徐黎

【摘 要】錦屏一級水電站大壩左岸1885混凝土拌和系統(tǒng)布置場地狹窄陡峭、可利用面積少、干擾大，布置難度大，如何優(yōu)化工藝設(shè)計與布置方案，對系統(tǒng)的可靠性及成品拌和物的質(zhì)量至關(guān)重要。針對這一難題，因地制宜，對系統(tǒng)進(jìn)行工藝設(shè)計與布置優(yōu)化，不僅能夠節(jié)省投資，還能夠大大加快施工進(jìn)度，取得較好經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

【關(guān)鍵詞】錦屏一級水電站 1885混凝土拌和合系統(tǒng) 布置 優(yōu)化 應(yīng)用

1工程簡介

錦屏一級水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣和鹽源縣交界處的雅礱江大河灣干流河段上，是雅礱江下游從卡拉至河口河段水電規(guī)劃梯級開發(fā)的龍頭水庫，距河口358km，距西昌市直線距離約75km。

本工程規(guī)模巨大，開發(fā)任務(wù)主要是發(fā)電，結(jié)合汛期蓄水兼有分擔(dān)長江中下游地區(qū)防洪的作用。電站裝機(jī)容量3600MW，保證出力1086MW，多年平均年發(fā)電量166.2億kW·h，年利用小時數(shù)4616h。大壩為世界第一高拱壩，壩高305.0m，水庫正常蓄水位1880m，死水位1800m，正常蓄水位以下庫容77.6億m3，調(diào)節(jié)庫容49.1億m3，屬年調(diào)節(jié)水庫。

2新增系統(tǒng)背景及系統(tǒng)概述

由于受錦屏一級水電站大壩混凝土系統(tǒng)供應(yīng)能力與纜機(jī)運(yùn)輸能力限制，墊座混凝土需要另外單獨澆筑。另外由于水墊塘和左右岸霧化區(qū)貼坡砼施工時段的大幅壓縮和自然地形造成的大量超填砼，造成該部位砼澆筑強(qiáng)度增長至原投標(biāo)階段的3倍以上，再加上整個錦屏一級其他標(biāo)段的供料能力普遍能力不足，為了實現(xiàn)首臺機(jī)組發(fā)電的趕工計劃和工期目標(biāo)，解決混凝土供應(yīng)不足的問題，經(jīng)過參建各方深入研究，決定在錦屏一級水電站大壩左岸1885新增一套混凝土系統(tǒng)。

新增大壩左岸1885混凝土拌和系統(tǒng)配置一座4×3m3自落式拌和樓，配套骨料二次篩分和預(yù)冷設(shè)施，制冷系統(tǒng)容量為500萬kcal/h?；炷令A(yù)冷系統(tǒng)需滿足預(yù)冷混凝土設(shè)計生產(chǎn)能力130～150m3/h，出機(jī)口溫度按7℃控制，混凝土拌制后，自卸汽車運(yùn)至入倉布料系統(tǒng)受料倉平臺卸料。系統(tǒng)于2011年3月底正式開工，計劃于2011年10月底投產(chǎn)，設(shè)計及建設(shè)工期非常緊張。

3場地情況簡介

新增大壩左岸1885混凝土拌和系統(tǒng)布置場地位于左岸壩肩上游1960平臺、下游的EL1885m平臺及EL1885m～EL1960m之間的斜坡，其中下游1885m平臺還布置有CV標(biāo)灌漿系統(tǒng)、其它標(biāo)段的施工臨時設(shè)施及CIII標(biāo)、霧化標(biāo)施工通道。經(jīng)EL1960m交通洞可到達(dá)EL1960m平臺，作為設(shè)備安裝檢修運(yùn)輸通道；從EL1885m交通洞可到達(dá)EL1885m平臺，可作為成品混凝土運(yùn)輸及其它施工車輛通行車道，平臺靠外側(cè)還需滿足大壩墊座澆筑設(shè)施用地。

左岸壩肩上游1960m纜機(jī)平臺上游的觀禮平臺，內(nèi)側(cè)為左岸纜機(jī)平臺邊坡，外側(cè)為左岸壩頂～纜機(jī)平臺邊坡，開挖坡比均為1∶0.5，已完成全部系統(tǒng)支護(hù)。巖性為第三段第4層中～厚層狀變質(zhì)砂巖夾灰黑色粉砂質(zhì)板巖。巖體中主要發(fā)育f5斷層，地基多處于f5斷層破碎帶及影響帶上，部分處于強(qiáng)卸荷帶上，巖體破碎，結(jié)構(gòu)松弛，巖體質(zhì)量差。斷層破碎帶屬Ⅴ1級巖體、影響帶屬Ⅳ2級巖體、強(qiáng)卸荷帶屬Ⅳ1級巖體。

左岸1885m下游的壩頂平臺上，內(nèi)側(cè)為左岸壩頂～纜機(jī)平臺邊坡，開挖坡比1∶0.45，外側(cè)為左岸拱肩槽下游側(cè)邊坡，開挖坡比1：0.43～1∶0.5，已完成全部系統(tǒng)支護(hù)。巖性為第三段第2層厚～巨厚層狀變質(zhì)細(xì)砂巖夾粉砂質(zhì)板巖。巖體中發(fā)育f5、f38-6斷層，地基處于f5、f38-6斷層破碎帶及其之間的影響帶上，巖體破碎，結(jié)構(gòu)松弛，巖體質(zhì)量差。斷層破碎帶屬Ⅴ1級巖體、影響帶屬Ⅳ2級偏差巖體。

左岸EL1885m～EL1960m之間的斜坡，內(nèi)側(cè)為自然坡，坡度約40～50°，已完成被動防護(hù)網(wǎng)施工。外側(cè)為左岸1885m下游壩頂平臺，已完成混凝土澆筑。巖性為第三段第2層厚～巨厚層狀變質(zhì)細(xì)砂巖夾粉砂質(zhì)板巖。巖體中無斷層、層間擠壓錯動帶等較大結(jié)構(gòu)面發(fā)育，地基多處于邊坡強(qiáng)卸荷帶上，部分處于f5、f38-6斷層的影響帶上，巖體破碎，結(jié)構(gòu)松弛，巖體質(zhì)量差。斷層影響帶屬Ⅳ2級巖體、強(qiáng)卸荷帶屬Ⅳ1級巖體。1915m高程以下已完成系統(tǒng)支護(hù)，1915m高程以上僅完成了被動防護(hù)網(wǎng)施工。

由于系統(tǒng)布置區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，存在多條斷層及不良地質(zhì)缺陷，主要有f5、f8、f38-6、煌斑巖脈等。在前期開挖施工過程中，曾由于開挖卸荷松弛，1885m平臺開裂，在1829m高程抗力體進(jìn)行固結(jié)灌漿過程中，該部位第二次出現(xiàn)裂縫。前期進(jìn)行的該部位邊坡穩(wěn)定復(fù)核，經(jīng)過錨索加固處理后，邊坡安全系數(shù)仍然偏低，邊坡穩(wěn)定條件差。

系統(tǒng)布置場地狹窄，后坡高陡，邊坡安全系數(shù)低，邊坡穩(wěn)定條件差，真正可用來布置系統(tǒng)的面積非常有限，系統(tǒng)布置與設(shè)計難度非常大。

4系統(tǒng)工藝設(shè)計與布置

4.1系統(tǒng)工藝設(shè)計說明

按照系統(tǒng)工藝設(shè)計，混凝土拌和系統(tǒng)主要由拌和樓、膠凝材料儲運(yùn)系統(tǒng)、骨料進(jìn)料、運(yùn)輸、篩分、存儲系統(tǒng)、外加劑系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等其它輔助設(shè)施組成。

（1）拌和樓：采用一座HL240-4F3000LB型自落式拌和樓，主樓跨距為10m×10m

（2）膠凝材料系統(tǒng)：本工程在漫水灣火車站設(shè)有水泥、粉煤灰中轉(zhuǎn)站，綜合考慮施工交通狀況，現(xiàn)場水泥、粉煤灰的儲存量按滿足高峰期3～5d的需要量設(shè)計，采用3個1500t水泥罐和一個1000t粉煤灰罐。膠凝材料罐車運(yùn)輸至系統(tǒng)經(jīng)地磅稱量后，將膠凝材料卸入罐中，再通過風(fēng)力輸送經(jīng)倉泵和管路送至拌合樓上。

（3）骨料進(jìn)料、運(yùn)輸、篩分、存儲系統(tǒng)：骨料進(jìn)料設(shè)置受料坑，粗、細(xì)骨料分別為2個倉、1個倉；骨料存儲采用特大石、大石、中石、小石各一個倉，砂設(shè)置兩個倉；二次篩分設(shè)置1臺2YKR3060和2臺2YKR2460，滿足骨料篩分需求；經(jīng)過膠帶機(jī)運(yùn)輸至拌和樓上。

（4）外加劑系統(tǒng)：外加劑車間內(nèi)修建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)池6個，滿足三種外加劑一配一用切換使用，建筑面積為20m×9m，再利用管路輸送至拌和樓上。

（5）空氣壓縮系統(tǒng)：空壓機(jī)車間內(nèi)布置2臺40m3/min和1臺20m3/min空壓機(jī)，滿足系統(tǒng)用風(fēng)需求，建筑面積為18.5m×8m，再利用管路輸送至拌和樓等用風(fēng)部位。

（6）制冷系統(tǒng)：制冷系統(tǒng)配置裝機(jī)容量500×104kcal/h（標(biāo)準(zhǔn)工況），其中一次風(fēng)冷250×104kcal/h（標(biāo)準(zhǔn)工況）；二次風(fēng)冷100×104kcal/h（標(biāo)準(zhǔn)工況）；片冰及制冷水生產(chǎn)250×104kcal/h（標(biāo)準(zhǔn)工況），設(shè)置制冷樓1座和風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉1座。根據(jù)常態(tài)砼的不同特點及所需的降溫幅度，采取“風(fēng)冷粗骨料 （兩次風(fēng)冷）、加冰及低溫水拌和”的預(yù)冷設(shè)計方案，滿足出機(jī)口溫度7℃的要求。

4.2系統(tǒng)布置

整個系統(tǒng)布置采用兩級臺階+斜坡布置：拌和樓與制冷樓布置在左岸1885m下游的壩頂平臺上，膠凝材料罐、空壓機(jī)車間、外加劑車間與高位水池布置在左岸壩肩上游1960m纜機(jī)平臺上游的觀禮平臺，骨料進(jìn)料、運(yùn)輸、篩分、存儲系統(tǒng)布置在左岸EL1885m～EL1960m之間的斜坡上，其它輔助設(shè)施合理統(tǒng)籌布置，具體布置情況見圖1：

圖1 新增大壩左岸1885混凝土系統(tǒng)平面布置圖

5系統(tǒng)優(yōu)化

5.1系統(tǒng)優(yōu)化原則

（1）系統(tǒng)布置應(yīng)充分考慮地質(zhì)地形條件，結(jié)合系統(tǒng)布置格局，依據(jù)主要子系統(tǒng)的功能，合理統(tǒng)籌布置，使系統(tǒng)運(yùn)行安全、功能適用、經(jīng)濟(jì)合理、維護(hù)管理方便。

（2）布置緊湊合理，簡化系統(tǒng)設(shè)施。

（3）系統(tǒng)建設(shè)及運(yùn)行期間，保證EL1885m交通洞、EL1960m交通洞及平臺正常通行，減少占用時間，并保證交通暢通和行車安全，盡量不影響相鄰其它施工單位和部位的施工。

（4）混凝土進(jìn)出料線布置順暢，行車方便。

5.2優(yōu)化方案的實施

對現(xiàn)場布置場地和地形地質(zhì)條件作進(jìn)一步詳查后，經(jīng)過多種布置方案比選，最終確定最優(yōu)布置方案，主要將系統(tǒng)分三塊布置，膠凝材料罐、外加劑車間、空壓機(jī)車間布置在左岸壩肩上游1960m纜機(jī)平臺上游的觀禮平臺，骨料進(jìn)料、運(yùn)輸、篩分、存儲系統(tǒng)布置在左岸EL1885m～EL1960m之間的斜坡上，拌和樓、制冷樓布置在左岸1885m下游的壩頂平臺上，其它輔助設(shè)施根據(jù)各子系統(tǒng)布置要求進(jìn)行合理統(tǒng)籌布置，滿足系統(tǒng)運(yùn)行管理要求。

優(yōu)化后的布置圖見圖2，與原布置方案對比，主要作了以下優(yōu)化調(diào)整：

（1）拌和樓平臺布置優(yōu)化。將拌和樓適當(dāng)外移，避開f5、f38-6斷層破碎帶及其之間的影響帶，移至f5斷層上盤的強(qiáng)卸荷Ⅳ2級巖體上，加強(qiáng)拌和樓基礎(chǔ)處理設(shè)計，擴(kuò)大基礎(chǔ)范圍，降低地基應(yīng)力。經(jīng)此調(diào)整后，一是滿足平臺及邊坡穩(wěn)定要求，二是拌和樓候車線路加長，車輛回轉(zhuǎn)場地增大，有效保證了車輛的行駛順暢。

（2）骨料進(jìn)料、運(yùn)輸、篩分、存儲系統(tǒng)優(yōu)化。骨料進(jìn)料設(shè)置受料坑，由原先的5個倉調(diào)整為3個倉，位置由EL1960m纜機(jī)平臺下游側(cè)平臺移至平臺下游側(cè)階地。經(jīng)此調(diào)整后，一是優(yōu)化了受料坑土建工程量和減少了2臺給料機(jī)，二是利用原有二級高差，滿足受料坑進(jìn)出料要求，骨料運(yùn)輸車輛回轉(zhuǎn)平臺更順暢。

骨料存儲倉由原先的方形混凝土料倉調(diào)整為圓形混凝土罐，加強(qiáng)基礎(chǔ)處理設(shè)計，采用錨桿、錨筋束與錨索加強(qiáng)邊坡局部穩(wěn)定，防止局部崩塌破壞。經(jīng)此調(diào)整后，圓形混凝土罐受力更好，骨料利用率更高，土建工程量更少，施工難度更小。

二次篩分車間通常由1座三層篩分樓，調(diào)整為兩階篩分開布置，一階篩2YKR3060充分利用EL1915m馬道平臺，二階篩直接布置在風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉頂上直接下料，風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，滿足受力要求。經(jīng)此調(diào)整后，一是滿足了場地布置要求，二是滿足膠帶機(jī)上料長度要求。

（3）制冷系統(tǒng)優(yōu)化。制冷水采用冷水機(jī)組調(diào)整為螺旋管蒸發(fā)器，片冰輸送由“羅茨風(fēng)機(jī)+管道輸送”調(diào)整為膠帶機(jī)輸送，優(yōu)化管路布置與設(shè)計，外圍均采用保溫彩板進(jìn)行封閉。

經(jīng)此優(yōu)化，不但節(jié)省了系統(tǒng)建安與運(yùn)行成本，也提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

（4）膠凝材料系統(tǒng)優(yōu)化。由于1885平臺灌漿系統(tǒng)膠凝材料罐群還要使用且沒法共用，場地布置緊張，故將拌和系統(tǒng)膠凝材料系統(tǒng)移至左岸壩肩上游1960m纜機(jī)平臺上游的觀禮平臺布置，且配套布置空壓機(jī)系統(tǒng)。膠凝材料罐由原鋼制拼裝調(diào)整為現(xiàn)場卷制的安陽利浦筒倉罐。由于膠凝材料輸送距離長，彎道多，且下行輸送，采用備用管道和助吹設(shè)施，以防止管道輸送堵塞。

經(jīng)此優(yōu)化，可有效緩解了1885平臺設(shè)施布置場地緊張，保證該平臺施工交通通暢，也滿足了膠凝材料卸灰的要求，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

圖2 新增大壩左岸1885混凝土系統(tǒng)平面布置優(yōu)化圖

5.3優(yōu)化成果

根據(jù)混凝土系統(tǒng)工藝流程并實施階段提供實際地形條件，對系統(tǒng)工藝與場地布置進(jìn)行優(yōu)最終實施階段方案同勘察設(shè)計階段比較，具有以下優(yōu)點：

（1）有利于系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)度。通過對系統(tǒng)布置及工藝的調(diào)整優(yōu)化，避免了混凝土系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)的建安施工及運(yùn)行干擾，加快了系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)度，保證了前方主體工程的要料需求。

（2）提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。調(diào)整后的系統(tǒng)采用骨料罐式成品骨料堆場，骨料進(jìn)料線出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性仍能夠得到保證。對系統(tǒng)的部分生產(chǎn)工藝進(jìn)行了調(diào)整，整個混凝土系統(tǒng)生產(chǎn)的可靠性也得到了較大提高。

（3）取得了較好的效益。通過對系統(tǒng)的分析研究，對系統(tǒng)布置及工藝的調(diào)整優(yōu)化，減少和優(yōu)化了系統(tǒng)設(shè)備投入及施工，加快了系統(tǒng)的建設(shè)速度，為前方主體工程施工打下了堅實的基礎(chǔ)，取得了較好的施工效益和社會效益。

6經(jīng)驗與建議

（1）系統(tǒng)布置場地狹窄陡峭、可利用面積少、干擾大為本系統(tǒng)布置的顯著特點和難點。按照就近布置原則，系統(tǒng)在布置上充分利用已經(jīng)開挖形成的左壩肩地形，分臺階坡狀布置，場地高差達(dá)80米，有效利用面積不足5000m2，在國內(nèi)系統(tǒng)中極為少見。雖然經(jīng)過一年多的運(yùn)行期證明系統(tǒng)設(shè)計滿足要求，運(yùn)行效果良好，但由于原規(guī)劃中沒有該系統(tǒng)，該設(shè)計、建設(shè)及運(yùn)行管理難度大，風(fēng)險也大。

（2）大型的混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)，由于其骨料需用量大，且高峰強(qiáng)度高，這就需要骨料儲存調(diào)節(jié)料堆具有較大的有效容積，有較大的調(diào)節(jié)能力，這在場地狹窄的混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)中，骨料罐群的使用不適為種行之有效的方式。骨料罐群具有占地小，儲量大，有效容積高、節(jié)省機(jī)械倒料費(fèi)用等優(yōu)點。但由于場地限制，全部采用骨料罐群來儲存骨料，總體效果良好，但在儲存細(xì)骨料的過程中，由于其含水量、石粉含量的影響，往往容易起拱導(dǎo)致放料不暢或板結(jié)無法放料，在下料時也往往從料罐中心呈柱狀圓孔，四周的料板結(jié)不下，在處理時高壓風(fēng)或高壓水處理，效果并不理想。這在運(yùn)行過程中時有發(fā)生，嚴(yán)重影響混凝土生產(chǎn)，對砂罐板結(jié)起拱采取如何破拱，至今沒有更行之有效的方法。

（3）系統(tǒng)膠凝材料輸送管路長達(dá)八百多米，且沿大壩邊坡下行布置，彎道多，距離遠(yuǎn)，容易堵管，系統(tǒng)采用配置多趟備用管路和助吹設(shè)施，加強(qiáng)運(yùn)行管理，很好地解決了灰管路堵塞難題。

（4）利用EL1915m～EL1945m邊坡，通過擴(kuò)展平臺布置二次篩分系統(tǒng)，采用錨桿、鋼筋混凝土澆筑平臺，二次篩分車間的一階篩和二階篩分開布置，一階篩布置在約EL1930m的馬道及邊坡上，為一臺2YKR2460型圓振動篩，二階篩布置在風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉上，為兩臺2YKR2460型圓振動篩，通過分級后分別進(jìn)入風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉。經(jīng)過運(yùn)行證明，運(yùn)行效果良好。

（5）由于地處大壩左岸壩肩破碎帶，安全問題是大問題。通過加強(qiáng)場地邊坡或平臺的防水措施，加強(qiáng)施工廢水排水管理，確保施工用水的有序排放，避免施工廢水下滲增加邊坡滲透壓力，降低邊坡穩(wěn)定安全性。對場地邊坡布設(shè)相應(yīng)監(jiān)測設(shè)施，并做好系統(tǒng)運(yùn)行期間場地邊坡的安全監(jiān)測工作。

7結(jié)語

錦屏一級水電站新增大壩左岸1885混凝土拌和系統(tǒng)于2011年10月底投產(chǎn)運(yùn)行，于2013年3月圓滿完成所有供料任務(wù)，為保證首臺機(jī)組發(fā)電目標(biāo)打下了堅實的基礎(chǔ)。系統(tǒng)布置區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，存在多條斷層及不良地質(zhì)缺陷，且場地狹窄，邊坡穩(wěn)定條件差，設(shè)計布置過程中因地制宜，通過一系列工程措施，合理布局，統(tǒng)籌設(shè)計，充分利用場地，緊湊布置，既滿足系統(tǒng)的功能設(shè)計，又為系統(tǒng)的運(yùn)行管理提供有利條件，對其它水電工程中借鑒應(yīng)用具有較大的積極意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]錦屏一級水電站左岸大壩工程施工標(biāo)招標(biāo)文件.中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院 2006年12月.

[2]錦屏一級水電站左岸大壩工程施工標(biāo)投標(biāo)文件.中國水利水電第七工程局，2007年4月.

[3]水利水電工程施工組織設(shè)計手冊第四冊 輔助企業(yè).水利電力出版社，1991年.