張建山，曹中升，李銘松，張俊霞

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)三峽建設(shè)工程有限公司，湖北 宜昌 443002)

烏東德水電站是金沙江下游河段四個(gè)水電梯級(jí)的最上游梯級(jí)，電站裝機(jī)容量10 200 MW，多年平均發(fā)電量389.3億kW·h[1]。樞紐工程主體工程由擋水建筑物、泄水建筑物、引水發(fā)電建筑物等組成。大壩為混凝土雙曲拱壩，壩體設(shè)橫縫不設(shè)縱縫，共分15個(gè)壩段，河床建基面高程718.00 m，壩頂高程988.00 m，最大壩高270 m。

烏東德大壩壩體混凝土總量約269.2萬(wàn)m3，原投標(biāo)階段規(guī)劃全部采用纜機(jī)吊運(yùn)入倉(cāng)，共布置了3臺(tái)30 t無(wú)塔架平移式纜機(jī)。

1 施工問(wèn)題與對(duì)策

1.1 施工問(wèn)題

1)烏東德大壩混凝土原定于2017年3月開(kāi)始澆筑，計(jì)劃2020年6月底澆筑到頂，2021年12月31日前全部完工，總工期42個(gè)月。為滿足烏東德、白鶴灘、溪洛渡和向家壩四個(gè)梯級(jí)電站的聯(lián)合蓄水調(diào)度和發(fā)電目標(biāo)，更好的發(fā)揮防洪作用，烏東德水電站需提前進(jìn)行蓄水和發(fā)電，導(dǎo)致在原定計(jì)劃目標(biāo)工期基礎(chǔ)上，大壩5～11號(hào)壩段澆筑到頂時(shí)間需要提前1個(gè)月，1～4號(hào)、12～15號(hào)岸坡壩段到頂時(shí)間需要提前約3個(gè)月時(shí)間，而大壩具備壩前高程975 m蓄水條件的時(shí)間需提前6.5個(gè)月。這對(duì)原本工期就已經(jīng)非常緊張的大壩混凝土施工提出了更高的要求。

2)根據(jù)壩體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，大壩澆筑主要采用2臺(tái)纜機(jī)澆筑混凝土，另外1臺(tái)負(fù)責(zé)打雜工作，且溢流壩段有中孔鋼襯施工、中孔弧門(mén)施工以及表孔施工，這些部位缺少手段來(lái)進(jìn)行材料的吊裝，會(huì)占用纜機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間。

3)烏東德大壩全壩段采用低熱水泥澆筑，早期強(qiáng)度低，且施工后期大壩壩段會(huì)越來(lái)越多，同時(shí)大壩澆筑的層間間歇期(一般不超過(guò)14 d，重要結(jié)構(gòu)部位不得超過(guò)28 d)、相鄰壩段高差(18 m)、全壩段高差(30 m)、懸臂高度(70 m)等相關(guān)技術(shù)指標(biāo)控制較為嚴(yán)格，不易控制。

1.2 施工對(duì)策

根據(jù)調(diào)整后的大壩混凝土施工進(jìn)度計(jì)劃，原有混凝土入倉(cāng)手段已不能滿足大壩混凝土澆筑強(qiáng)度需要。為此，施工單位經(jīng)研究，規(guī)劃在左右岸各布置1套桁架式送料系統(tǒng)，用于補(bǔ)充澆筑大壩1～4號(hào)、12～15號(hào)岸坡壩段的混凝土。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總體規(guī)劃

烏東德桁架式送料系統(tǒng)澆筑高程范圍885～975 m。

左岸送料系統(tǒng)初始安裝于3#壩段，覆蓋范圍為3號(hào)壩段及2號(hào)壩段大部分范圍，可澆筑高程為885～945 m。自卸車(chē)在大壩988平臺(tái)卸料，混凝土通過(guò)受料斗、轉(zhuǎn)料皮帶機(jī)和2級(jí)緩降立柱、上料皮帶機(jī)后給布料機(jī)供料。當(dāng)澆筑到945 m高程后，布料機(jī)轉(zhuǎn)移到2號(hào)壩段，可覆蓋范圍為1、2號(hào)壩段，澆筑高程為945～975 m，上料皮帶機(jī)轉(zhuǎn)到高程975 m馬道給布料機(jī)供料(見(jiàn)圖1)。

圖1 左岸送料系統(tǒng)平面布置圖

右岸送料系統(tǒng)初始安裝于13號(hào)壩段，覆蓋范圍為13號(hào)壩段及14號(hào)壩段大部分范圍，可澆筑高程為885～945 m。自卸車(chē)在988平臺(tái)卸料，混凝土通過(guò)受料斗、轉(zhuǎn)料皮帶機(jī)和2級(jí)緩降立柱、上料皮帶機(jī)后給布料機(jī)供料。當(dāng)澆筑到高程945 m后，布料機(jī)轉(zhuǎn)移到14號(hào)壩段，可覆蓋范圍為14、15號(hào)壩段，澆筑高程為945～975 m，上料皮帶機(jī)轉(zhuǎn)到高程975 m馬道給布料機(jī)供料。

2.2 系統(tǒng)性能設(shè)計(jì)

烏東德桁架式送料系統(tǒng)由受料斗、轉(zhuǎn)料皮帶、上料皮帶、R22布料機(jī)、緩降立柱組成[2-4]，R22布料機(jī)覆蓋半徑22 m，可澆筑三級(jí)配砼，澆筑高程范圍為885～975 m，布料機(jī)每15 m提升一次，月澆筑強(qiáng)度約2.1萬(wàn)m3。R22布料機(jī)性能參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 R22布料機(jī)性能參數(shù)表

經(jīng)估算，配置2套桁架式送料系統(tǒng)可澆筑壩體混凝土約20萬(wàn)m3(三級(jí)配)。

3 系統(tǒng)的安裝運(yùn)行

3.1 系統(tǒng)安裝

1)基礎(chǔ)澆筑及預(yù)埋件安裝。為滿足桁架式送料系統(tǒng)安裝，首先需在相應(yīng)的位置澆筑送料系統(tǒng)的受料斗、緩降立柱的基礎(chǔ)及卸料平臺(tái)。其中卸料平臺(tái)上表面尺寸為8.0 m×1.2 m，設(shè)有2個(gè)料斗立柱邊墻拉桿埋件；受料斗布置在高程975 m處，基礎(chǔ)上平面尺寸為8.0 m×3.6 m，設(shè)有1個(gè)料斗立柱埋件及1個(gè)皮帶轉(zhuǎn)料機(jī)的埋件；緩降立柱布置高程根據(jù)澆筑的部位確定，設(shè)有1個(gè)緩降立柱埋件及1個(gè)皮帶轉(zhuǎn)料機(jī)的埋件。

按照每個(gè)基礎(chǔ)為一倉(cāng)，一次施工一倉(cāng)，卸料平臺(tái)分為2倉(cāng)澆筑，每個(gè)基礎(chǔ)施工程序如下：錨桿施工→縫面處理→鋼筋施工→模板安裝→預(yù)埋件安裝→混凝土澆筑→拆模養(yǎng)護(hù)。

預(yù)埋件安裝在澆筑布料機(jī)、緩降立柱基礎(chǔ)前按照所需埋件的尺寸進(jìn)行放樣、安裝、固定。

2)送料系統(tǒng)安裝。安裝好緩降立柱埋件，再安裝立柱以上部分。立柱、布料機(jī)等由專業(yè)廠家生產(chǎn)，出廠前進(jìn)行預(yù)拼裝，然后分解成各部件，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)再整體組裝。立柱下端與立柱埋件間采用M30高強(qiáng)螺母和墊片將其固定。

立柱、布料機(jī)等安裝采用纜機(jī)吊運(yùn)，在起重設(shè)備條件允許時(shí)，盡量擴(kuò)大地面拼裝工作，以加快安裝速度，減少高空作業(yè)。

受料斗容積為12 m3，由斗體、弧門(mén)機(jī)構(gòu)、立柱、過(guò)渡節(jié)組成，料斗出口設(shè)置弧門(mén)控制料流，弧門(mén)的開(kāi)啟由液壓推桿控制。

轉(zhuǎn)料皮帶及上料皮帶是一種普通的膠帶運(yùn)輸機(jī)，采用帶寬大、帶速小的皮帶機(jī)。帶寬為800 mm，帶速為2.0 m/s。上弦梁采用有較大的抗彎模量和較大的回轉(zhuǎn)半徑的空心方鋼。下弦采用Q345鋼筋，兩條豎桿采用薄壁鋼管，左右兩個(gè)桁架的豎桿采用剪刀叉連接，下弦最低點(diǎn)用纜索固定到其他建筑物上限制其側(cè)向位移(見(jiàn)圖2)。

圖2 右岸供料線沿皮帶機(jī)軸線展開(kāi)圖

R22布料機(jī)安裝在桁車(chē)上，桁車(chē)上裝有2～3對(duì)行走輪，可左右行走，皮帶機(jī)用卸料車(chē)出料，卸料車(chē)可上、下游行走。布料機(jī)軌道架為三角形斷面的鋼桁架，上弦為一根工字鋼，下弦為兩根鋼管，腹桿全部用鋼管，回轉(zhuǎn)半徑大，自重小[5]。

3)試運(yùn)轉(zhuǎn)。送料系統(tǒng)各部件安裝完畢后，首先進(jìn)行空載試運(yùn)轉(zhuǎn)，并對(duì)各部件進(jìn)行觀察、檢驗(yàn)及調(diào)整。

調(diào)整完成后進(jìn)行負(fù)載試運(yùn)轉(zhuǎn)，加載量根據(jù)系統(tǒng)工藝流程要求，從小到大逐漸增加，在各種負(fù)荷下試運(yùn)轉(zhuǎn)的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不得少于2 h。負(fù)載試運(yùn)轉(zhuǎn)完成，確認(rèn)各部件正常后，方可投入運(yùn)行。

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行工藝

桁架式送料系統(tǒng)混凝土入倉(cāng)流程：自卸汽車(chē)→受料斗→轉(zhuǎn)料皮帶→緩降立柱→上料皮帶→R22布料機(jī)→倉(cāng)面。

自卸車(chē)在高程988 m平臺(tái)卸料，混凝土通過(guò)受料斗、轉(zhuǎn)料皮帶機(jī)和緩降立柱、上料皮帶機(jī)后給布料機(jī)供料。

布料機(jī)在澆筑四級(jí)料時(shí)容易在緩降立柱處發(fā)生堵塞，影響施工進(jìn)度，因此在布料機(jī)澆筑倉(cāng)位采用三級(jí)料。

應(yīng)用桁架式送料系統(tǒng)澆筑岸坡壩段混凝土，月澆筑強(qiáng)度達(dá)到了2.1萬(wàn)m3，共澆筑壩體混凝土約20萬(wàn)m3。

3.3 系統(tǒng)拆除

送料系統(tǒng)拆除順序?yàn)椋篟22布料機(jī)一上料皮帶機(jī)一轉(zhuǎn)料皮帶機(jī)一緩降立柱，部件拆除后采用起重設(shè)備吊至下一個(gè)工作面或承重平臺(tái)上。拆除時(shí)必須嚴(yán)格控制拆除順序。

3.4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1)在皮帶機(jī)頭部設(shè)計(jì)擋料罩，尾部加料處設(shè)計(jì)導(dǎo)料槽，在混凝土轉(zhuǎn)接過(guò)程中實(shí)現(xiàn)二次拌和，同時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)盡量減少落料高度差，防止混凝土骨料離析。

2)控制坯層厚度不超過(guò)50 cm。鋪料后，先平倉(cāng)后振搗，不得以平倉(cāng)代替振搗，按照75～100 cm間距逐點(diǎn)插入，有序振搗，第一遍振搗完成后約30～60 min進(jìn)行復(fù)振?；炷亮想x析振搗后如泌水較多，應(yīng)安排專人及時(shí)清除。

3)建立和完善送料系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)保養(yǎng)管理機(jī)制。成立布料機(jī)維護(hù)專班，澆筑過(guò)程中24 h值班，及時(shí)處理布料機(jī)故障，2 h內(nèi)未恢復(fù)的，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，確保倉(cāng)面不出現(xiàn)初凝；每倉(cāng)澆筑前對(duì)布料機(jī)進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，澆筑后進(jìn)行清洗、維護(hù)保養(yǎng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)踐證明，利用桁架式送料系統(tǒng)進(jìn)行大壩岸坡壩段混凝土澆筑，有效緩解了烏東德大壩垂直運(yùn)輸手段不足造成的金結(jié)安裝與土建施工相互干擾及混凝土澆筑入倉(cāng)手段不足的難題，保證了壩體混凝土的施工進(jìn)度，大壩混凝土2017年3月16日開(kāi)始澆筑，于2020年5月4日實(shí)現(xiàn)大壩全線澆筑到頂，較原合同工期42個(gè)月提前了4.4個(gè)月，工期節(jié)約比例達(dá)到10.5%，在保證了大壩施工質(zhì)量、安全的前提下，實(shí)現(xiàn)了大壩提前蓄水發(fā)電，取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)烏東德大壩生產(chǎn)性試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用檢驗(yàn)，證明該系統(tǒng)成熟可靠，經(jīng)濟(jì)效益高，可在類似工程進(jìn)行推廣應(yīng)用。