淺談魯?shù)乩娬居野痘炷涟韬拖到y(tǒng)設(shè)計(jì)與施工

1、淺談魯?shù)乩娬居野痘炷涟韬拖到y(tǒng)設(shè)計(jì)與施工（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司大理分公司 云南大理 671000）摘 要：水利水電工程中混凝土工程涉及電站的整體質(zhì)量，拌和系統(tǒng)為混凝土施工的質(zhì)量控制源頭之一，混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工是否合理、經(jīng)濟(jì)是在工程中必須考慮的問題。本文簡(jiǎn)要介紹了魯?shù)乩娬居野痘炷涟韬拖到y(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工，涉及土建、鋼結(jié)構(gòu)、制冷系統(tǒng)等相關(guān)設(shè)施，其成果可為其他類似工程提供參考。關(guān)鍵詞：混凝土拌和系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；施工1.概述魯?shù)乩娬疚挥谠颇鲜←惤貐^(qū)永勝縣與大理白族自治州賓川縣交界處的金沙江干流上，為金沙江中游水電規(guī)劃8個(gè)梯級(jí)電站中的第7個(gè)梯級(jí)，上、下游分別與龍開口和觀音巖兩梯

2、級(jí)電站相銜接。工程地處高山峽谷區(qū)，壩址上、下游金沙江河段均無通航條件，無航道設(shè)施。大理賓川永勝公路從壩址上游通過，壩址距昆明市公路里程415km，距大理市公路里程128km，距賓川縣公路里程約90km。電站總裝機(jī)容量為2160MW（6360MW），多年平均發(fā)電量99.57億kwh，屬等大（1）型工程，主要建筑物為1級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。右岸混凝土拌和系統(tǒng)布置于壩址下游右岸1.3km處，與右岸砂石加工系統(tǒng)規(guī)劃聯(lián)合布置，共用成品料堆，旁邊有右岸下游至4號(hào)渣場(chǎng)道路（Y5）通過，場(chǎng)地高程1162m。該系統(tǒng)承擔(dān)進(jìn)水口、地下主副廠房、主變室、尾調(diào)室、引水洞、尾水隧洞等主體和導(dǎo)流洞等臨建部位109.2萬m3

3、常態(tài)混凝土的供應(yīng)任務(wù)。系統(tǒng)混凝土高峰月澆筑強(qiáng)度4.5萬m3，月平均澆筑強(qiáng)度1.5萬m3，溫控季節(jié)預(yù)冷混凝土月澆筑強(qiáng)度2萬m3，出機(jī)口溫度要求11。2.混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 拌和系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要根據(jù)水利水電工程混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)則（DL/T5096-1999）和招標(biāo)文件相關(guān)內(nèi)容，盡量布置于交通便利且距離砂石料場(chǎng)較近的地勢(shì)開闊處。由于混凝土拌和系統(tǒng)要求必須同時(shí)滿足常態(tài)混凝土和預(yù)冷混凝土生產(chǎn)的需要，系統(tǒng)主要設(shè)施應(yīng)包括：拌和樓、拌和站、水泥及粉煤灰儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施、粗細(xì)骨料儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施、制冷系統(tǒng)（含拌和樓風(fēng)冷、制冷水、制冰）、外加劑車間、配電設(shè)施及水處理系統(tǒng)等設(shè)施（其工藝流程見下頁(yè)圖1）。

4、2.2 混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）拌和設(shè)備本系統(tǒng)設(shè)計(jì)按混凝土高峰月澆筑強(qiáng)度4.5萬m3，溫控季節(jié)預(yù)冷混凝土高峰月澆筑強(qiáng)度2萬m3，出機(jī)口溫度11，每日兩班生產(chǎn)的要求進(jìn)行計(jì)算，則常溫常態(tài)混凝土小時(shí)生產(chǎn)能力為：Qh= QmKhMN450001.52520135m3h；預(yù)冷常態(tài)混凝土小時(shí)生產(chǎn)能力為：Qh= QmKhMN200001.5252060m3h，上式中：Qh混凝土小時(shí)生產(chǎn)能力 m3hQm混凝土月澆筑強(qiáng)度 m3MM混凝土廠月工作天數(shù)取M25天N混凝土廠每天工作小時(shí)數(shù)取N20小時(shí)（兩班制）K不均衡系數(shù) 取K1.5考慮本系統(tǒng)所生產(chǎn)混凝土大部分為地下工程混凝土以及本工程骨料巖性為正長(zhǎng)巖等特點(diǎn)，攪拌主機(jī)

5、一座選用強(qiáng)制式主機(jī)，不帶預(yù)冷，以生產(chǎn)二級(jí)配和一級(jí)配常溫混凝土為主，更利于保證混凝土拌合的質(zhì)量；一座選用自落式，帶預(yù)冷，以生產(chǎn)三級(jí)配常溫、三級(jí)配和二級(jí)配預(yù)冷混凝土圖1 拌和系統(tǒng)工藝流程圖為主，可以降低生產(chǎn)成本。結(jié)合工程造價(jià)及其它因素，最終選定設(shè)備為： 一座強(qiáng)制式混凝土拌和樓和一座自落式拌和站，型號(hào)分別為HL120-3F1500LB和HZS120-1Q3000，前者銘牌生產(chǎn)能力為240 m3h，預(yù)冷混凝土生產(chǎn)能力為70 m3h，滿足混凝土生產(chǎn)強(qiáng)度要求。（2）水泥及粉煤灰儲(chǔ)料罐水泥、粉煤灰主要考慮為散裝料，配備儲(chǔ)料罐儲(chǔ)存。 水泥儲(chǔ)存能力計(jì)算高峰期水泥日平均需用量：Rc= Qmq /m=450000.

6、2/25=360t/d其中：Qm為混凝土高峰月澆筑強(qiáng)度（m3月）；m每月工作天數(shù)，25天計(jì)q每立方米混凝土中水泥用量，考慮到此系統(tǒng)以生產(chǎn)常態(tài)混凝土為主，取q =0.2t；考慮到水泥是公路散裝運(yùn)輸，工地交通不是很便利，水泥按7天儲(chǔ)量計(jì)算：Rc7=7Rc=2520t配1200m3水泥罐2座，儲(chǔ)量為4320t，加上拌和樓（站）的4個(gè)100t罐，總計(jì)儲(chǔ)量為4720t，滿足混凝土高峰期澆筑13天的用量。 粉煤灰儲(chǔ)存能力高峰期粉煤灰日平均需用量：Rf= Qmq /m=450000.06 /25=108t/d粉煤灰按7天儲(chǔ)量計(jì)算：Rf7=7Rf=756t配1200m3粉煤灰罐1座，儲(chǔ)量為1920t，加上拌和

7、樓（站）的2個(gè)100t罐，總計(jì)儲(chǔ)量為2120t，滿足混凝土高峰期澆筑19天的用量。在膠凝材料罐布置平臺(tái)內(nèi)設(shè)80t地衡對(duì)散裝水泥、摻和料計(jì)量。計(jì)量后的水泥、摻和料在水泥摻和料罐旁將水泥摻和料氣送入罐（散裝水泥罐車卸裝氣源為罐車自帶）。配置GSB型低壓連續(xù)氣力輸送泵5臺(tái)和羅茨風(fēng)機(jī)3 臺(tái)，用于將水泥和摻和料由1200m3罐輸送至拌和樓（站）100t小罐。該連續(xù)氣力輸送泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、系統(tǒng)造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低、自動(dòng)化程度高。由于輸送氣源壓力較低，因此氣源選用羅茨風(fēng)機(jī)，不需設(shè)立凈化系統(tǒng)。（3）制冷系統(tǒng)根據(jù)招標(biāo)文件要求以及混凝土自然拌和出機(jī)口溫度（最高6月28.6），夏季自然拌和出機(jī)口溫度均高于預(yù)冷混凝

8、土11的設(shè)計(jì)出機(jī)口溫度，必須采取預(yù)冷措施才能達(dá)到預(yù)冷生產(chǎn)混凝土的要求。取以下參數(shù)作為熱平衡及混凝土出機(jī)口溫度控制計(jì)算的基本數(shù)據(jù)：壩址6月份平均溫度：27.5 壩址月平均最高水溫：20.8風(fēng)冷骨料入拌溫度：78 冰水入拌溫度：24片冰入拌溫度：-3-5 出機(jī)口混凝土溫度：11考慮砂含水率3%，骨料含水率0.5%時(shí)各級(jí)配實(shí)際用冰量為：三級(jí)配混凝土加冰量：50.0kg二級(jí)配混凝土加冰量：60.0kg具體計(jì)算參數(shù)及結(jié)果見表-和-。表2-1 混凝土系統(tǒng)三級(jí)配預(yù)冷混凝土出機(jī)口溫度計(jì)算表序號(hào)名稱比熱kcal/kg。物料重量kg比熱重量kcal/平均溫度熱量kcal1砂0.22666146.5220.8304

9、7.6162石0.221451319.2272234.543粉煤灰0.184448.0940323.844水泥0.18417632.38451457.285水148482966冰0.55025-5-26257砂表水1151520.83128石表水1777499機(jī)械熱150010601.226395.27混凝土出機(jī)口溫度：10.63表2-2 混凝土系統(tǒng)二級(jí)配預(yù)冷混凝土出機(jī)口溫度計(jì)算表序號(hào)名稱比熱kcal/kg。物料重量kg比熱重量kcal/平均溫度熱量kcal1砂0.22704154.8820.83221.52石0.221227269.9471889.583粉煤灰0.1845610.340412

10、.164水泥0.18422441.21451854.725水1585821166冰0.56030-5-31507砂表水1151520.83128石表水1777499機(jī)械熱150010586.346204.96混凝土出機(jī)口溫度：10.58根據(jù)表2-1、表2-2的計(jì)算結(jié)果，預(yù)冷混凝土拌制采用“骨料風(fēng)冷（78）+冷水（24）+片冰（-5）”的工藝，按混凝土不同級(jí)配選擇相應(yīng)的加冰量，可滿足不同的出機(jī)口溫度要求。混凝土制冷系統(tǒng)主要由拌和樓粗骨料風(fēng)冷料倉(cāng)和制冷車間制冷水、制冰生產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)以及相配套的氨壓機(jī)制冷機(jī)組、冰庫(kù)、氣力輸冰裝置等組成。粗骨料的風(fēng)冷在拌和樓風(fēng)冷料倉(cāng)中進(jìn)行，冷卻方式為均為連續(xù)分層冷卻。粗

11、骨料在拌和樓料倉(cāng)內(nèi)預(yù)設(shè)的配風(fēng)、回風(fēng)窗和料倉(cāng)外側(cè)的送、回風(fēng)管道以及高效空氣冷卻器、（軸流風(fēng)機(jī)）形成的冷風(fēng)閉式循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，冷風(fēng)自料倉(cāng)下部送入，上部回風(fēng)與骨料自上而下的流動(dòng)方向相反，保證粗骨料冷卻效果。制冷水由立式蒸發(fā)器生產(chǎn)，片冰由片冰機(jī)生產(chǎn)儲(chǔ)存于冰庫(kù)內(nèi)，生產(chǎn)預(yù)冷混凝土?xí)r由氣力輸送裝置送入拌和樓小冰庫(kù)儲(chǔ)存，再由螺旋輸送機(jī)輸送到冰稱稱量。經(jīng)對(duì)制冷系統(tǒng)熱平衡計(jì)算后，確定骨料風(fēng)冷制冷、制冰水裝機(jī)容量85萬kcal/h（標(biāo)準(zhǔn)工況），制片冰制冷裝機(jī)容量40萬kcal/h（標(biāo)準(zhǔn)工況），制冷系統(tǒng)需冷容量為125萬kcal/h（標(biāo)準(zhǔn)工況），考慮到冷庫(kù)輸冰器等的需冷量及熱功損失，制冷系統(tǒng)總裝機(jī)容量為150萬kc

12、al/h（標(biāo)準(zhǔn)工況）。（4）外加劑車間根據(jù)施工強(qiáng)度及外加劑種類要求，需設(shè)置4個(gè)外加劑配液池。外加劑的輸送選用8臺(tái)25FB-40型防腐泵（其中備用4臺(tái)）。配制好的外加劑溶液經(jīng)耐酸泵分別由管路系統(tǒng)送至拌和樓（站），回液裝置設(shè)置在拌和樓（站）內(nèi)，外加劑管道采用電動(dòng)閘閥控制，可實(shí)現(xiàn)電控倒池，全自動(dòng)輸送。（5）水處理系統(tǒng)拌和系統(tǒng)高峰期供水日平均需用量：Wc= Qmq /m=450000.2/25=360t/d其中：Qm為混凝土高峰月澆筑強(qiáng)度（m3月）；m每月工作天數(shù)，25天計(jì)q每立方米混凝土中水用量，取q =0.2t；拌和系統(tǒng)用水從上游100m處水泵站拌抽取金沙江水，經(jīng)初步沉淀后抽至拌和系統(tǒng)上方布置的兩

13、座400m3水池，拌和系統(tǒng)高峰期日用水量為360t，兩座400m3水池輪流使用，確保供水能滿足拌和系統(tǒng)使用。拌和系統(tǒng)主要生產(chǎn)污水為清洗攪拌倉(cāng)所產(chǎn)生的廢水。按攪拌倉(cāng)每日清洗兩次計(jì)算，拌和站攪拌倉(cāng)清洗每次需水2m3，則拌和站每天清洗產(chǎn)生污水為224 m3；拌和樓攪拌倉(cāng)每次清洗需水4.5m3（含3個(gè)攪拌倉(cāng)），則每天產(chǎn)生的污水為4.529m3。施工高峰期拌和站與拌和樓同時(shí)使用時(shí)，每天產(chǎn)生的廢水為13m3。為保護(hù)金沙江流域生態(tài)環(huán)境，拌和系統(tǒng)所產(chǎn)生的廢水采用循環(huán)使用，不排放至金沙江。由于廢水重復(fù)使用只用作攪拌倉(cāng)的清洗，不參與混凝土拌制，廢水采用二級(jí)沉淀處理。一級(jí)沉淀采用容積為26m3的沉砂池進(jìn)行，二級(jí)沉淀

14、采用容積為93m3的沉淀池進(jìn)行，廢水循環(huán)周期約為9天。廢水成分主要為清洗攪拌倉(cāng)產(chǎn)生的顆粒物，若經(jīng)沉淀池沉淀后廢水不能達(dá)到使用要求，投放明礬進(jìn)行處理，經(jīng)處理后的廢水使用液下污水泵抽至拌和站（樓）進(jìn)行循環(huán)使用。沉砂池的污泥采用裝載機(jī)進(jìn)行清理，沉淀池的污泥采用人工進(jìn)行清理，清理后運(yùn)至渣場(chǎng)進(jìn)行堆存處理。（6）膠帶機(jī)混凝土拌和系統(tǒng)內(nèi)所有骨料運(yùn)輸均由膠帶機(jī)完成，骨料由右岸砂石系統(tǒng)地弄皮帶供至混凝土拌和系統(tǒng)。拌和系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置B1B5膠帶機(jī)，B1膠帶機(jī)連接右岸砂石系統(tǒng)地弄皮帶，為拌和樓及拌和站共用；B2、B4接至HL120-3F1500LB拌和樓；B3、B5膠帶機(jī)接至HZS120-1Q3000拌和站。膠帶機(jī)帶速

15、為2.5m/s，B1膠帶機(jī)寬度為1m，輸送量900t/h，B2B4膠帶機(jī)寬度為0.8m，輸送量450t/h。（7）臨時(shí)骨料受料倉(cāng)右岸砂石系統(tǒng)地弄皮帶為混凝土拌和系統(tǒng)供料前采用自卸車供料，故拌和系統(tǒng)前期設(shè)置2個(gè)臨時(shí)中轉(zhuǎn)骨料受料倉(cāng)。中轉(zhuǎn)料倉(cāng)下設(shè)一條出料膠帶機(jī)接至B1膠帶機(jī)，布置2臺(tái)800800mm電動(dòng)弧門給料機(jī)，其單臺(tái)給料量可達(dá)800t/h，完全滿足骨料給料要求。（混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝圖附圖1）。3.混凝土拌和系統(tǒng)布置根據(jù)混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，拌和系統(tǒng)應(yīng)盡量布置于交通便利且距離砂石料場(chǎng)較近且地勢(shì)開闊處，結(jié)合魯?shù)乩娬菊w布置，拌和系統(tǒng)布置于壩址下游右岸1.3km處，與右岸砂石加工系統(tǒng)相鄰，拌

16、和系統(tǒng)外側(cè)為右岸下游Y5公路，內(nèi)側(cè)由于緊靠山體，需對(duì)山體進(jìn)行開挖施工，場(chǎng)地高程1162m。根據(jù)混凝土拌和系統(tǒng)的工藝流程，系統(tǒng)內(nèi)布置拌和樓（HL120-3F1500LB）、拌和站（HZS120-1Q3000）、水泥及粉煤灰儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施、粗細(xì)骨料儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施、制冷系統(tǒng)（含拌和樓風(fēng)冷、制冷水、制冰）、外加劑車間、配電設(shè)施及水處理設(shè)施等，其具體布置見附圖2。圖2右岸混凝土拌和系統(tǒng)平面布置圖4.混凝土拌和系統(tǒng)施工4.1 場(chǎng)地開挖右岸混凝土拌和系統(tǒng)布置于壩址下游右岸1.3km處，外側(cè)為下游低線Y5公路，內(nèi)側(cè)為山體，為滿足拌和系統(tǒng)的場(chǎng)地布置要求，需對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行開挖。混凝土拌和系統(tǒng)內(nèi)側(cè)場(chǎng)地開挖高程為EL11851162

17、m，邊坡坡比為1：0.3，采用梯段爆破進(jìn)行開挖。先修建施工便道至開挖區(qū)頂部邊線附近，使用手風(fēng)鉆進(jìn)行開挖，形成平臺(tái)后采用履帶式潛孔鉆打孔，離開挖面預(yù)留1.5m的保護(hù)層，爆破后保護(hù)層采用反鏟、手風(fēng)鉆進(jìn)行修整，分23次開挖到EL1162m高程。如開挖下來的石塊體積過大或工作面有較大孤石采用解爆進(jìn)行分解，使用反鏟、裝載機(jī)裝渣，20T自卸車運(yùn)至渣場(chǎng)。對(duì)開挖出來的邊坡視現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況進(jìn)行隨機(jī)支護(hù)，并在邊坡頂部設(shè)置竹條板防止碎石滾落。在開挖施工過程中加強(qiáng)對(duì)施工便道的維護(hù)清理，保持施工道路的暢通，以保證開挖中機(jī)械設(shè)備的順利通行。為保證開挖質(zhì)量，確?；炷涟韬拖到y(tǒng)在運(yùn)行期間的安全，特別需要注意基礎(chǔ)開挖爆破的控制，

18、需要根據(jù)開挖中的巖石變化情況，及時(shí)修正爆破參數(shù)，以便達(dá)到最佳爆破效果。4.2 土建基礎(chǔ)施工為滿足拌和系統(tǒng)使用要求，拌和系統(tǒng)場(chǎng)坪澆筑為C20混凝土20cm厚，場(chǎng)內(nèi)下游靠近Y5公路側(cè)布置辦公室一幢，外加劑車間一座，制冷車間一座，沿場(chǎng)地四周布置排水溝及藍(lán)色塑鋼網(wǎng)圍墻。施工前應(yīng)先時(shí)先進(jìn)行系統(tǒng)接地扁鐵（606mm）的埋設(shè)工作，再進(jìn)行排水溝及膠帶機(jī)基礎(chǔ)、拌和樓（站）基礎(chǔ)施工，同時(shí)在場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行膠帶機(jī)桁架和1200m3儲(chǔ)料罐的制作，金屬結(jié)構(gòu)的焊接應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求，基礎(chǔ)施工完成后進(jìn)行房建施工及膠帶機(jī)、儲(chǔ)料罐和拌和樓的安裝工作。制冷車間由于制冷設(shè)備安裝的需要，車間內(nèi)基礎(chǔ)施工完成后需待制冷設(shè)備安裝完成后才能進(jìn)行剩

19、余墻體及屋頂?shù)氖┕?。由于制冷車間內(nèi)存放有液氨，車間外側(cè)設(shè)置一緊急泄氨槽并確保泄氨槽內(nèi)有一定的水存儲(chǔ)?；A(chǔ)施工時(shí)由于地基開挖不平整，膠帶機(jī)基礎(chǔ)及拌和站基礎(chǔ)部分處于松渣位置，部分處于基巖欠挖位置，施工時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化處理，如加設(shè)插筋，增加基礎(chǔ)高度等措施。4.3 拌和系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備安裝由于1200m3儲(chǔ)料罐制作完成后占用場(chǎng)地較大，為便于后續(xù)施工的有序進(jìn)行，先進(jìn)行儲(chǔ)料罐的吊裝。儲(chǔ)料罐制作時(shí)分為兩段制作，上下部各一段，吊耳與儲(chǔ)料罐罐體電焊焊牢，吊點(diǎn)平均四等分罐體。吊裝時(shí)采用兩臺(tái)70t汽車吊左右兩邊一起起吊，每邊需承受荷載13t左右，每個(gè)吊耳需承受荷載7t左右，吊耳焊縫長(zhǎng)度承受拉力1000kg/10mm。拌和樓（站）及膠帶機(jī)桁架、立柱安裝時(shí)采用25t汽車吊進(jìn)行起吊，并用一臺(tái)16t汽車吊進(jìn)行輔助吊裝。拌和樓（站）及其配套100t儲(chǔ)料罐柱體均為鋼柱，吊裝前應(yīng)先對(duì)基礎(chǔ)預(yù)埋件進(jìn)行校核，確保預(yù)埋件在混凝土澆筑過程中出現(xiàn)的偏差在允許范圍內(nèi)。吊裝前先將設(shè)備小件拼裝成大件且大件重量控制在汽車吊的起吊范圍內(nèi)，然后從下到上依次吊裝、連接加固。由于制冷系統(tǒng)采用液氨制冷，其本身為拌和系統(tǒng)的主要安全隱患，安裝時(shí)更應(yīng)嚴(yán)格控制安裝質(zhì)量。安裝前應(yīng)確保制冷設(shè)備及其輔助設(shè)施安全，避免日