嘉陵江草街航電樞紐船閘工程混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)

李善起，張國(guó)棟

（中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116001）

1 概述

混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)承擔(dān)嘉陵江草街航電樞紐工程的船閘、廠(chǎng)房、5孔沖沙閘等部位所需混凝土的生產(chǎn)任務(wù)，其主體工程混凝土供應(yīng)量180萬(wàn)m3?；炷量偭看螅て诰o，施工強(qiáng)度高，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，要求混凝土拌和系統(tǒng)具有高強(qiáng)度連續(xù)運(yùn)行能力?；炷临|(zhì)量要求高，特別體現(xiàn)在溫控方面。經(jīng)對(duì)壩區(qū)多年氣溫統(tǒng)計(jì)資料分析，要求拌和系統(tǒng)從6月份開(kāi)始制冷，到10月份為止。由于夏季混凝土澆筑量比較大，也要求制冷部分能夠穩(wěn)定可靠運(yùn)行，并能連續(xù)高強(qiáng)度生產(chǎn)17℃的混凝土。

壩體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，混凝土種類(lèi)多，還有如抗沖磨、水上、水下等要求，需要拌和系統(tǒng)在保證高強(qiáng)度的前提下能適應(yīng)多品種混凝土生產(chǎn)的要求。

2 拌和系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在攪拌樓樓型選擇上，一是考慮溫控的特殊要求，預(yù)冷混凝土需加入大量片冰，而融冰過(guò)程需要延長(zhǎng)攪拌時(shí)間；二是考慮強(qiáng)制式攪拌機(jī)襯板消耗大約是自落式的4倍，其維修及運(yùn)行成本較高，故拌和系統(tǒng)均選用自落式攪拌機(jī)。

2.1 生產(chǎn)能力確定

嘉陵江草街航電樞紐工程混凝土澆筑從2006年1月開(kāi)始，至2009年3月末結(jié)束，混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)承擔(dān)電站船閘、廠(chǎng)房、沖砂閘等部位混凝土拌和任務(wù)，混凝土總量達(dá)179.34萬(wàn)m3，混凝土月澆筑強(qiáng)度7.48萬(wàn)m3，按1.5不均勻系數(shù)[1]，計(jì)算出混凝土高峰月澆筑強(qiáng)度11.2萬(wàn)m3/月，其中要求制冷高峰月澆筑強(qiáng)度為190m3/h。

根據(jù)高峰月澆筑強(qiáng)度，計(jì)算得出混凝土拌和能力[2]：

式中：Qh為澆筑能力，m3/h；Kh為小時(shí)不均勻系數(shù)1.3～1.5，取1.5；Qm為混凝土高峰月澆筑強(qiáng)度，Qm=1.5×7.48=11.2萬(wàn)m3/月；m為每月工作天數(shù)，取25 d；n為每天工作小時(shí)，取20 h。

根據(jù)上式計(jì)算結(jié)果，混凝土拌和強(qiáng)度為336.6 m3/h。經(jīng)對(duì)合同文件的認(rèn)真研究，在滿(mǎn)足合同文件控制性工期要求的前提下，對(duì)各種方案經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，選定混凝土拌和設(shè)備能力為440m3/h。

2.2 拌和樓選型

根據(jù)計(jì)算確定的拌和能力，混凝土拌和系統(tǒng)配備2座拌和樓、1座拌和站，型號(hào)分別為：鄭州生產(chǎn)的HL240-4F3000LC（4×3）型拌和樓 1座；鄭州生產(chǎn)的H120-3F1500（3×1.5）型拌和樓1座；洛陽(yáng)生產(chǎn)的HZD80（80站）型拌和站1臺(tái)。拌和樓、站主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 拌和樓主要技術(shù)指標(biāo)表Table1 M ain technical indicator ofm ixing plant

拌和樓銘牌生產(chǎn)能力總計(jì)440 m3/h，是混凝土澆筑高峰強(qiáng)度（336.6 m3/h）的1.3倍，滿(mǎn)足非制冷混凝土澆筑高峰期11.22萬(wàn)m3/月的澆筑強(qiáng)度要求。HL240-4F3000LC型拌和樓和H120-3F1500型拌和樓的拌和機(jī)為雙錐傾翻自落式，拌和樓配備砂石含水量自動(dòng)檢測(cè)儀，有拌和水量自動(dòng)補(bǔ)償功能。所有拌和樓均采用全自動(dòng)微機(jī)控制，記錄、打印、監(jiān)視、電子稱(chēng)量、自動(dòng)配料等全部由電腦自動(dòng)控制完成。

2.3 混凝土原材料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)

2.3.1 成品骨料供應(yīng)

馬鞍山砂石料加工系統(tǒng)的成品骨料用自卸汽車(chē)運(yùn)輸至拌和場(chǎng)受料地籠，皮帶運(yùn)輸?shù)秸{(diào)節(jié)料倉(cāng)供拌和樓使用。調(diào)節(jié)料倉(cāng)有效容積18 000m3，可以滿(mǎn)足高峰期2.5 d的施工用量。

調(diào)節(jié)料倉(cāng)下供料皮帶雙線(xiàn)布置，分別為HL240-4F3000LC和H120-3F1500拌和樓供料，供料皮帶寬1 000 mm，帶速150～230 m/min，運(yùn)輸能力 400～500m3/h。

2.3.2 水泥、粉煤灰運(yùn)輸和儲(chǔ)存

HL240-4F3000LC、H120-3F1500拌和樓和HZD80拌和站各自配備2個(gè)儲(chǔ)灰罐，單罐容量分別為300 t、200 t、100 t，用于儲(chǔ)存水泥和粉煤灰，通過(guò)螺旋輸送機(jī)直接向拌和機(jī)供料。

場(chǎng)內(nèi)另外配備6個(gè)1 000 t中轉(zhuǎn)儲(chǔ)灰罐，其中4個(gè)儲(chǔ)存水泥，2個(gè)儲(chǔ)存粉煤灰。水泥儲(chǔ)灰罐下面接QPB6.0型氣化噴射泵，粉煤灰儲(chǔ)灰罐下面接QPB4.5型氣化噴射泵，通過(guò)風(fēng)送管道向拌和樓儲(chǔ)灰罐供應(yīng)水泥和粉煤灰。

場(chǎng)內(nèi)水泥總儲(chǔ)量達(dá)到4 600 t，粉煤灰總儲(chǔ)量達(dá)到2 280 t（粉煤灰容重按水泥容重的0.8倍計(jì)算）?；炷寥諠仓?qiáng)度：Q=112 200/25=4 488 m3/d，按每m3混凝土平均使用180 kg水泥、80 kg粉煤灰計(jì)算，場(chǎng)內(nèi)水泥儲(chǔ)量可滿(mǎn)足高峰期6 d的用量，粉煤灰儲(chǔ)量可滿(mǎn)足高峰期6 d的用量。

水泥和粉煤灰以散裝汽車(chē)運(yùn)輸至拌和場(chǎng)內(nèi)，使用氣力輸送到儲(chǔ)灰罐和拌和樓自帶儲(chǔ)灰罐，通過(guò)拌和樓自帶螺旋輸送機(jī)向拌和樓供料，氣力輸送用風(fēng)由場(chǎng)內(nèi)空壓機(jī)站提供。

2.3.3 外加劑供料和儲(chǔ)存

在拌和場(chǎng)內(nèi)建1個(gè)容積為100 m3的外加劑池，根據(jù)外加劑的種類(lèi)不同（計(jì)劃使用2種外加劑），外加劑池分為5個(gè)小池，2個(gè)使用，2個(gè)制液，1個(gè)備用，單池容積分別為20m3。

3 拌和系統(tǒng)布置

拌和系統(tǒng)布置在左岸上壩公路（A線(xiàn)路）和渝合高速公路之間，拌合系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置受料地籠、調(diào)節(jié)料倉(cāng)、二次篩分系統(tǒng)、供料皮帶、儲(chǔ)灰罐、空壓機(jī)站、外加劑車(chē)間、拌和樓站（3座）、一次風(fēng)冷骨料倉(cāng)、制冷車(chē)間、施工變電所、污水處理和場(chǎng)內(nèi)施工道路等，系統(tǒng)占地面積30 000m2?；炷涟韬蜆窃O(shè)置在204m高程，二次篩分車(chē)間布置在216 m高程，其他生產(chǎn)車(chē)間布置在210～214 m高程之間；HZD80拌和站及其附屬設(shè)施單獨(dú)布設(shè)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)成品骨料堆，使用裝載機(jī)上料[3]。

3.1 受料地籠和調(diào)節(jié)料倉(cāng)

受料地籠布置在拌和場(chǎng)地上游210 m平臺(tái)，共設(shè)置2個(gè)，分別供應(yīng)骨料和砂料，通過(guò)2條供料皮帶向調(diào)節(jié)料倉(cāng)供料。骨料受料地籠平面尺寸為15m×5m，設(shè)受料斗3個(gè)。砂料受料地籠平面尺寸10m×5m，設(shè)2個(gè)受料斗。

調(diào)節(jié)料倉(cāng)設(shè)置在拌和場(chǎng)地中間214 m平臺(tái)，結(jié)構(gòu)尺寸為120m×14m×10m，有效容積18 000 m3。調(diào)節(jié)料倉(cāng)頂部設(shè)2條分料皮帶，帶寬1 000 mm，每條分料皮帶配卸料小車(chē)1臺(tái)。調(diào)節(jié)料倉(cāng)下部接2條出料皮帶，分別向2座拌和樓供料。

3.2 空壓機(jī)站

空壓機(jī)站布置在拌和樓和調(diào)節(jié)料倉(cāng)進(jìn)料皮帶下部，建筑面積30m×6m，占地面積30m×16 m。站內(nèi)設(shè)20 m3/min、40 m3/min空壓機(jī)各3臺(tái)，總供風(fēng)量180m3/min。

3.3 儲(chǔ)灰系統(tǒng)

除每臺(tái)拌和樓自帶的2個(gè)儲(chǔ)灰罐外，現(xiàn)場(chǎng)共設(shè)置1 000 t儲(chǔ)罐6個(gè)，用于現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存粉煤灰和水泥。儲(chǔ)灰罐在場(chǎng)邊呈線(xiàn)性布置，通過(guò)風(fēng)送系統(tǒng)向拌和樓供料。

3.4 二次篩分系統(tǒng)

為保證混凝土質(zhì)量，控制超徑含量，清除骨料表面包裹石粉，在混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)置場(chǎng)內(nèi)二次篩分系統(tǒng)，對(duì)成品骨料運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵和超遜徑超標(biāo)部分進(jìn)行二次篩分和水洗，篩分和脫水后進(jìn)入轉(zhuǎn)料倉(cāng)儲(chǔ)存，供拌和樓使用，二次篩分系統(tǒng)生產(chǎn)能力760 t/h。轉(zhuǎn)料倉(cāng)同時(shí)作為一次風(fēng)冷料倉(cāng)使用，對(duì)成品骨料進(jìn)行一次風(fēng)冷。

對(duì)應(yīng)于2座拌和樓分別配置2組振動(dòng)篩，HL240-4F3000LC（4×3）拌和樓篩分處理量為500 t/h， H120-3F1500（3×1.5）拌和樓篩分處理量為260 t/h，二次篩分系統(tǒng)按二階式布置，一階篩分將調(diào)節(jié)料倉(cāng)來(lái)的混合料分為40 mm以上和以下二級(jí)，分別進(jìn)入二階篩分進(jìn)行分級(jí)和脫水，經(jīng)二階篩分分級(jí)出的4種骨料分別進(jìn)入一次風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉(cāng)，每組料倉(cāng)的容量分別為4×240 m3，4×180 m3，調(diào)節(jié)料倉(cāng)下設(shè)褲叉式氣動(dòng)下料弧門(mén)。

HL 240-4F3000 LC拌和樓：一階篩分設(shè)2YKR2052型振動(dòng)篩1臺(tái)；二階篩分設(shè)2YKR2460型振動(dòng)篩2臺(tái)。

H120-3F1500拌和樓：一階篩分設(shè)2YKR1852型振動(dòng)篩1臺(tái)；二階篩分設(shè)2YKR2060型振動(dòng)篩2臺(tái)。

二次篩分系統(tǒng)布置在拌和場(chǎng)下游側(cè)，篩分系統(tǒng)總占地約6 000 m2。每座振動(dòng)篩上一級(jí)骨料篩分出的遜徑部分，進(jìn)入下一級(jí)篩分，通過(guò)皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)到儲(chǔ)料堆存放，≤5 mm部分作為棄料處理。振動(dòng)篩從調(diào)節(jié)料倉(cāng)出口取料，棄料用皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)至場(chǎng)內(nèi)臨時(shí)棄料堆，定期運(yùn)輸至指定的棄料場(chǎng)地。

結(jié)合場(chǎng)地地形條件和外部交通條件，拌和系統(tǒng)從上游向下游呈線(xiàn)性布置。骨料和水泥、粉煤灰從場(chǎng)地上游進(jìn)入拌和場(chǎng)，經(jīng)計(jì)量后向受料地籠和儲(chǔ)灰罐供料，運(yùn)輸車(chē)輛在210 m平臺(tái)和214 m平臺(tái)形成運(yùn)輸環(huán)路。混凝土經(jīng)拌和樓前方施工道路（A線(xiàn)路）運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，在拌和場(chǎng)204 m平臺(tái)內(nèi)形成2條循環(huán)線(xiàn)路，與場(chǎng)外施工道路構(gòu)成運(yùn)輸主線(xiàn)路。場(chǎng)內(nèi)混凝土運(yùn)輸?shù)缆穼?0 m，混凝土路面坡比控制在5%以?xún)?nèi)。

4 拌和系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)

在拌和系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)期間，采取操作人員、保養(yǎng)人員同時(shí)伴機(jī)運(yùn)行的方法，嚴(yán)格按照設(shè)備操作規(guī)程的各項(xiàng)規(guī)定，按章操作，及時(shí)保養(yǎng)，保證了拌和系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，保證所拌制混凝土的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)，同時(shí)，保障前倉(cāng)混凝土澆筑的持續(xù)進(jìn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

自落式拌和樓因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)于大級(jí)配低坍落度混凝土的拌制有效果好、效率高、低磨損的特點(diǎn)。采用車(chē)輛識(shí)別系統(tǒng)與拌和系統(tǒng)軟件聯(lián)網(wǎng)，使得拌和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確供應(yīng)不同標(biāo)號(hào)、不同坍落度、不同級(jí)配混凝土，同時(shí)保證拌和系統(tǒng)的生產(chǎn)效率滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及生產(chǎn)的需要。

[1] 梅錦煜，黨本立，苗樹(shù)青，等.水利水電施工手冊(cè)：第四卷[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002.MEIJin-yu,DANGBen-li,MIAOShu-qing,etal.Water conservancy and hydropower construction manual:volume IV[M].Beijing:China Electric Power Press,2002.

[2]水利電力部水電建設(shè)總局.水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)：第四卷[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.General Administration ofWater Resources and Hydropower Development of HHPDI.Construction organization design manual of hydraulic and hydroelectric engineering:volume IV[M].Beijing:ChinaWater Power Press,2001.

[3]中交第一航務(wù)工程局有限公司.重慶市嘉陵江航運(yùn)開(kāi)發(fā)草街航電樞紐船閘工程土建施工及金屬結(jié)構(gòu)安裝標(biāo)段施工組織設(shè)計(jì)[R].2005.CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.Construction management plan for civil construction and metal structure installation sections of Chongqing Jialing River shipping development Caojie navigation-power junction lock project[R].2005.