桁架式布料机在观音岩厂房混凝土施工中的应用

2017-01-09刘吉庆

四川水利 2016年3期

关键词：蜗壳皮带机布料

刘吉庆，罗冉

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都，611000)

桁架式布料机在观音岩厂房混凝土施工中的应用

刘吉庆，罗冉

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都，611000)

为解决观音岩水电站厂房各部位的混凝土入仓问题，达到降低成本，加快进度，保证质量等目的，项目部设计了桁架式布料机，它具有轻、快、灵等特点，通过垂直、纵向和横向传输混凝土，实现整个仓号的混凝土覆盖，并在施工过程中根据运行情况对各个组成结构不断优化，最终形成了设计、加工、安装、运行、维护和拆除等全面的施工工法。本文重点对布料机的设计及现场规划布置进行了阐述。

桁架式布料机厂房混凝土施工观音岩水电站

1 概述

根据观音岩厂房标混凝土结构特性，有以下部位的混凝土施工可采用桁架布料机的方式入仓：1#～5#机高程977.0m～1002.5m大体积混凝土(20万m3)，尾水闸墩滑模施工混凝土(5万m3)，主机间蜗壳二期混凝土(6万m3)，尾水渠反坡段混凝土(2万m3)。原混凝土入仓方案为1台M900塔机、1台MQ900B门机及多台混凝土泵等入仓。实际施工期间，由于机电金结安装、土建各类材料和机具的吊运，对门、塔机的使用率很高，而大量采用混凝土泵进行混凝土入仓将极大增加成本，为此，急需增加另一种混凝土入仓方式，以解决现场混凝土的入仓问题。

由项目部设计加工的桁架式皮带布料机进行混凝土施工，可保证每小时达到80m3左右的混凝土入仓强度，连续性浇筑确保混凝土无冷缝，纵横向传料保证仓面全部覆盖无死角，钢结构加工稳固，使用安全，设备动力保证系数高，解决了厂房各部位混凝土入仓难题，同时降低了施工成本。

2 桁架式布料机设计

2.1 桁架式布料机参数设计

2.1.1 混凝土入仓强度。为满足混凝土入仓强度，使混凝土不至发生初凝、层间缝等质量问题，混凝土额定传送能力设计量为80m3/h，并以此为基础进行其它方面参数的设定。

2.1.2 电动滚筒功率。不同长度、坡度的皮带机架需设计相应功率的电动滚筒，采用在皮带线送料端设转向滚筒，送料另一端设电动滚筒的方式，设计用电功率至少达到设计功率的2倍动力系数，采用功率通常为15kW、22kW、37kW。

2.1.3 皮带运输速度和宽度。在考虑皮带能稳定运行的相对较高速度，且不导致皮带下部托辊脱落、混凝土骨料抛撒的情况下，皮带机运输速度采用4m/s，皮带宽度800mm。

2.1.4 桁架及立柱加工长度。桁架长度根据现场需要设计，且在门塔机可吊运的前提下，加工长度可按20m～50m加工，下部支撑柱最大跨度在25m内，支撑高度最高9m，即3仓进行一次拆除和重新安装。

2.2 桁架式布料机结构组成

2.2.1 上料皮带机。上料皮带主要采用轻型槽钢、角钢、钢管加工而成，加上皮带和托辊、托辊架、滚筒、电动滚筒等结构。两条上料皮带机相连处设溜管传料，上料皮带机最末端通过溜管将混凝土料溜放至仓内的给料机内。

2.2.2 给料机。给料皮带机放置于仓内支撑架上，其上布置卸料小车，卸料小车设行走轮，可沿给料机一起沿轨道左右行走，并将上料皮带机送入的混凝土通过卸料小车送至布料机内。

2.2.3 布料机。布料机要将给料机送入的混凝土送入仓面，它必须覆盖全部仓面的每个部位，所以布料皮带机装在桁车上，桁车装有行走轮，可左右行走，皮带机用卸料车出料，卸料车可上、下游行走，所以布料机可以在任一个仓面的任一点卸料，达到仓面全部覆盖的目的。

上料机、给料机和布料机主断面加工如图1所示。

图1 上料机、给料机和布料机断面

2.2.4 布料机轨道架。设计为宽0.8m、高1m的三角形断面钢管桁架，上弦要走车，用100×50×3.5mm的空心方钢，下弦为2条φ48mm×3.5mm的钢管，腹杆为φ48mm×3.5mm的钢管，侧边设人行道。轨道架可根据仓面大小设2～3条。轨道架断面如图2所示。

图2 轨道架断面

2.2.5 支撑柱。采用∠50mm×5mm角钢加工成1m×1m的四方形支撑柱，受布置位置限制，可随混凝土浇筑埋入混凝土内。支撑柱重量轻，消耗钢材少，成本低。

2.2.6 其它辅助项目

2.2.6.1 皮带机增设清扫器施工处理，采用合金钢刮刀配合弹簧片施工，可极大减少砂浆附带皮带后向仓外的抛洒。同时在底部增设皮带线防砂浆抛撒铁皮铺设，采用0.5mm铁皮铺设在皮带底部，设φ12mm圆钢支撑，以防止下部工作面的污染。皮带机清扫器设计如图3所示。

图3 皮带机清扫器设计

2.2.6.2 为满足布料机在送料过程中的温控要求，减少坍落度损失，可根据部位需要，增加遮阳棚。遮阳蓬采用φ14mm钢筋做龙骨，龙骨外侧满铺装0.3mm厚彩钢瓦作为遮阳板，将皮带传送系统封闭。

3 桁架式布料机施工布置

3.1 厂房下部大体积混凝土布料机施工布置

主厂房高程977m～1002.5m为大体积混凝土，总方量约20万m3，适用于入仓强度大的自制桁架式皮带布料机施工方式。桁架式布料系统在尾水渠上布置受料平台和上料皮带线，仓内布置支撑架、给料线及布料机施工。布料机轨道布置在仓内预埋的支撑架上，桁架式布料机在轨道架上可沿坝轴线左右移动，卸料小车可沿坝轴线上、下游方向前后移动，全方位覆盖整个仓号。桁架式布料机仓内布置如图4所示。

图4 桁架布料机仓内布置

3.2 尾水闸墩滑模布料机施工布置

尾水闸墩优化施工方案采用滑模进行施工后，原方案门、塔机和泵送混凝土施工基本无法满足施工需要。滑模施工需求强度为750m3/日～800m3/日，桁架式布料机理论入仓强度可达1200m3/日～1300m3/日，完全能满足滑模施工入仓强度需要，且保障率高。优化混凝土入仓方案，桁架式布料机结构重量和布料机上混凝土重量需随滑模模体共同上升，进而需对滑模模体提升系统重新设计与校核，以保证滑模平台的安全性。

根据尾水闸墩滑模混凝土现场实际情况，桁架式布料机系统在1#安装间下游侧高程1041.7m尾水平台上，布置一套皮带上料线进行混凝土入仓，在仓号内布置一根φ400mm×5mm的溜管送料入仓，溜管最大高差为45m，混凝土入仓易分离，需在溜管中设置减速器，减缓混凝土下滑速度，确保混凝土浇筑质量。布料机在滑模上布置支撑架、轨道、给料机及布料机，在轨道布置滑模模体上桁架式布料机可在模体上方左右移动，卸料小车可沿模体上、下游方向前后移动，覆盖滑模模体整个范围。桁架式布料机尾水闸墩滑模施工布置如图5所示。

图5 桁架布料机尾水闸墩滑模施工布置

3.3 主机间二期混凝土布料机施工布置

3.3.1 蜗壳二期回填施工布置

蜗壳二期回填施工面积大，混凝土入仓强度要求高，单机混凝土总方量大，约1.3万m3。在施工工期极为紧张情况下，厂房蜗壳二期回填采用以下方案：

蜗壳阴角部位混凝土采用泵送方式施工，浇筑完成后，其上部蜗壳二期混凝土采用桁架式布料机入仓。布料机混凝土通过尾水平台溜管进入主机间供料(预埋溜管管径DN300,预埋高度距离高程1041.7m尾水平台以上约1.2m),混凝土通过溜管溜入给料机送至布料线后进行布料入仓。布料机轨道布置在高程1018.06m(布料机底部高程)，厂房上、下游设置支撑，桁架式布料机可沿厂房左右岸方向移动，卸料小车可沿厂房上、下游方向移动，覆盖整个回填仓号。桁架式布料机蜗壳二期回填施工布置如图6所示。

图6 桁架布料机蜗壳二期回填施工布置

3.3.2 水轮机层及以上混凝土施工布置

蜗壳二期回填布料系统已无法满足高程1016.925m～1027.46m水轮机层及以上混凝土浇筑要求，需进行二次提升，提升至1028.26m高程(布料机底部高程)。布料机机长25.0m，自身机架高1.2m，带卸料小车底部安装高程为1029.46m，其下设两道8.5m行走轨道作为支撑架，轨道间跨度22.5m。混凝土入仓路径为：混凝土拌和系统→场内道路运输至尾水平台(高程1041.70m)→接料口→φ325×6溜管→缓冲集料斗→φ325×6溜管→布料机→布料小车→仓面。

3.4 尾水渠反坡段底板布料机施工布置

尾水渠反坡段底板混凝土采用定型配重式滑模、拉模分条带浇筑施工方案，施工时布置于厂房下游侧尾水底板上的塔机已经拆除。根据厂房尾水渠反坡段结构特点，渠底板坡比为1∶3，因坡度太小采用混凝土罐车和溜槽结合入仓方式不具备施工条件；采用泵送混凝土入仓因塌落度过大，混凝土自稳性差，不能保证混凝土施工外观质量；采用履带吊吊运混凝土入仓施工强度也无法保证。

鉴于上述施工特点和难点，采用布料机方案可解决尾水渠反坡段混凝土入仓问题。即以顺水流方向的4个结构单元分块为一道浇筑序列，在浇筑序列一侧设置给料线，通过给料线运送混凝土至拉模模体上布置的布料机，布料机再将混凝土料送至仓内。每一道序列块浇筑时需从上游向下游(从低处向高处)进行，共计分为10段序列块进行浇筑施工，最后完成门机轨道范围和剩余临时泵坑的施工。桁架式布料机尾水渠反坡段底板施工布置如图7所示。