乌东德高拱坝混凝土桁架式送料系统施工技术

张建山，曹中升，李铭松，张俊霞

(中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司，湖北 宜昌 443002)

乌东德水电站是金沙江下游河段四个水电梯级的最上游梯级，电站装机容量10 200 MW，多年平均发电量389.3亿kW·h[1]。枢纽工程主体工程由挡水建筑物、泄水建筑物、引水发电建筑物等组成。大坝为混凝土双曲拱坝，坝体设横缝不设纵缝，共分15个坝段，河床建基面高程718.00 m，坝顶高程988.00 m，最大坝高270 m。

乌东德大坝坝体混凝土总量约269.2万m3，原投标阶段规划全部采用缆机吊运入仓，共布置了3台30 t无塔架平移式缆机。

1 施工问题与对策

1.1 施工问题

1)乌东德大坝混凝土原定于2017年3月开始浇筑，计划2020年6月底浇筑到顶，2021年12月31日前全部完工，总工期42个月。为满足乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝四个梯级电站的联合蓄水调度和发电目标，更好的发挥防洪作用，乌东德水电站需提前进行蓄水和发电，导致在原定计划目标工期基础上，大坝5～11号坝段浇筑到顶时间需要提前1个月，1～4号、12～15号岸坡坝段到顶时间需要提前约3个月时间，而大坝具备坝前高程975 m蓄水条件的时间需提前6.5个月。这对原本工期就已经非常紧张的大坝混凝土施工提出了更高的要求。

2)根据坝体设计结构形式，大坝浇筑主要采用2台缆机浇筑混凝土，另外1台负责打杂工作，且溢流坝段有中孔钢衬施工、中孔弧门施工以及表孔施工，这些部位缺少手段来进行材料的吊装，会占用缆机较长时间。

3)乌东德大坝全坝段采用低热水泥浇筑，早期强度低，且施工后期大坝坝段会越来越多，同时大坝浇筑的层间间歇期(一般不超过14 d，重要结构部位不得超过28 d)、相邻坝段高差(18 m)、全坝段高差(30 m)、悬臂高度(70 m)等相关技术指标控制较为严格，不易控制。

1.2 施工对策

根据调整后的大坝混凝土施工进度计划，原有混凝土入仓手段已不能满足大坝混凝土浇筑强度需要。为此，施工单位经研究，规划在左右岸各布置1套桁架式送料系统，用于补充浇筑大坝1～4号、12～15号岸坡坝段的混凝土。

2 系统设计

2.1 总体规划

乌东德桁架式送料系统浇筑高程范围885～975 m。

左岸送料系统初始安装于3#坝段，覆盖范围为3号坝段及2号坝段大部分范围，可浇筑高程为885～945 m。自卸车在大坝988平台卸料，混凝土通过受料斗、转料皮带机和2级缓降立柱、上料皮带机后给布料机供料。当浇筑到945 m高程后，布料机转移到2号坝段，可覆盖范围为1、2号坝段，浇筑高程为945～975 m，上料皮带机转到高程975 m马道给布料机供料(见图1)。

图1 左岸送料系统平面布置图

右岸送料系统初始安装于13号坝段，覆盖范围为13号坝段及14号坝段大部分范围，可浇筑高程为885～945 m。自卸车在988平台卸料，混凝土通过受料斗、转料皮带机和2级缓降立柱、上料皮带机后给布料机供料。当浇筑到高程945 m后，布料机转移到14号坝段，可覆盖范围为14、15号坝段，浇筑高程为945～975 m，上料皮带机转到高程975 m马道给布料机供料。

2.2 系统性能设计

乌东德桁架式送料系统由受料斗、转料皮带、上料皮带、R22布料机、缓降立柱组成[2-4]，R22布料机覆盖半径22 m，可浇筑三级配砼，浇筑高程范围为885～975 m，布料机每15 m提升一次，月浇筑强度约2.1万m3。R22布料机性能参数见表1。

表1 R22布料机性能参数表

经估算，配置2套桁架式送料系统可浇筑坝体混凝土约20万m3(三级配)。

3 系统的安装运行

3.1 系统安装

1)基础浇筑及预埋件安装。为满足桁架式送料系统安装，首先需在相应的位置浇筑送料系统的受料斗、缓降立柱的基础及卸料平台。其中卸料平台上表面尺寸为8.0 m×1.2 m，设有2个料斗立柱边墙拉杆埋件；受料斗布置在高程975 m处，基础上平面尺寸为8.0 m×3.6 m，设有1个料斗立柱埋件及1个皮带转料机的埋件；缓降立柱布置高程根据浇筑的部位确定，设有1个缓降立柱埋件及1个皮带转料机的埋件。

按照每个基础为一仓，一次施工一仓，卸料平台分为2仓浇筑，每个基础施工程序如下：锚杆施工→缝面处理→钢筋施工→模板安装→预埋件安装→混凝土浇筑→拆模养护。

预埋件安装在浇筑布料机、缓降立柱基础前按照所需埋件的尺寸进行放样、安装、固定。

2)送料系统安装。安装好缓降立柱埋件，再安装立柱以上部分。立柱、布料机等由专业厂家生产，出厂前进行预拼装，然后分解成各部件，运输到现场再整体组装。立柱下端与立柱埋件间采用M30高强螺母和垫片将其固定。

立柱、布料机等安装采用缆机吊运，在起重设备条件允许时，尽量扩大地面拼装工作，以加快安装速度，减少高空作业。

受料斗容积为12 m3，由斗体、弧门机构、立柱、过渡节组成，料斗出口设置弧门控制料流，弧门的开启由液压推杆控制。

转料皮带及上料皮带是一种普通的胶带运输机，采用带宽大、带速小的皮带机。带宽为800 mm，带速为2.0 m/s。上弦梁采用有较大的抗弯模量和较大的回转半径的空心方钢。下弦采用Q345钢筋，两条竖杆采用薄壁钢管，左右两个桁架的竖杆采用剪刀叉连接，下弦最低点用缆索固定到其他建筑物上限制其侧向位移(见图2)。

图2 右岸供料线沿皮带机轴线展开图

R22布料机安装在桁车上，桁车上装有2～3对行走轮，可左右行走，皮带机用卸料车出料，卸料车可上、下游行走。布料机轨道架为三角形断面的钢桁架，上弦为一根工字钢，下弦为两根钢管，腹杆全部用钢管，回转半径大，自重小[5]。

3)试运转。送料系统各部件安装完毕后，首先进行空载试运转，并对各部件进行观察、检验及调整。

调整完成后进行负载试运转，加载量根据系统工艺流程要求，从小到大逐渐增加，在各种负荷下试运转的连续运行时间不得少于2 h。负载试运转完成，确认各部件正常后，方可投入运行。

3.2 系统运行工艺

桁架式送料系统混凝土入仓流程：自卸汽车→受料斗→转料皮带→缓降立柱→上料皮带→R22布料机→仓面。

自卸车在高程988 m平台卸料，混凝土通过受料斗、转料皮带机和缓降立柱、上料皮带机后给布料机供料。

布料机在浇筑四级料时容易在缓降立柱处发生堵塞，影响施工进度，因此在布料机浇筑仓位采用三级料。

应用桁架式送料系统浇筑岸坡坝段混凝土，月浇筑强度达到了2.1万m3，共浇筑坝体混凝土约20万m3。

3.3 系统拆除

送料系统拆除顺序为：R22布料机一上料皮带机一转料皮带机一缓降立柱，部件拆除后采用起重设备吊至下一个工作面或承重平台上。拆除时必须严格控制拆除顺序。

3.4 质量控制要点

1)在皮带机头部设计挡料罩，尾部加料处设计导料槽，在混凝土转接过程中实现二次拌和，同时，在设计时尽量减少落料高度差，防止混凝土骨料离析。

2)控制坯层厚度不超过50 cm。铺料后，先平仓后振捣，不得以平仓代替振捣，按照75～100 cm间距逐点插入，有序振捣，第一遍振捣完成后约30～60 min进行复振。混凝土料离析振捣后如泌水较多，应安排专人及时清除。

3)建立和完善送料系统运行、维护保养管理机制。成立布料机维护专班，浇筑过程中24 h值班，及时处理布料机故障，2 h内未恢复的，立即启动应急预案，确保仓面不出现初凝；每仓浇筑前对布料机进行联合验收，浇筑后进行清洗、维护保养。

4 结 语

实践证明，利用桁架式送料系统进行大坝岸坡坝段混凝土浇筑，有效缓解了乌东德大坝垂直运输手段不足造成的金结安装与土建施工相互干扰及混凝土浇筑入仓手段不足的难题，保证了坝体混凝土的施工进度，大坝混凝土2017年3月16日开始浇筑，于2020年5月4日实现大坝全线浇筑到顶，较原合同工期42个月提前了4.4个月，工期节约比例达到10.5%，在保证了大坝施工质量、安全的前提下，实现了大坝提前蓄水发电，取得了良好的社会经济效益。

该系统经过乌东德大坝生产性试验及现场应用检验，证明该系统成熟可靠，经济效益高，可在类似工程进行推广应用。