智能化集中制漿系統(tǒng)在善泥坡水電站防滲帷幕灌漿施工中的應(yīng)用

魯開茂

【摘 要】善泥坡水電站大壩左岸防滲帷幕灌漿工程量大，施工戰(zhàn)線長，施工強(qiáng)度高，人員配置少，施工工期緊。為滿足施工需求，本項(xiàng)目采用了全自動(dòng)智能集中制漿系統(tǒng)。該系統(tǒng)所制備的穩(wěn)定漿液完全能夠滿足漿液粘度、凝結(jié)時(shí)間等性能參數(shù)的要求，從而提高了制漿效率，節(jié)約了項(xiàng)目成本，加快了施工進(jìn)度，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，工程質(zhì)量和環(huán)境保護(hù)等均得到了保證。

【關(guān)鍵詞】帷幕灌漿；集中制漿系統(tǒng)；穩(wěn)定漿液；智能優(yōu)化；善泥坡水電站

Application of Intelligent Centralized Pulping System in Impervious Curtain Grouting Construction of Shannipo Hydropower Station

Lu Kai-mao

（China Water Conservancy and Hydropower Ninth Engineering Bureau Co.， Ltd Guiyang Guizhou 550081）

【Abstract】Shanyipo dam left bank dam impermeable curtain grouting a large amount of engineering， construction of long lines， high construction intensity， staffing less construction period tight. To meet the construction needs， this project adopts a fully automatic intelligent centralized pulping system. The stable slurry prepared by the system can fully meet the requirements of slurry viscosity， setting time and other performance parameters， thereby improving the efficiency of pulp production， saving the project cost， speeding up the construction progress， and achieving better technical and economic results， project quality and Environmental protection have been guaranteed.

【Key words】Curtain grouting；Centralized pulping system；Stable slurry；Intelligent optimization；Shannipo Hydropower Station

1. 引言

（1）貴州北盤江善泥坡水電站大壩左岸防滲帷幕灌漿工程施工制漿站擬定為集中制漿站形式，采用集中制漿、長距離輸漿、分散供漿工藝。

（2）我公司在歷年的防滲帷幕灌漿施工過程中，通過不斷總結(jié)、改進(jìn)和研究，自行開發(fā)出了環(huán)保節(jié)能型全自動(dòng)智能集中制漿系統(tǒng)，該型集中制漿系統(tǒng)已在貴州烏江沙坨水電站、桐梓河圓滿貫水電站及清水江大花水水電站及四川武都水利樞紐工程等多個(gè)工程項(xiàng)目得到了應(yīng)用，取得了很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。并于2008年獲貴州職工創(chuàng)新項(xiàng)目獎(jiǎng)。我公司自行集成匹配的全自動(dòng)環(huán)保節(jié)能型雙罐制漿站見圖1。

2. 工程概況

善泥坡水電站位于北盤江干流中游河段貴州省六盤水市水城縣順場鄉(xiāng)境內(nèi)，攔河大壩為拋物線雙曲拱壩，最大壩高119.40m。兩岸分別布置三層灌漿隧洞，高程分別為888m 、820m（左岸為830m）、785m，大壩左岸防滲帷幕線全長1574m。由于兩岸防滲帷幕線較長，兩岸防滲處理分二期進(jìn)行：第一期為河床至f1斷層并穿過f1斷層，向兩岸分別延伸約20m，一期左岸防滲線長約559m。二期范圍分別為：左岸888m高程（K上左0+000.00～K上左1+015.00）；左岸830m高程（K中左0+000.00～K中左0+361.07）。采用接觸式封閉帷幕，防滲帷幕下限高程為689.00m，最大深度（高程888.00m～689.00m）達(dá)199m 。工程包含三層灌漿隧洞及左岸中層830m施工支洞的開挖、一期支護(hù)、鋼筋混凝土襯砌；三層灌漿隧洞回填、固結(jié)、帷幕灌漿、帷幕搭接灌漿及中底層排水孔，其中K上左1+015～K上左1+065和K中左0+361～K中左0+411兩洞段為雙排孔，孔距2.5m、排距1.2m；其余為單排孔，孔距2.0m。主要灌漿工程量見表1。

3. 施工工藝

本工程采用0.5：1水泥粉煤灰混合穩(wěn)定型漿液，采用300型地質(zhì)鉆機(jī)清水回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)造孔，SGB6-10型高壓灌漿泵灌漿，灌漿自動(dòng)記錄儀記錄并監(jiān)控。隧洞回填灌漿分區(qū)段進(jìn)行施工，采用純壓式灌注；固結(jié)灌漿的方式為自下而上與自上而下相結(jié)合的綜合灌漿法；帷幕灌漿方式為“自上而下、小口徑鉆進(jìn)、孔口封閉、不待凝、孔內(nèi)循環(huán)”高壓灌漿工藝。最大灌漿壓力為4.0MPa，設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)為單位吸水率：K上左1+480.21m～K上右0+332.48m段為q≤1Lu、其余的為q≤3Lu。整個(gè)施工過程帷幕灌漿量達(dá)21338t左右，工期42個(gè)月，施工高峰期干灰日消耗量為92t。

4. 制漿工藝的選擇

4.1 傳統(tǒng)制漿工藝。

（1）傳統(tǒng)的分散制漿工藝即采用袋裝水泥人工量化制漿。該制漿工要設(shè)計(jì)制安一個(gè)水泥堆放平臺(tái)，要求做到通風(fēng)良好，搭建整齊，有良好的安全保證措施，便于施工。制漿設(shè)備配置完備后，袋裝水泥進(jìn)入施工作業(yè)現(xiàn)場需安排四個(gè)搬運(yùn)工卸車并進(jìn)行碼放。制漿作業(yè)時(shí)，需投入兩個(gè)職工進(jìn)行水泥運(yùn)送，另投入兩個(gè)工人完成水泥開包和倒灌水泥，最后還需要一個(gè)職工進(jìn)行制漿機(jī)注水和出漿作業(yè)。因此該工藝人員配置較多，制漿效率低下。endprint

（2）善泥坡水電站大壩左岸防滲帷幕灌漿作業(yè)面長達(dá)1574m，根據(jù)廊道布置情況，作業(yè)面全線至少需要配置三個(gè)水泥制漿平臺(tái)，投入制漿作業(yè)的人數(shù)也將達(dá)到15～18人之多?？紤]到制操作人員的體力問題，每個(gè)臺(tái)班按8h計(jì)算，每個(gè)制漿作業(yè)循環(huán)制漿400L，耗時(shí)10min，每個(gè)臺(tái)班的日制漿量為19200L，無法滿足施工需求。

4.2 集中制漿系統(tǒng)工藝。

（1）集中制漿系統(tǒng)采用散裝水泥制漿，每個(gè)制漿循環(huán)600L需要5min，每個(gè)臺(tái)班制漿量為57600L，滿足施工需求。此外，系統(tǒng)可全自動(dòng)配制兩種或多種配料組成的漿液，實(shí)現(xiàn)快速均勻攪拌，可隨時(shí)記錄配料用量、漿液量并打印參數(shù)，確保施工所需漿液配合比準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠。而且該系統(tǒng)操作簡單，只需要一個(gè)操作員就能完成整個(gè)制漿作業(yè)流程，避免了使用袋漿水泥繁瑣的環(huán)節(jié)，節(jié)約人力資源，降低施工成本，從而提高了制漿效率。

（2）本工程高峰期最高月強(qiáng)度為5097m/月，經(jīng)方案比較，只有采用全自動(dòng)制漿系統(tǒng)才能滿足善泥坡水電站大壩左岸防滲帷幕灌漿工程施工強(qiáng)度大、工期緊、質(zhì)量要求高及清潔環(huán)保的要求。

4.3 集中制漿系統(tǒng)的選址

根據(jù)善泥坡水電站大壩壩址區(qū)地形條件，左岸為一高聳的陡壁，灌漿隧洞及施工支洞口附近無緩坡地帶，且受大壩施工干擾大。因此本著保護(hù)環(huán)境，減少浪費(fèi)的原則，集中制漿站布置在左岸上壩交通洞與左岸高程888m灌漿隧洞交匯處靠山體一側(cè)洞里擴(kuò)挖后的洞室內(nèi)，擴(kuò)挖尺寸為城門型洞室（寬9.5m×高11.5m×長13.5m），高程在888m左右，占地面積140m2。制漿站內(nèi)設(shè)置100t散裝水泥罐2個(gè)，80 t散裝粉煤灰罐1個(gè)，均為現(xiàn)場量身制作安裝，不考慮整體吊裝，配2套自動(dòng)集中制漿系統(tǒng)，負(fù)責(zé)本工程的帷幕灌漿施工供漿，根據(jù)供漿量的大小調(diào)節(jié)使用。左岸集中制漿站布置情況見圖2、圖3。

5. 集中制漿系統(tǒng)

5.1 系統(tǒng)的組成。

集中制漿系統(tǒng)由包括稱重傳感器、制漿桶、攪拌循環(huán)泵、控制閥、底座組成的主機(jī)、螺旋送料機(jī)、儲(chǔ)料灌（工地自配），供水管和電磁閥（可自配或另選配）控制柜等構(gòu)成。

5.2 系統(tǒng)的工作流程。

整個(gè)制漿系統(tǒng)對原材料的儲(chǔ)存、輸送、計(jì)量、攪拌、供漿、廢棄漿液處理及排放，其工作流程（見圖4）。

5.3 系統(tǒng)各部分主要技術(shù)參數(shù)。

大壩左岸防滲帷幕灌漿全自動(dòng)集中制漿系統(tǒng)各部份主要技術(shù)參數(shù)的選擇，根據(jù)實(shí)際需要不斷調(diào)整和完善，使整個(gè)系統(tǒng)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，滿足施工要求，善泥坡水電站大壩左岸集中制漿系統(tǒng)主要參數(shù)調(diào)整結(jié)果統(tǒng)計(jì)（見表2）。

5.4 智能集中制漿系統(tǒng)運(yùn)行過程。

打開秤量系統(tǒng)總電源→檢查并打開秤量系統(tǒng)各閥門→對秤量系統(tǒng)去皮清零→調(diào)出所需漿液配合比→檢查確認(rèn)配合比中各個(gè)材料的設(shè)定值→啟動(dòng)制漿系統(tǒng)→秤量系統(tǒng)顯示1P減水劑、手動(dòng)加入減水劑到設(shè)定值→系統(tǒng)自動(dòng)加水、加入量到設(shè)定值加水自動(dòng)停止→高速自漿機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，螺旋輸送機(jī)自動(dòng)運(yùn)行、水泥加入量加到設(shè)定值時(shí)螺旋輸送機(jī)自動(dòng)停止→高速制漿機(jī)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)3min、自動(dòng)停止→制漿結(jié)束→打印機(jī)打印制漿記錄→通過輸漿泵將漿液輸送到轉(zhuǎn)漿站或灌漿作業(yè)面。

6. 集中制漿系統(tǒng)控制技術(shù)要點(diǎn)

（1）灰罐內(nèi)不應(yīng)混裝不同來源的水泥或粉煤灰，而且貯存時(shí)間不超過20天宜，如時(shí)間過長，會(huì)引起較多的結(jié)塊、搭橋和堵塞現(xiàn)象。

（2） 螺旋輸送機(jī)停機(jī)3天以上，再作業(yè)前應(yīng)將檢視孔蓋打開，將管內(nèi)殘余物料清理干凈，并及時(shí)檢查中間軸座、螺旋體有無異常情況，確保設(shè)備處于良好運(yùn)行狀態(tài)。

（3）在進(jìn)行設(shè)備檢修及焊接作業(yè)時(shí)，要關(guān)掉控制柜電源，并斷開秤量傳感器的五芯航空插頭。若控制柜斷電后，再次通電應(yīng)間隔10秒鐘以上。

（4）在秤斗外壁安裝震動(dòng)器，使秤斗卸料順暢，避免秤斗積灰影響秤量準(zhǔn)確度，并且能保證秤卸過程不至于影響漿液純攪拌時(shí)間，可提高工效和攪拌質(zhì)量。

（5）高速制漿機(jī)底部的濾網(wǎng)應(yīng)定時(shí)清刷，排除水泥和粉煤灰中帶入的鐵硝及其它粗顆粒物質(zhì)，確保制漿機(jī)能正常循環(huán)。

（6）拌制水泥、粉煤灰、木鈣混合漿液時(shí)，應(yīng)按水→粉煤灰→水泥→木鈣溶液的投料順序進(jìn)行。木鈣溶液應(yīng)及時(shí)投入，均勻擴(kuò)散方能充分發(fā)揮復(fù)合作用，制漿攪拌時(shí)間設(shè)置為150S時(shí)最為合適。

（7）螺旋輸送機(jī)與秤斗和秤斗弧門與制漿機(jī)連接的布袋，應(yīng)定時(shí)清潔或更換，保持柔軟不漏灰，有利于秤量準(zhǔn)確和減少制漿車間的粉塵危害。

7. 結(jié)語

（1）大壩左岸防滲帷幕灌漿工程從2011年11月21日開工至2015年5月20日完工，歷時(shí)1277天，實(shí)現(xiàn)了2014年11月29日下閘蓄水，同年12月31日實(shí)現(xiàn)首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電的目標(biāo)。

（2）大壩左岸防滲帷幕灌漿工程單位工程分5個(gè)分部工程，合格率100%，其中5個(gè)分部工程質(zhì)量優(yōu)良，優(yōu)良率100%，主要分部工程施工質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良；未發(fā)生質(zhì)量事故。

（3）大壩左岸防滲帷幕灌漿工程經(jīng)過下閘蓄水至今這段時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn)，壩體內(nèi)的滲流量為18.010L/s，大大小于設(shè)計(jì)的30.0L/s，通過監(jiān)測單位對大壩下閘蓄水至今的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，沒有出現(xiàn)異常，達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，目前，正在發(fā)揮其應(yīng)有的作用，機(jī)組發(fā)電正在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

（4）通過善泥坡水電站大壩左岸防滲帷幕灌漿工程水泥灌漿智能化集中制漿系統(tǒng)的應(yīng)用，解決了水泥灌漿工程場地狹窄、施工強(qiáng)度高的施工矛盾。系統(tǒng)計(jì)量準(zhǔn)確、便于控制，能保證工程施工質(zhì)量和作業(yè)人員的職業(yè)健康安全，有利于環(huán)境保護(hù)，大大減少作業(yè)人員數(shù)量及其勞動(dòng)強(qiáng)度，取得較好的經(jīng)濟(jì)效果，適用于以后大規(guī)模的水泥灌漿工程施工推廣應(yīng)用。endprint