桁架式布料機(jī)在觀音巖廠房混凝土施工中的應(yīng)用

劉吉慶，羅 冉

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都，611000)

桁架式布料機(jī)在觀音巖廠房混凝土施工中的應(yīng)用

劉吉慶，羅 冉

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都，611000)

為解決觀音巖水電站廠房各部位的混凝土入倉(cāng)問題，達(dá)到降低成本，加快進(jìn)度，保證質(zhì)量等目的，項(xiàng)目部設(shè)計(jì)了桁架式布料機(jī)，它具有輕、快、靈等特點(diǎn)，通過垂直、縱向和橫向傳輸混凝土，實(shí)現(xiàn)整個(gè)倉(cāng)號(hào)的混凝土覆蓋，并在施工過程中根據(jù)運(yùn)行情況對(duì)各個(gè)組成結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，最終形成了設(shè)計(jì)、加工、安裝、運(yùn)行、維護(hù)和拆除等全面的施工工法。本文重點(diǎn)對(duì)布料機(jī)的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃布置進(jìn)行了闡述。

桁架式布料機(jī) 廠房混凝土施工 觀音巖水電站

1 概述

根據(jù)觀音巖廠房標(biāo)混凝土結(jié)構(gòu)特性，有以下部位的混凝土施工可采用桁架布料機(jī)的方式入倉(cāng)：1#～5#機(jī)高程977.0m～1002.5m大體積混凝土(20萬m3)，尾水閘墩滑模施工混凝土(5萬m3)，主機(jī)間蝸殼二期混凝土(6萬m3)，尾水渠反坡段混凝土(2萬m3)。原混凝土入倉(cāng)方案為1臺(tái)M900塔機(jī)、1臺(tái)MQ900B門機(jī)及多臺(tái)混凝土泵等入倉(cāng)。實(shí)際施工期間，由于機(jī)電金結(jié)安裝、土建各類材料和機(jī)具的吊運(yùn)，對(duì)門、塔機(jī)的使用率很高，而大量采用混凝土泵進(jìn)行混凝土入倉(cāng)將極大增加成本，為此，急需增加另一種混凝土入倉(cāng)方式，以解決現(xiàn)場(chǎng)混凝土的入倉(cāng)問題。

由項(xiàng)目部設(shè)計(jì)加工的桁架式皮帶布料機(jī)進(jìn)行混凝土施工，可保證每小時(shí)達(dá)到80m3左右的混凝土入倉(cāng)強(qiáng)度，連續(xù)性澆筑確?；炷翢o冷縫，縱橫向傳料保證倉(cāng)面全部覆蓋無死角，鋼結(jié)構(gòu)加工穩(wěn)固，使用安全，設(shè)備動(dòng)力保證系數(shù)高，解決了廠房各部位混凝土入倉(cāng)難題，同時(shí)降低了施工成本。

2 桁架式布料機(jī)設(shè)計(jì)

2.1 桁架式布料機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1.1 混凝土入倉(cāng)強(qiáng)度。為滿足混凝土入倉(cāng)強(qiáng)度，使混凝土不至發(fā)生初凝、層間縫等質(zhì)量問題，混凝土額定傳送能力設(shè)計(jì)量為80m3/h，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行其它方面參數(shù)的設(shè)定。

2.1.2 電動(dòng)滾筒功率。不同長(zhǎng)度、坡度的皮帶機(jī)架需設(shè)計(jì)相應(yīng)功率的電動(dòng)滾筒，采用在皮帶線送料端設(shè)轉(zhuǎn)向滾筒，送料另一端設(shè)電動(dòng)滾筒的方式，設(shè)計(jì)用電功率至少達(dá)到設(shè)計(jì)功率的2倍動(dòng)力系數(shù)，采用功率通常為15kW、22kW、37kW。

2.1.3 皮帶運(yùn)輸速度和寬度。在考慮皮帶能穩(wěn)定運(yùn)行的相對(duì)較高速度，且不導(dǎo)致皮帶下部托輥脫落、混凝土骨料拋撒的情況下，皮帶機(jī)運(yùn)輸速度采用4m/s，皮帶寬度800mm。

2.1.4 桁架及立柱加工長(zhǎng)度。桁架長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要設(shè)計(jì)，且在門塔機(jī)可吊運(yùn)的前提下，加工長(zhǎng)度可按20m～50m加工，下部支撐柱最大跨度在25m內(nèi)，支撐高度最高9m，即3倉(cāng)進(jìn)行一次拆除和重新安裝。

2.2 桁架式布料機(jī)結(jié)構(gòu)組成

2.2.1 上料皮帶機(jī)。上料皮帶主要采用輕型槽鋼、角鋼、鋼管加工而成，加上皮帶和托輥、托輥架、滾筒、電動(dòng)滾筒等結(jié)構(gòu)。兩條上料皮帶機(jī)相連處設(shè)溜管傳料，上料皮帶機(jī)最末端通過溜管將混凝土料溜放至倉(cāng)內(nèi)的給料機(jī)內(nèi)。

2.2.2 給料機(jī)。給料皮帶機(jī)放置于倉(cāng)內(nèi)支撐架上，其上布置卸料小車，卸料小車設(shè)行走輪，可沿給料機(jī)一起沿軌道左右行走，并將上料皮帶機(jī)送入的混凝土通過卸料小車送至布料機(jī)內(nèi)。

2.2.3 布料機(jī)。布料機(jī)要將給料機(jī)送入的混凝土送入倉(cāng)面，它必須覆蓋全部倉(cāng)面的每個(gè)部位，所以布料皮帶機(jī)裝在桁車上，桁車裝有行走輪，可左右行走，皮帶機(jī)用卸料車出料，卸料車可上、下游行走，所以布料機(jī)可以在任一個(gè)倉(cāng)面的任一點(diǎn)卸料，達(dá)到倉(cāng)面全部覆蓋的目的。

上料機(jī)、給料機(jī)和布料機(jī)主斷面加工如圖1所示。

圖1 上料機(jī)、給料機(jī)和布料機(jī)斷面

2.2.4 布料機(jī)軌道架。設(shè)計(jì)為寬0.8m、高1m的三角形斷面鋼管桁架，上弦要走車，用100×50×3.5mm的空心方鋼，下弦為2條φ48mm×3.5mm的鋼管，腹桿為φ48mm×3.5mm的鋼管，側(cè)邊設(shè)人行道。軌道架可根據(jù)倉(cāng)面大小設(shè)2～3條。軌道架斷面如圖2所示。

圖2 軌道架斷面

2.2.5 支撐柱。采用∠50mm×5mm角鋼加工成1m×1m的四方形支撐柱，受布置位置限制，可隨混凝土澆筑埋入混凝土內(nèi)。支撐柱重量輕，消耗鋼材少，成本低。

2.2.6 其它輔助項(xiàng)目

2.2.6.1 皮帶機(jī)增設(shè)清掃器施工處理，采用合金鋼刮刀配合彈簧片施工，可極大減少砂漿附帶皮帶后向倉(cāng)外的拋灑。同時(shí)在底部增設(shè)皮帶線防砂漿拋撒鐵皮鋪設(shè)，采用0.5mm鐵皮鋪設(shè)在皮帶底部，設(shè)φ12mm圓鋼支撐，以防止下部工作面的污染。皮帶機(jī)清掃器設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 皮帶機(jī)清掃器設(shè)計(jì)

2.2.6.2 為滿足布料機(jī)在送料過程中的溫控要求，減少坍落度損失，可根據(jù)部位需要，增加遮陽(yáng)棚。遮陽(yáng)蓬采用φ14mm鋼筋做龍骨，龍骨外側(cè)滿鋪裝0.3mm厚彩鋼瓦作為遮陽(yáng)板，將皮帶傳送系統(tǒng)封閉。

3 桁架式布料機(jī)施工布置

3.1 廠房下部大體積混凝土布料機(jī)施工布置

主廠房高程977m～1002.5m為大體積混凝土，總方量約20萬m3，適用于入倉(cāng)強(qiáng)度大的自制桁架式皮帶布料機(jī)施工方式。桁架式布料系統(tǒng)在尾水渠上布置受料平臺(tái)和上料皮帶線，倉(cāng)內(nèi)布置支撐架、給料線及布料機(jī)施工。布料機(jī)軌道布置在倉(cāng)內(nèi)預(yù)埋的支撐架上，桁架式布料機(jī)在軌道架上可沿壩軸線左右移動(dòng)，卸料小車可沿壩軸線上、下游方向前后移動(dòng)，全方位覆蓋整個(gè)倉(cāng)號(hào)。桁架式布料機(jī)倉(cāng)內(nèi)布置如圖4所示。

圖4 桁架布料機(jī)倉(cāng)內(nèi)布置

3.2 尾水閘墩滑模布料機(jī)施工布置

尾水閘墩優(yōu)化施工方案采用滑模進(jìn)行施工后，原方案門、塔機(jī)和泵送混凝土施工基本無法滿足施工需要?；Ｊ┕ば枨髲?qiáng)度為750m3/日～800m3/日，桁架式布料機(jī)理論入倉(cāng)強(qiáng)度可達(dá)1200m3/日～1300m3/日，完全能滿足滑模施工入倉(cāng)強(qiáng)度需要，且保障率高。優(yōu)化混凝土入倉(cāng)方案，桁架式布料機(jī)結(jié)構(gòu)重量和布料機(jī)上混凝土重量需隨滑模模體共同上升，進(jìn)而需對(duì)滑模模體提升系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)與校核，以保證滑模平臺(tái)的安全性。

根據(jù)尾水閘墩滑模混凝土現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，桁架式布料機(jī)系統(tǒng)在1#安裝間下游側(cè)高程1041.7m尾水平臺(tái)上，布置一套皮帶上料線進(jìn)行混凝土入倉(cāng)，在倉(cāng)號(hào)內(nèi)布置一根φ400mm×5mm的溜管送料入倉(cāng)，溜管最大高差為45m，混凝土入倉(cāng)易分離，需在溜管中設(shè)置減速器，減緩混凝土下滑速度，確保混凝土澆筑質(zhì)量。布料機(jī)在滑模上布置支撐架、軌道、給料機(jī)及布料機(jī)，在軌道布置滑模模體上桁架式布料機(jī)可在模體上方左右移動(dòng)，卸料小車可沿模體上、下游方向前后移動(dòng)，覆蓋滑模模體整個(gè)范圍。桁架式布料機(jī)尾水閘墩滑模施工布置如圖5所示。

圖5 桁架布料機(jī)尾水閘墩滑模施工布置

3.3 主機(jī)間二期混凝土布料機(jī)施工布置

3.3.1 蝸殼二期回填施工布置

蝸殼二期回填施工面積大，混凝土入倉(cāng)強(qiáng)度要求高，單機(jī)混凝土總方量大，約1.3萬m3。在施工工期極為緊張情況下，廠房蝸殼二期回填采用以下方案：

蝸殼陰角部位混凝土采用泵送方式施工，澆筑完成后，其上部蝸殼二期混凝土采用桁架式布料機(jī)入倉(cāng)。布料機(jī)混凝土通過尾水平臺(tái)溜管進(jìn)入主機(jī)間供料(預(yù)埋溜管管徑DN300,預(yù)埋高度距離高程1041.7m尾水平臺(tái)以上約1.2m),混凝土通過溜管溜入給料機(jī)送至布料線后進(jìn)行布料入倉(cāng)。布料機(jī)軌道布置在高程1018.06m(布料機(jī)底部高程)，廠房上、下游設(shè)置支撐，桁架式布料機(jī)可沿廠房左右岸方向移動(dòng)，卸料小車可沿廠房上、下游方向移動(dòng)，覆蓋整個(gè)回填倉(cāng)號(hào)。桁架式布料機(jī)蝸殼二期回填施工布置如圖6所示。

圖6 桁架布料機(jī)蝸殼二期回填施工布置

3.3.2 水輪機(jī)層及以上混凝土施工布置

蝸殼二期回填布料系統(tǒng)已無法滿足高程1016.925m～1027.46m水輪機(jī)層及以上混凝土澆筑要求，需進(jìn)行二次提升，提升至1028.26m高程(布料機(jī)底部高程)。布料機(jī)機(jī)長(zhǎng)25.0m，自身機(jī)架高1.2m，帶卸料小車底部安裝高程為1029.46m，其下設(shè)兩道8.5m行走軌道作為支撐架，軌道間跨度22.5m。混凝土入倉(cāng)路徑為：混凝土拌和系統(tǒng)→場(chǎng)內(nèi)道路運(yùn)輸至尾水平臺(tái)(高程1041.70m)→接料口→φ325×6溜管→緩沖集料斗→φ325×6溜管→布料機(jī)→布料小車→倉(cāng)面。

3.4 尾水渠反坡段底板布料機(jī)施工布置

尾水渠反坡段底板混凝土采用定型配重式滑模、拉模分條帶澆筑施工方案，施工時(shí)布置于廠房下游側(cè)尾水底板上的塔機(jī)已經(jīng)拆除。根據(jù)廠房尾水渠反坡段結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，渠底板坡比為1∶3，因坡度太小采用混凝土罐車和溜槽結(jié)合入倉(cāng)方式不具備施工條件；采用泵送混凝土入倉(cāng)因塌落度過大，混凝土自穩(wěn)性差，不能保證混凝土施工外觀質(zhì)量；采用履帶吊吊運(yùn)混凝土入倉(cāng)施工強(qiáng)度也無法保證。

鑒于上述施工特點(diǎn)和難點(diǎn)，采用布料機(jī)方案可解決尾水渠反坡段混凝土入倉(cāng)問題。即以順?biāo)鞣较虻?個(gè)結(jié)構(gòu)單元分塊為一道澆筑序列，在澆筑序列一側(cè)設(shè)置給料線，通過給料線運(yùn)送混凝土至拉模模體上布置的布料機(jī)，布料機(jī)再將混凝土料送至倉(cāng)內(nèi)。每一道序列塊澆筑時(shí)需從上游向下游(從低處向高處)進(jìn)行，共計(jì)分為10段序列塊進(jìn)行澆筑施工，最后完成門機(jī)軌道范圍和剩余臨時(shí)泵坑的施工。桁架式布料機(jī)尾水渠反坡段底板施工布置如圖7所示。

圖7 桁架布料機(jī)尾水渠反坡段底板施工布置

4 結(jié)語(yǔ)

布料機(jī)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同部位，靈活調(diào)整其長(zhǎng)度、斷面結(jié)構(gòu)、布置形式、送料方式等，且運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，入倉(cāng)強(qiáng)度高，能可靠保證現(xiàn)場(chǎng)混凝土的施工進(jìn)度，對(duì)廠房系統(tǒng)完成施工任務(wù)起到重大作用，對(duì)于類似工程具有指導(dǎo)作用。

在桁架式布料機(jī)運(yùn)行過程中還需注意以下幾點(diǎn)：

(1)運(yùn)行前檢查布料機(jī)輸料皮帶機(jī)拉緊裝置、各電動(dòng)滾筒、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是否正常，然后將整個(gè)布料機(jī)全部開啟，經(jīng)空載運(yùn)行檢查正常后，方可將料斗的開關(guān)打開進(jìn)行受料；

(2)運(yùn)行中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)承載量、運(yùn)輸量控制桁架的載荷及混凝土料量，控制上料速度及下料漏斗開關(guān)，如出現(xiàn)料過多壓死，應(yīng)及時(shí)停機(jī)清理后方可繼續(xù)工作；

(3)為保證桁架式皮帶布料機(jī)運(yùn)行后完好率，需嚴(yán)格按照布料機(jī)技術(shù)措施做好日常檢查、維護(hù)保養(yǎng)和維修備件儲(chǔ)備工作。

劉吉慶(1987.1-)，男，助理工程師，施工部主任；

羅 冉(1987.5-)，男，工程師，工程技術(shù)部主任。

TV544.5：TH222

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2095-1809(2016)03-0009-04