宋海杰，陳孝天，張紅曾，涂文亮，張傳虎

(1. 中國葛洲壩集團(tuán)三峽建設(shè)工程有限公司，湖北 宜昌 443002；2. 中國葛洲壩集團(tuán)國際工程有限公司，北京 100020)

0 引言

隨著我國水電工程的不斷開發(fā)，水電開發(fā)重心逐步偏向西南地區(qū)。我國西南地區(qū)地形地貌復(fù)雜，河谷狹窄，水電站大壩通常選擇拱壩，并在兩岸山體內(nèi)開挖大型洞室群布置引水發(fā)電機(jī)組。大型地下電站一般以主廠房為核心部位，廠房混凝土施工通常具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大、工期緊、質(zhì)量要求高和各專業(yè)相互干擾大等特點(diǎn)。采用傳統(tǒng)的泵機(jī)、溜管、溜筒、拐臂布料機(jī)等方法入倉經(jīng)常難以滿足施工進(jìn)度和質(zhì)量要求[1]，故亟需研究一種更適合大型地下廠房混凝土施工的澆筑技術(shù)。國內(nèi)外采用梭式布料機(jī)澆筑混凝土早有先例，但尚未有專門針對廠房混凝土施工的成熟澆筑技術(shù)。

傳統(tǒng)梭式布料機(jī)澆筑常態(tài)或低坍落度混凝土?xí)r易出現(xiàn)供料不連續(xù)等問題[2]，也難以適應(yīng)主廠房的復(fù)雜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。烏東德左岸地下電站主廠房尺寸為333.0 m×30.5 m×89.0 m(長×寬×高)，共布置有6臺機(jī)組(編號1#～6#)，混凝土方量約25萬m3，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大、工期緊。依托烏東德左岸地下電站主廠房混凝土施工，施工單位采用了梭式布料機(jī)澆筑技術(shù)，并通過對梭式布料機(jī)的結(jié)構(gòu)型式、施工布置、性能參數(shù)、配套設(shè)施、使用方法等進(jìn)一步研究和改進(jìn)[3]，形成了一套成熟的主廠房梭式布料機(jī)混凝土澆筑施工技術(shù)，保證了施工安全，提高了施工質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度。

1 梭式布料機(jī)設(shè)備布置與施工流程

1.1 設(shè)備布置與施工流程

烏東德左岸電站主廠房梭式布料機(jī)立面布置如圖1所示。通過廠房結(jié)構(gòu)的研究，確定了最優(yōu)的布置方案，廠房內(nèi)共布置3套梭式布料機(jī)(含供料皮帶和上料皮帶)和6根立柱。立柱為固定式，布置在1#～6#機(jī)組隔墩，梭式布料機(jī)和供料皮帶能夠在任意立柱間倒換。將受料斗和供料皮帶布置在2#、4#和6#母線洞，解決了混凝土與其他專業(yè)施工之間干擾較大等問題。

圖1 烏東德左岸電站主廠房梭式布料機(jī)立面布置圖

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙首先在主廠房基窩的巖墩上安裝立柱和梭式布料機(jī)，在母線洞和主變室安裝供料皮帶和受料斗，然后安裝上料皮帶形成完整的供料澆筑系統(tǒng)。根據(jù)施工安排，首先澆筑1#、3#和5#機(jī)組，施工完成后，將上料皮帶和梭式布料機(jī)拆除，轉(zhuǎn)移到2#、4#和6#機(jī)組繼續(xù)澆筑。每個(gè)機(jī)組澆筑時(shí)，隨著混凝土倉面的升高，逐步接長立柱，確保梭式布料機(jī)下料口與混凝土面保持合適距離，防止骨料分離。梭式布料機(jī)澆筑施工流程如圖2所示。

圖2 梭式布料機(jī)澆筑施工流程圖

2 設(shè)備安裝

2.1 立柱安裝

梭式布料機(jī)立柱共6根，布置在1#～6#機(jī)組隔墩上。立柱內(nèi)部設(shè)有垂直溜管，并根據(jù)需要加裝緩沖器。立柱直接澆筑在混凝土內(nèi)，不進(jìn)行拆除。立柱底部設(shè)基座和錨桿進(jìn)行錨固，基座由豎向鋼管、橫向連接鋼管、鋼錨板和錨筋組成。先施工錨桿，經(jīng)檢測合格后再焊接上部錨板和鋼管基座。

基座施工完成后，開始安裝立柱。立柱為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)形式，每榀重量733.4 kg，長度為3 m，當(dāng)上料皮帶與梭式布料機(jī)的落差較大時(shí)，連接立柱內(nèi)部設(shè)有緩降裝置。初次安裝時(shí)布料桿處于低位，回轉(zhuǎn)下方不含標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，回轉(zhuǎn)上方標(biāo)準(zhǔn)節(jié)為7節(jié)，其中2#、4#和6#梭式布料機(jī)立柱，需增加一節(jié)3.9 m節(jié)非標(biāo)節(jié)，滿足同時(shí)使用同一供料皮帶的要求。廠房160 t橋機(jī)的起吊高度為13.9 m，能夠一次滿足4節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)吊裝，或3節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)加1節(jié)非標(biāo)節(jié)的整體吊裝。首次安裝后需控制立柱垂直度，垂直度為H/1000(H為立柱高度)，且不大于10 mm，調(diào)整完成后用纜內(nèi)繩固定。隨著澆筑上升，梭式布料機(jī)隨之上升，進(jìn)行第二次立柱安裝，安裝完成后調(diào)整立柱垂直度，再次用纜內(nèi)繩固定。

2.2 梭式布料機(jī)安裝

梭式布料機(jī)主要由基本框架、伸縮桁架、回轉(zhuǎn)支撐、支座、受料斗、擋料槽、混凝土刮刀、象鼻溜管、空段清掃器和上下回轉(zhuǎn)盤組成，主要構(gòu)件的尺寸和重量如表1所示。

表1 梭式布料機(jī)主要構(gòu)件參數(shù)表

梭式布料機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括皮帶正反轉(zhuǎn)電動(dòng)滾筒、皮帶伸縮減速電機(jī)、回轉(zhuǎn)布料減速電機(jī)和電控箱。由于梭式布料機(jī)零部件較多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，是整個(gè)供料系統(tǒng)的核心部件，為減少高空作業(yè)，梭式布料機(jī)安裝在主安裝場平臺上組裝并調(diào)試，調(diào)試完成后整體吊裝到立柱上。調(diào)整梭式布料機(jī)上部回轉(zhuǎn)座，水平度為L/1000(L為梭式布料機(jī)長度)，且不大于5 mm。調(diào)整完成后固定梭式布料機(jī)頭尾部，然后安裝梭式布料機(jī)上端立柱。

梭式布料機(jī)具體安裝順序?yàn)椋核笫讲剂蠙C(jī)伸縮桁架連接→梭式布料機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置→安裝尾部張緊裝置→安裝梭式布料機(jī)上下托輥→安裝梭式布料機(jī)的輸送帶→安裝頭尾清掃器、頭尾擋料裝置及其他輔助裝飾→梭式布料機(jī)整體吊裝→電氣連接安裝→整體吊裝。

梭式布料機(jī)每次抬升操作流程為：拆除電氣→上料皮帶整體拆除→上部立柱拆除→梭式布料機(jī)拆除→立柱或支架拆除→下部立柱安裝→梭式布料機(jī)安裝→上部立柱安裝→上料皮帶整體安裝→電器連接。

該系統(tǒng)中，梭式布料機(jī)臂長22 m，能夠伸縮和359°旋轉(zhuǎn)，不需橋機(jī)輔助，使用簡單靈活，干擾小，澆筑基本無盲區(qū)。梭式布料機(jī)架設(shè)在立柱上，距倉面高度一般為3.0 m。立柱為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)(長3.0 m)，隨混凝土澆筑不斷接長，并抬升梭式布料機(jī)高度，解決混凝土澆筑困難的問題。

2.3 受料斗、供料皮帶安裝

受料斗和供料皮帶布置在2#、4#和6#母線洞，如圖3所示。受料斗的作用為接受自卸汽車運(yùn)輸來的混凝土料和對輸送系統(tǒng)的料流進(jìn)行控制，布置在母線洞口處，料斗容積為12 m3；料斗出口設(shè)置弧形門控制料流，弧形門的開啟由液壓推桿控制。為了便于料斗的運(yùn)輸，結(jié)合母線洞的空間，料斗設(shè)計(jì)為三部分的拼裝式，最大單件高度為5.97 m。料斗出口帶有導(dǎo)料槽，將混凝土料從料斗導(dǎo)至母線洞供料皮帶，導(dǎo)料槽的傾角為47°。受料斗重量5.09 t，外形尺寸為3.6 m×3.1 m×5.91 m，采用25 t汽車吊吊裝，吊裝時(shí)工況參數(shù)選用基本臂長、幅度8 m，吊裝能力為9.6 t，滿足安全要求。

圖3 烏東德左岸電站主廠房梭式布料機(jī)平面布置圖

母線洞供料皮帶由12個(gè)立柱(LZ1～LZ12)和皮帶機(jī)組成，LZ1的外形尺寸為1.44 m×0.95 m× 1.369 6 m，LZ12的 外 形 尺寸為1.5 m×1.45 m×4.17 m。各個(gè)立柱重量為316.6～950.6 kg。母線洞皮帶輸送機(jī)含立柱總重為10.04 t。皮帶輸送機(jī)由電動(dòng)滾筒(重量為476 kg)、機(jī)頭架、擋料罩、5個(gè)中間支架、機(jī)尾架以及相應(yīng)推托輥、輸送帶(重量為554.8 kg)組成。

母線洞供料皮帶的作用是將混凝土料輸送出母線洞到上料皮帶，其安裝一般順序?yàn)椋喊惭b皮帶機(jī)立柱→按安裝圖裝配皮帶機(jī)的主體→皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置→安裝尾部張緊裝置→安裝皮帶機(jī)的輸送帶→安裝頭尾清掃器、頭尾部擋料裝置、接料斗及其他輔助裝置→安裝皮帶機(jī)固定裝置。采用移動(dòng)式桅桿式吊車和電動(dòng)葫蘆配合安裝。

2.4 上料皮帶安裝

上料皮帶機(jī)采用整體式吊裝的方法安裝，安裝順序?yàn)椋赫w式驅(qū)動(dòng)裝置→裝配尾部節(jié)總成→裝配頭部節(jié)總成→裝配標(biāo)準(zhǔn)節(jié)總成→焊接加強(qiáng)板→按提供的安裝圖合成皮帶機(jī)主體→安裝皮帶機(jī)的輸送帶→安裝空段清掃器、頭部清掃器、擋料罩、接料斗、安全控制類電氣元件等部件→整體吊裝。上料皮帶長度為28.2 m，重量為7.3 t，采取整體式安裝，吊裝方式與梭式布料機(jī)相似。該系統(tǒng)共布置3條上料皮帶，根據(jù)澆筑需要，可在任意機(jī)組間倒換，以實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)度，節(jié)省施工成本。倒換時(shí)，將上料皮帶整體拆除轉(zhuǎn)移至其他機(jī)組。

3 混凝土澆筑

自卸車或攪拌車將混凝土輸送到12m3液壓弧門受料斗，通過液壓弧門控制下料速度，混凝土通過母線洞皮帶機(jī)輸送到上料皮帶機(jī)，上料皮帶機(jī)頭部下方設(shè)有立柱，為了防止高差過大產(chǎn)生骨料分離，在立柱溜管中間設(shè)置緩沖裝置，混凝土通過緩沖后落入梭式布料機(jī)，由梭式布料機(jī)在倉內(nèi)進(jìn)行布料。單條供料皮帶能夠給兩條上料皮帶供料，上料皮帶能夠與梭式布料機(jī)一同拆除轉(zhuǎn)移至任意機(jī)組。通過合理安排備倉與澆筑，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)。與常規(guī)方法相比，所采用的供料皮帶、上料皮帶、梭式布料機(jī)等均能夠運(yùn)輸三級配常態(tài)混凝土，系統(tǒng)運(yùn)輸效率高(設(shè)計(jì)速度為120 m3/h)、施工干擾小、骨料分離少、安全可靠，解決了廠房混凝土澆筑強(qiáng)度大、質(zhì)量要求高的問題。

4 結(jié)語

本文依托烏東德左岸地下電站主廠房混凝土澆筑施工，在原有基礎(chǔ)上對梭式布料機(jī)的施工工藝、方法進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)。梭式布料機(jī)系統(tǒng)能夠獨(dú)立布置和運(yùn)行，施工干擾小，大幅降低了混凝土施工與金結(jié)安裝的干擾，下料強(qiáng)度大。

與常規(guī)方法澆筑泵送混凝土相比，梭式布料機(jī)可以澆筑三級配常態(tài)混凝土，減少水泥用量，從而降低水化熱和混凝土開裂內(nèi)險(xiǎn)，而且能夠節(jié)約施工成本，保證主廠房混凝土施工進(jìn)度和澆筑質(zhì)量。同時(shí)，通過合理規(guī)劃倉位澆筑和聯(lián)合調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了用3臺梭式布料機(jī)澆筑6臺機(jī)組，降低了設(shè)備資源的投入。本文研究得到的主廠房梭式布料機(jī)澆筑技術(shù)已經(jīng)推廣應(yīng)用于烏東德右岸主廠房及白鶴灘地下電站廠房的混凝土施工中。