布料杆在溧阳抽水蓄能电站地下厂房机组混凝土施工中的应用

胡 其 林，　刘　聪

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都　610066)

布料杆在溧阳抽水蓄能电站地下厂房机组混凝土施工中的应用

胡 其 林，刘聪

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都610066)

摘要：布料杆是一种混凝土浇筑作业中泵送混凝土的末端输送设备。混凝土输送泵料斗中的混凝土在泵送工作压力下，通过混凝土输送管路和布料杆主梁架的回转连续输送至施工现场布料范围内的所有布料点。因其具有价格低廉、操作方便、性能稳定、维护简单、移动及安拆方便等特点，布料杆在公路、桥梁及高层建筑等建筑行业中得到了广泛的推广和应用，但其在水利水电工程施工中的应用相对较少。介绍了溧阳抽水蓄能电站地下厂房机组混凝土施工过程中入仓手段的选择及布料杆在浇筑过程中的应用，对布料杆的施工工艺和施工方法进行了阐述，可为类似厂房机组混凝土工程提供一定的借鉴。

关键词：溧阳抽水蓄能电站；布料杆；地下厂房；机组混凝土

1概述

水利水电工程地下厂房土建施工因其与机电安装干扰大、作业环境特殊、空间环境受限等因素而造成机组混凝土浇筑入仓手段十分有限。如何在确保施工质量的前提下利用有限的施工条件和手段，缩短作业时间，降低劳动力投入，减轻作业人员的劳动强度，节约成本，提高混凝土浇筑施工效率，对地下厂房机组混凝土施工来说具有重要的意义。

溧阳抽水蓄能电站地下厂房系统由主厂房、地下副厂房、主变洞和尾水闸门室组成，其中主厂房由主机间、安装间组成。地下厂房垂直埋深约为230～260 m，主厂房总宽度约为23.2 m，总长度约为203 m，厂房顶部开挖高程为-16.05 m，主机间净高约为47 m。主机间自下而上分为锥管层、蜗壳层、水泵水轮机层、母线层和电动发电机层。根据设计要求，主机间尾水肘管以上(高程-59.6 m至高程-41.5 m)混凝土属于机组混凝土(图)1。

溧阳抽水蓄能电站地下厂房机组混凝土工程由中国水利水电第五工程局有限公司第一分局负责承建，在混凝土浇筑过程中，面对地下厂房各种不利的施工条件，我们对施工设备的选择及具体的浇筑方法进行了深入地探讨和不断的优化，取得了较好的效果，笔者简述于后。

图1　溧阳抽水蓄能电站地下厂房结构示意图

2混凝土入仓强度及入仓设备的选择

由于抽水蓄能电站多为可逆式水泵水轮发电机，运行中同时存在发电及抽水两种工况，加之其发电水头较大，从而造成厂房内机组运行中的振动亦相对较大。为确保电站运行安全，在设计过程中机组混凝土相对而言体积较大，配筋也较密集。笔者以溧阳抽水蓄能电站地下厂房为例进行阐述。该电站地下厂房机组混凝土蜗壳保压层及机墩层的外包混凝土厚度均超过3 m，而水轮机层、母线层及发电机层楼板由于采用了暗梁厚楼板设计，楼板厚度分别达到800 mm、600 mm和700 mm。混凝土最小入仓强度按下式计算：

Q=(S×D)/T

式中S为最大楼板面积，取630 m2；D为每层最小铺料厚度，取0.3 m；T为混凝土初凝时间，取4 h。经过计算可知：混凝土最小入仓强度Q=630×0.3/4.0=47.25(m3/h)。在确保不发生冷仓的前提下完成如此大面积以及大方量的混凝土浇筑给混凝土入仓设备及浇筑手段的选择带来了很大的难度。

在溧阳抽水蓄能电站地下厂房机组混凝土施工过程中，我们对 “桥机+吊罐”和混凝土输送泵的优缺点(表1)及输送强度进行了相关的分析对比。

表1　“桥机+吊罐”及混凝土输送泵优缺点对比表

(1)“桥机+吊罐”方案。经查证溧阳抽水蓄能电站地下厂房桥机的主要技术参数得知，“桥机+吊罐”混凝土输送强度可由下式测算：

Q1=Vmax×60/T1

式中Q1为“桥机+吊罐”混凝土输送强度；Vmax为吊罐单次最大装料容量，现场采用8 m3立罐，取8 m3；T1为桥机完成单次混凝土输送所需要的总时间，T1=t1+t2+t3+t4+t5，其中t1为桥机大车运行耗时；t2为桥机小车运行耗时；t3为桥机起重提升耗时；t4为桥机入仓卸料后返程耗时；t5为吊罐装、卸料过程耗时。经现场测算后t1 取 11.5 min，t2 取 1.3 min，t3 取 5 min，t4 取

8.9 min，t5取15 min，T1=41.7 min。经计算得知：“桥机+吊罐”混凝土输送强度Q1=8×60/41.7=11.5(m3/h)。

(2)混凝土输送泵方案。由于客观原因的存在，混凝土输送泵的实际输送强度往往低于理论输送强度。溧阳抽水蓄能电站地下厂房施工现场选用的HBT60型混凝土输送泵之单台输送泵的实际输送强度可由下式测算：

Q2=Qmax×a1×η

式中Q2为混凝土输送泵的实际输送强度；Qmax为混凝土输送泵理论输送强度，取60 m3/h；a1为配管条件系数，取0.8～0.9；η为作业效率，根据混凝土搅拌运输车供料的间断时间、拆装泵管和布料停歇等情况，取0.5～0.7。经计算得知：单台HBT60型混凝土输送泵的实际输送强度为Q2=60×0.9×0.7=37.8(m3/h)。

将两种方案进行对比并结合地下厂房现场实际施工条件，从混凝土入仓输送强度、场地条件及施工干扰等方面出发，最终确定将混凝土输送泵方案作为地下厂房机组混凝土浇筑过程中的主要入仓手段。与此同时，由于浇筑面积及方量较大，单台混凝土输送泵无法完全满足入仓强度需要，因而在实际施工中考虑在厂房上下游部位各布置一台混凝土输送泵。除此之外，为防止堵管及设备故障等突发情况造成混凝土浇筑中断而影响工程质量，利用桥机布料灵活的特点，将桥机吊运吊罐作为一种辅助或应急入仓手段投入到实际施工过程中。

然而，在实际施工过程中，由于地下厂房狭窄的空间以及十分有限的交通运输条件，在大多数情况下并不具备同时布置两台混凝土输送泵的条件，与此同时，设备的增加虽然在一定程度上解决了入仓强度的问题，但带来了施工成本的大大增加，而现场设备、人员的调度压力也相应增大，鉴于此，我们经过反复探讨和研究，最后决定将建筑行业中已得到成熟应用的布料杆引入到地下厂房机组混凝土施工过程中。

3布料杆的技术性能及其在实际施工过程中的应用

布料杆是混凝土浇筑作业中泵送混凝土的末端输送设备，该设备主要由主梁架、平衡架、支撑座、输送管路等结构构成(图2)。常见的手动布料杆因其具有价格低廉、操作方便、性能稳定、维护简单、移动及安拆方便等特点，在公路、桥梁及高层建筑等建筑行业中得到了广泛的推广和应用，但在水利水电工程施工中的应用相对较少。

手动布料杆结构设计合理、稳定性好、维护使用方便、能够快速分体组合拆装、自重轻、移动方便,只需使用小型起重设备即可实现布料杆的快速安装及转移；同时，可根据现场实际情况进行布置，设备安装放置灵活方便，在楼板、脚手架及任意平台上均可操作。通过手动回转牵引机构，在施工中可轻松地将其回转，接通管道后即可实现作业半径内360°无死角全方位布料，从而有效地扩大了一次施工的范围，降低了劳动强度，减少了混凝土泵送中的布管辅助时间，提高了作业效率。相对于直接采用混凝土输送泵布管泵送入仓，该设备能够显著减少泵管的安拆作业并提高混凝土浇筑速度，能够起到节省劳动力投入、降低作业人员劳动强度的效果。

溧阳抽水蓄能电站地下厂房机组混凝土施工过程中，将布料杆作为混凝土输送泵入仓的一种辅助设备，不仅弥补了混凝土输送泵覆盖面小、布料灵活度差的不足，同时，在地下厂房机组特殊的中空结构中很好地发挥了其环形布料的优点，极大地发掘出混凝土输送泵的输送效率。在布料杆投入使用后，溧阳抽水蓄能电站地下厂房仅需投入一台BLG-18型手动布料杆(参数见表2)配合一台HBT60型混凝土输送泵，即满足了机组各部位混凝土入仓强度需要。

在实际应用过程中，结合地下厂房机组混凝土结构及布料杆使用过程中两者各自的特点，施工中只需将布料杆架设在机组中心位置搭设的平台上，利用其360°回转的优点，即实现了一次性对机组楼板、边墙及立柱等结构部位的全范围覆盖(图3)。

图2　布料杆结构示意图

型号最大布料半径/m最大布料高度/m管径/mm回转范围/°配重梁长度/m整机重量/kg配重/kgBLG-18184.21253603.810001500

备注：布料杆高度及长度尺寸可根据需要定制。

其中，对于蜗壳保压层及水轮机层板梁等部位的混凝土浇筑，施工时将布料杆架设在机组下部里衬顶部(高程-52.37 m)搭设的支撑平台处，平台下部采用I20工字钢作为主龙骨，在主龙骨上部间距20 cm均布φ48脚手架钢管作为次龙骨，次龙骨用φ48钢管和扣件连成整体后与工字钢绑扎固定，形成支撑平台。平台顶部满铺3 cm厚的脚手板，脚手板与平台绑扎固定，然后再在脚手板上架设布料杆(图4)。

对于机墩及母线层板梁等部位的混凝土的浇筑，将布料杆架设在机杭上部里衬顶部(高程-49.16 m)搭设的支撑平台处，平台型式不变，平台上部搭设脚手架，脚手架顶部满铺、固定3 cm厚的脚手板，然后再在脚手板上架设布料杆(图5)。

图3　布料杆控制范围示意图

对于风罩及发电机层板梁等部位的混凝土浇筑，在风罩内搭设满堂红脚手架平台，将平台顶部满铺、固定3 cm厚的脚手板，然后再在脚手板上架设布料杆。将脚手架立杆架设在原工字钢支撑平台及机墩混凝土上部，立杆钢管下端设置垫板和扫地杆，架体纵横相连并根据实际情况设剪刀撑以确保架体稳定。

作业过程中，布料杆进料弯管前端与混凝土泵管出口端相连，构成完整的泵送施工输送管路，混凝土输送泵料斗中的混凝土在泵送工作压力下，通过混凝土输送管路和布料杆主梁架的回转连续输送至施工现场布料范围内的所有布料点，从而实现了便捷、快速浇筑。

4施工安全注意事项

(1)布料杆在使用前，应使施工人员了解、掌握布料杆的结构及性能，熟悉其操作方法和注意事项。

图4　布料杆及支撑平台布置示意图(机坑下部里衬)

(2)布料杆操作工须经过专业培训后由专人负责操控。操作人员应充分了解施工现场，尤其是在布料杆回转过程中，对其布料半径范围内应对施工人员进行疏散、对障碍物进行清理或标注，防止其与布料杆发生碰撞。

(3)在布料杆使用过程中，需安排专人做好监护和安全管理工作，一旦发现有失稳迹象，应立即停止供料并着手进行加固工作。

(4)布料杆平衡配重箱原则上不允许与布料杆分开吊运。若一定要分开时，必须用钢丝绳牵引牢固，并将旋转弯管固定好后才能进行吊运，且在吊运时信号工必须旁站指挥。

(5)在使用布料杆时，其支腿必须放置在稳固、结实的平台上，平台必须具有足够的支撑力；应将主梁架及手动管支好，配重箱加配重；软管出料口严禁加接任何长短的输送泵管且出料口不得被混凝土堆埋。

(6)布料杆在施工时不可随意加大布料杆半径，且不得使用超过规定的配管。操作时，操作人员可直接用绳子拉动臂架进行转动并完成浇筑；在混凝土泵送过程中，严禁移动布料杆的位置。

图5　布料杆及支撑平台布置示意图(机坑上部里衬)

(7)布料杆的折叠收缩需按顺序进行，未用纤绳固定前不得启动布料杆，严禁用布料杆起吊或拖拉物件。

(8)布料杆在停止使用时，底架必须放置在坚固的平台上，配重严禁与机身分离并用绳索牵引牢固。不得随意增减配重箱内的配重材料，以防倾覆。

(9)施工期间，必须定期检查支腿、塔身、臂架等部位是否开裂、开焊，特别是支腿伸缩节处，一旦发现须立即修复；定期检查拉杆活动处是否磨损，若发现磨损严重的必须予以更换；检查回转支承螺栓是否松动、磨损。对设备活动部位应定期加注润滑脂，确保其回转灵活。

(10)在完成混凝土浇筑作业后，需对布料杆管路进行彻底的清洗，管道内不得有混凝土残留。在清洗过程中，严禁采用压缩机空气冲洗。

5结语

溧阳抽水蓄能电站地下厂房机组混凝土施工通过引进布料杆并将其作为一种混凝土辅助入仓的手段，减少了混凝土泵送过程中泵管的安拆倒运，实现了连续布料，使得混凝土输送泵的实际输送强度达到了理论输送强度的80%～90%，充分发挥了混凝土输送泵的输送效率，提高了混凝土施工效率。同时，由于安拆泵管工作的减少，混凝土输送泵停泵时间随之减少，在一定程度上降低了发生混凝土泵堵管的风险，避免了发生冷仓，保证了工程质量。

通过对比投入布料杆前后地下厂房内各机组相同部位混凝土浇筑时间及资源投入发现，浇筑现场人工投入及作业人员的劳动强度明显降低。与此同时，由于浇筑时间大大缩短，混凝土施工设备及资源的投入也随之减少，从而实现了施工成本的有效降低。由此可见：在今后的水利水电工程地下厂房及其他结构部位混凝土施工中，布料杆具有着更大的推广及应用价值。

收稿日期:2016-04-06

中图分类号:TV7;TV52;TV53;TV554;TV544

文献标识码:B

文章编号:1001-2184(2016)03-0001-05

作者简介:

胡其林(1986-)，男，湖北黄冈人，助理工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

刘聪(1972-)，男，重庆云阳人，项目总工程师，高级工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作.

(责任编辑：李燕辉)