智能化集中制浆系统在善泥坡水电站防渗帷幕灌浆施工中的应用

鲁开茂

【摘 要】善泥坡水电站大坝左岸防渗帷幕灌浆工程量大，施工战线长，施工强度高，人员配置少，施工工期紧。为满足施工需求，本项目采用了全自动智能集中制浆系统。该系统所制备的稳定浆液完全能够满足浆液粘度、凝结时间等性能参数的要求，从而提高了制浆效率，节约了项目成本，加快了施工进度，取得了较好的技术经济效果，工程质量和环境保护等均得到了保证。

【关键词】帷幕灌浆；集中制浆系统；稳定浆液；智能优化；善泥坡水电站

Application of Intelligent Centralized Pulping System in Impervious Curtain Grouting Construction of Shannipo Hydropower Station

Lu Kai-mao

（China Water Conservancy and Hydropower Ninth Engineering Bureau Co.， Ltd Guiyang Guizhou 550081）

【Abstract】Shanyipo dam left bank dam impermeable curtain grouting a large amount of engineering， construction of long lines， high construction intensity， staffing less construction period tight. To meet the construction needs， this project adopts a fully automatic intelligent centralized pulping system. The stable slurry prepared by the system can fully meet the requirements of slurry viscosity， setting time and other performance parameters， thereby improving the efficiency of pulp production， saving the project cost， speeding up the construction progress， and achieving better technical and economic results， project quality and Environmental protection have been guaranteed.

【Key words】Curtain grouting；Centralized pulping system；Stable slurry；Intelligent optimization；Shannipo Hydropower Station

1. 引言

（1）貴州北盘江善泥坡水电站大坝左岸防渗帷幕灌浆工程施工制浆站拟定为集中制浆站形式，采用集中制浆、长距离输浆、分散供浆工艺。

（2）我公司在历年的防渗帷幕灌浆施工过程中，通过不断总结、改进和研究，自行开发出了环保节能型全自动智能集中制浆系统，该型集中制浆系统已在贵州乌江沙坨水电站、桐梓河圆满贯水电站及清水江大花水水电站及四川武都水利枢纽工程等多个工程项目得到了应用，取得了很好的社会和经济效益。并于2008年获贵州职工创新项目奖。我公司自行集成匹配的全自动环保节能型双罐制浆站见图1。

2. 工程概况

善泥坡水电站位于北盘江干流中游河段贵州省六盘水市水城县顺场乡境内，拦河大坝为抛物线双曲拱坝，最大坝高119.40m。两岸分别布置三层灌浆隧洞，高程分别为888m 、820m（左岸为830m）、785m，大坝左岸防渗帷幕线全长1574m。由于两岸防渗帷幕线较长，两岸防渗处理分二期进行：第一期为河床至f1断层并穿过f1断层，向两岸分别延伸约20m，一期左岸防渗线长约559m。二期范围分别为：左岸888m高程（K上左0+000.00～K上左1+015.00）；左岸830m高程（K中左0+000.00～K中左0+361.07）。采用接触式封闭帷幕，防渗帷幕下限高程为689.00m，最大深度（高程888.00m～689.00m）达199m 。工程包含三层灌浆隧洞及左岸中层830m施工支洞的开挖、一期支护、钢筋混凝土衬砌；三层灌浆隧洞回填、固结、帷幕灌浆、帷幕搭接灌浆及中底层排水孔，其中K上左1+015～K上左1+065和K中左0+361～K中左0+411两洞段为双排孔，孔距2.5m、排距1.2m；其余为单排孔，孔距2.0m。主要灌浆工程量见表1。

3. 施工工艺

本工程采用0.5：1水泥粉煤灰混合稳定型浆液，采用300型地质钻机清水回转钻进造孔，SGB6-10型高压灌浆泵灌浆，灌浆自动记录仪记录并监控。隧洞回填灌浆分区段进行施工，采用纯压式灌注；固结灌浆的方式为自下而上与自上而下相结合的综合灌浆法；帷幕灌浆方式为“自上而下、小口径钻进、孔口封闭、不待凝、孔内循环”高压灌浆工艺。最大灌浆压力为4.0MPa，设计防渗标准为单位吸水率：K上左1+480.21m～K上右0+332.48m段为q≤1Lu、其余的为q≤3Lu。整个施工过程帷幕灌浆量达21338t左右，工期42个月，施工高峰期干灰日消耗量为92t。

4. 制浆工艺的选择

4.1 传统制浆工艺。

（1）传统的分散制浆工艺即采用袋装水泥人工量化制浆。该制浆工要设计制安一个水泥堆放平台，要求做到通风良好，搭建整齐，有良好的安全保证措施，便于施工。制浆设备配置完备后，袋装水泥进入施工作业现场需安排四个搬运工卸车并进行码放。制浆作业时，需投入两个职工进行水泥运送，另投入两个工人完成水泥开包和倒灌水泥，最后还需要一个职工进行制浆机注水和出浆作业。因此该工艺人员配置较多，制浆效率低下。endprint

（2）善泥坡水电站大坝左岸防渗帷幕灌浆作业面长达1574m，根据廊道布置情况，作业面全线至少需要配置三个水泥制浆平台，投入制浆作业的人数也将达到15～18人之多。考虑到制操作人员的体力问题，每个台班按8h计算，每个制浆作业循环制浆400L，耗时10min，每个台班的日制浆量为19200L，无法满足施工需求。

4.2 集中制浆系统工艺。

（1）集中制浆系统采用散装水泥制浆，每个制浆循环600L需要5min，每个台班制浆量为57600L，满足施工需求。此外，系统可全自动配制两种或多种配料组成的浆液，实现快速均匀搅拌，可随时记录配料用量、浆液量并打印参数，确保施工所需浆液配合比准确、稳定、可靠。而且该系统操作简单，只需要一个操作员就能完成整个制浆作业流程，避免了使用袋浆水泥繁琐的环节，节约人力资源，降低施工成本，从而提高了制浆效率。

（2）本工程高峰期最高月强度为5097m/月，经方案比较，只有采用全自动制浆系统才能满足善泥坡水电站大坝左岸防渗帷幕灌浆工程施工强度大、工期紧、质量要求高及清洁环保的要求。

4.3 集中制浆系统的选址

根据善泥坡水电站大坝坝址区地形条件，左岸为一高耸的陡壁，灌浆隧洞及施工支洞口附近无缓坡地带，且受大坝施工干扰大。因此本着保护环境，减少浪费的原则，集中制浆站布置在左岸上坝交通洞与左岸高程888m灌浆隧洞交汇处靠山体一侧洞里扩挖后的洞室内，扩挖尺寸为城门型洞室（宽9.5m×高11.5m×长13.5m），高程在888m左右，占地面积140m2。制浆站内设置100t散装水泥罐2个，80 t散装粉煤灰罐1个，均为现场量身制作安装，不考虑整体吊装，配2套自动集中制浆系统，负责本工程的帷幕灌浆施工供浆，根据供浆量的大小调节使用。左岸集中制浆站布置情况见图2、图3。

5. 集中制浆系统

5.1 系统的组成。

集中制浆系统由包括称重传感器、制浆桶、搅拌循环泵、控制阀、底座组成的主机、螺旋送料机、储料灌（工地自配），供水管和电磁阀（可自配或另选配）控制柜等构成。

5.2 系统的工作流程。

整个制浆系统对原材料的储存、输送、计量、搅拌、供浆、废弃浆液处理及排放，其工作流程（见图4）。

5.3 系统各部分主要技术参数。

大坝左岸防渗帷幕灌浆全自动集中制浆系统各部份主要技术参数的选择，根据实际需要不断调整和完善，使整个系统能正常运转，满足施工要求，善泥坡水电站大坝左岸集中制浆系统主要参数调整结果统计（见表2）。

5.4 智能集中制浆系统运行过程。

打开秤量系统总电源→检查并打开秤量系统各阀门→对秤量系统去皮清零→调出所需浆液配合比→检查确认配合比中各个材料的设定值→启动制浆系统→秤量系统显示1P减水剂、手动加入减水剂到设定值→系统自动加水、加入量到设定值加水自动停止→高速自浆机自动启动运转，螺旋输送机自动运行、水泥加入量加到设定值时螺旋输送机自动停止→高速制浆机自动运转3min、自动停止→制浆结束→打印机打印制浆记录→通过输浆泵将浆液输送到转浆站或灌浆作业面。

6. 集中制浆系统控制技术要点

（1）灰罐内不应混装不同来源的水泥或粉煤灰，而且贮存时间不超过20天宜，如时间过长，会引起较多的结块、搭桥和堵塞现象。

（2） 螺旋输送机停机3天以上，再作业前应将检视孔盖打开，将管内残余物料清理干净，并及时检查中间轴座、螺旋体有无异常情况，确保设备处于良好运行状态。

（3）在进行设备检修及焊接作业时，要关掉控制柜电源，并断开秤量传感器的五芯航空插头。若控制柜断电后，再次通电应间隔10秒钟以上。

（4）在秤斗外壁安装震动器，使秤斗卸料顺畅，避免秤斗积灰影响秤量准确度，并且能保证秤卸过程不至于影响浆液纯搅拌时间，可提高工效和搅拌质量。

（5）高速制浆机底部的滤网应定时清刷，排除水泥和粉煤灰中带入的铁硝及其它粗颗粒物质，确保制浆机能正常循环。

（6）拌制水泥、粉煤灰、木钙混合浆液时，应按水→粉煤灰→水泥→木鈣溶液的投料顺序进行。木钙溶液应及时投入，均匀扩散方能充分发挥复合作用，制浆搅拌时间设置为150S时最为合适。

（7）螺旋输送机与秤斗和秤斗弧门与制浆机连接的布袋，应定时清洁或更换，保持柔软不漏灰，有利于秤量准确和减少制浆车间的粉尘危害。

7. 结语

（1）大坝左岸防渗帷幕灌浆工程从2011年11月21日开工至2015年5月20日完工，历时1277天，实现了2014年11月29日下闸蓄水，同年12月31日实现首台机组投产发电的目标。

（2）大坝左岸防渗帷幕灌浆工程单位工程分5个分部工程，合格率100%，其中5个分部工程质量优良，优良率100%，主要分部工程施工质量达到优良；未发生质量事故。

（3）大坝左岸防渗帷幕灌浆工程经过下闸蓄水至今这段时间的运行考验，坝体内的渗流量为18.010L/s，大大小于设计的30.0L/s，通过监测单位对大坝下闸蓄水至今的监测数据显示，没有出现异常，达到设计的标准，目前，正在发挥其应有的作用，机组发电正在创造经济效益。

（4）通过善泥坡水电站大坝左岸防渗帷幕灌浆工程水泥灌浆智能化集中制浆系统的应用，解决了水泥灌浆工程场地狭窄、施工强度高的施工矛盾。系统计量准确、便于控制，能保证工程施工质量和作业人员的职业健康安全，有利于环境保护，大大减少作业人员数量及其劳动强度，取得较好的经济效果，适用于以后大规模的水泥灌浆工程施工推广应用。endprint