧力可以通过调整弹性支架来调节。通过控制刮刀与输送带之间的压紧力大小，可以完全地刮除粘附在输送带上的混凝土水泥浆并导流随混凝土入仓。这种专用的刮刀装置很好地解决了皮带机输送造成的混凝土质量问题及普通刮刀装置无法刮除干净或损伤输送带的问题，减少了停机检修时间以及辅助工作量，大大提高了生产效率。

3.2.5 悬挂式托辊

观音岩水电工程自升式高速混凝土输送系统中的皮带机采用了悬挂式的托辊，如图3所示，三件托辊通过耳板连接在一起，然后再通过连杆悬挂在两侧的托辊安装座板上，安装座板上有排列在一条线上的多个安装孔。与普通的DTⅡ标准托辊及支撑方式相比，悬挂式托辊减少了专门的托辊组支架，减轻了皮带机结构的重量，且安装更换方便。其次，通过选择两侧托辊安装座板上不同的安装孔，可以改变托辊组与皮带机运行方向的夹角，从而可以非常方便地达到皮带纠偏的目的，减少了调节的工作量。

高效的输送能力、皮带机可以随着大坝仓面浇筑高程的需要而快速自升或快速下降、多点出料的布置形式、采用了混凝土输送专用刮刀装置以及悬挂式托辊，这些特性很好地满足了观音岩水电站的特殊需求，为观音岩水电站的建设提供了可靠的设备保障。

4 自升式高速混凝土输送系统的安装和运行

4.1 安装

观音岩水电站布置有2台起重量为30t的高塔辐射式缆索起重机。系统全部在缆机覆盖范围内，因此在设计时取消了附着在爬升立柱弦杆上的用来安装立柱的自装吊车（缅甸耶涯工程曾经设计使用过）。安装时，使用50t汽车吊和70t汽车吊将各个部件在地面拼装成整体，然后使用缆机整体吊装。

C3皮带机采取了分段安装分段投产的方案，安装完成后即投入生产，由其头部的Cw1皮带机向仓内供料，同时安装C 4段皮带机。

系统在观音岩工程中为分段安装分段投产。前后累积总安装时间约180d。根据缅甸耶涯水电站的经验，如果采用连续安装，一般60d左右可以完成。

4.2 运行

施工前期左岸入仓道路较为完善，因此在1089m高程以下的碾压混凝土同时采用皮带机入仓和汽车入仓两种方式。由于兼用了汽车入仓，自升式高速混凝土输送系统投产后尚未达到高峰运送能力的需要，截止2013年6月，实际班产为3200～3500m3。后期浇筑到1089m高程以上时将无法使用汽车入仓，此后将全部依靠皮带机进行混凝土入仓。

5 结语

观音岩水电工程自升式高速混凝土输送系统是根据观音岩水电站的实际情况作出的专门设计，其升降迅速、多点出料、高效可靠的特性很好地满足了观音岩水电站混凝土浇筑的需求，为观音岩水电站的建设提供了可靠的设备保障。尤其是在该工程中首创的通过回转皮带机实现的多点出料技术，大大提高了系统布置的灵活性，提高了自升式高速混凝土输送系统的适用范围，将促使自升式高速混凝土输送系统在大型混凝土坝施工中得到更加广泛的应用。

：

[1]郑以旭.RCC混凝土供料线在缅甸耶涯水电站的应用[J].制冷空调与电力机械，2008，（6）：85～87.

[2]王鹰.连续输送机械设计手册[M].北京：中国铁道工业出版社，2001.