觀音巖水電工程自升式高速混凝土輸送系統的設計及特點

翟 佳， 薛 磊

（杭州國電大力機電工程有限公司，浙江杭州 310030）

0 引言

觀音巖水電工程自升式高速混凝土輸送系統是繼龍灘、緬甸耶涯、向家壩水電站后針對觀音巖水電站的地形條件專門設計制造的混凝土入倉設備，其特性很好地滿足了觀音巖水電站混凝土澆筑的需求。

1 觀音巖水電站基本情況

1.1 工程概況

觀音巖水電站位于云南省麗江市華坪縣與四川省攀枝花市交界的金沙江中游河段，為金沙江中游河段規劃的八個梯級電站的最末一個梯級。該電站為一等大（1）型工程。水庫正常蓄水位1134m，庫容約20.72億m3，電站裝機容量3000（5×600）MW。

擋水大壩由左岸、河中碾壓混凝土重力壩和右岸粘土心墻堆石壩組成為混合壩，壩頂總長1158m。其中碾壓混凝土重力壩部分長838.035m，最大壩高為159m，壩頂高程為1139m；心墻堆石壩部分長319.965m，最大壩高71m，壩頂高程為1141m。

1.2 主要工程量及工期

觀音巖水電站主要混凝土工程量：碾壓混凝土489萬m3，常態混凝土348萬m3。計劃建設總工期為92個月，其中主體工程工期55個月。

2 自升式高速混凝土輸送系統的布置設計

自升式高速混凝土輸送系統用于觀音巖水電工程左岸大壩混凝土的入倉，供料范圍為：大壩23#壩段EL.1077.8m高程以上及大壩左岸13#～22#壩段混凝土澆筑，計劃輸送的混凝土總方量約250萬m3。

觀音巖水電工程自升式高速混凝土輸送系統平面布置圖如圖1所示，混凝土生產系統有2座額定產量400 m3/h的拌合樓，拌合樓下設置有常規不爬升的出料皮帶機?；炷翉陌韬蠘浅隽虾蠼涍^出料皮帶機到達自升式高速混凝土輸送系統。

自升式高速混凝土輸送系統由C3皮帶機、Cw1皮帶機、C4皮帶機、Cw2皮帶機及爬升立柱和爬升系統組成。系統內皮帶機輸送總距離～286 m，可將混凝土運輸至20#壩段。Cw2皮帶機具備回轉及俯仰功能，用來向倉內的汽車或料斗給料。位于C3皮帶機和C4皮帶機之間的Cw1皮帶機有轉料和出料2個工位。在轉料工位時，可將C3皮帶機的混凝土轉運至C4皮帶機；當Cw1轉離C4皮帶機上方處于出料工位時，可將C3皮帶機的混凝土直接供至倉內的料斗或汽車上。

大壩澆筑后期（右岸大壩1092m高程以上），C4皮帶機拆除后重新組合為C4’皮帶機，安裝在SZ5、SZ7’、SZ8’立柱上，向左岸供料。同樣的系統設置2個出料點：Cw1和Cw2’。Cw1可以直接向倉內供料也可以給C4’皮帶機供料；Cw2’用來向倉內的汽車或料斗給料。

3 自升式高速混凝土輸送系統的主要性能及特點

3.1 主要性能

表1 性能參數

3.2 特點

3.2.1 高效的輸送能力

傳統的大壩澆筑多采用自卸汽車配合門塔機或纜索起重機等間歇式物料搬運設備，與這些設備相比自升式高速混凝土輸送系統的輸送能力很高。間歇式物料搬運設備，由于不可避免地存在空回行程，浪費了時間，導致其生產效率降低。其次物料起升速度及回轉、變幅（小車運行）速度的上限值都會受到操作人員技術水平以及運行空間中其他設備、建筑物干擾的限制，無法根據生產效率的需要自由地提高。這些固有的特點導致其生產效率比較低下：單臺門塔機小時入倉方量約40m3左右，單臺纜索起重機小時入倉方量最大120m3左右。而自升式高速混凝土輸送系統由于使用了高速皮帶機連續輸送方式，可以將拌合樓生產出來的混凝土連續不斷地以很高的速度輸送至澆筑倉面，且運送過程中無空間干擾，可以根據需要采用不同的帶寬及帶速匹配以獲得更高的輸送能力。觀音巖水電站自升式高速混凝土輸送系統小時運輸強度為500 m3，大大提高了混凝土入倉能力，為觀音巖水電站的建設提供了強有力的設備保障。

3.2.2 快速自升或快速下降

從90年代末開始，國內水電站進入一個快速建設期，一般大型電站規劃的建設工期只有3～6a，觀音巖水電站的主體工程工期僅為55個月。因此就對混凝土入倉設備的拆裝或調整周期提出了很高的要求，應盡可能的減少拆裝次數或者一次性安裝后便能使用至工程結束，以避免因設備拆裝導致工期損失或施工干擾。

觀音巖水電站自升式高速混凝土輸送系統很好地解決了這個問題。在自升式高速混凝土皮帶機輸送系統中，每個爬升立柱上都設計有一個具備升降功能的液壓爬升平臺，立柱弦桿上設置有支撐結構，工作時爬升平臺支撐在立柱弦桿上。運送混凝土的皮帶機支撐在此爬升平臺上。爬升平臺與立柱弦桿之間設置一套液壓頂升裝置，能夠使得爬升平臺及其上的設備沿著立柱快速爬升或者下降，從而帶動皮帶機升降。皮帶機的結構以及皮帶機在爬升平臺上的支撐方式都經過了特殊的設計，使得在單個爬升平臺升降時皮帶機可以轉動及發生軸向移動以符合升降后的俯仰角度。

系統在大壩澆筑初期以低架狀態安裝，之后隨著大壩澆筑倉面的升高而不斷爬升，每層倉面澆筑完成后，利用4～6h即可將皮帶機全線爬升至澆筑下一倉面需要的高度。

3.2.3 可靈活布置的多點出料型式

觀音巖水電站自升式高速混凝土輸送系統首次采用了通過回轉皮帶機實現多點出料的布置型式?；剞D皮帶機具備回轉以及俯仰的功能，通過回轉至不同的位置俯仰至不同的角度可以實現兩個不同的工位：當回轉皮帶機在下條皮帶機正上方時，可直接向下一條皮帶機供料；當回轉皮帶機轉至出料位置時，可向倉內的料斗或汽車供料。

澆筑大倉面碾壓混凝土時，若采用整體通倉型式，則只需設置1個出料口即可滿足要求。若分倉復雜，則可根據分倉情況設置多個出料口。觀音巖水電站自升式高速混凝土輸送系統根據大壩分倉形式，設置了兩個出料口。澆筑18#～22#壩段時，拌合樓生產的混凝土經出料皮帶機到達自升式高速混凝土輸送系統，經C3皮帶機-Cw1皮帶機-C4皮帶機至Cw2皮帶機出料；當澆筑16#～17#壩段或者16#左側壩段時，由出料皮帶機運來的混凝土經C3皮帶機至Cw1皮帶機出料。

多點出料技術很好地滿足了觀音巖水電站大壩分倉澆筑的要求。

3.2.4 混凝土輸送專用刮刀裝置

混凝土通過高速皮帶機輸送時，其中的水泥漿會粘附在輸送帶表面并通過高速運行的輸送帶粘結在系統內各個托輥、滾筒上，凝固后極難清理，會引起托輥損壞、皮帶跑偏、輸送帶磨損等一系列問題。更重要的是由于大量水泥漿粘附在輸送帶上并被帶走，造成入倉的混凝土中水泥漿液的損失及配合比的改變，直接影響混凝土的質量。

觀音巖水電工程自升式高速混凝土輸送系統使用了一種專門為輸送混凝土的皮帶機設計的刮刀裝置，混凝土輸送專用刮刀裝置如圖2所示。刮刀通過彈性支架支撐并壓緊在輸送帶表面，刮刀與輸送帶之間的壓緊力可以通過調整彈性支架來調節。通過控制刮刀與輸送帶之間的壓緊力大小，可以完全地刮除粘附在輸送帶上的混凝土水泥漿并導流隨混凝土入倉。這種專用的刮刀裝置很好地解決了皮帶機輸送造成的混凝土質量問題及普通刮刀裝置無法刮除干凈或損傷輸送帶的問題，減少了停機檢修時間以及輔助工作量，大大提高了生產效率。

3.2.5 懸掛式托輥

觀音巖水電工程自升式高速混凝土輸送系統中的皮帶機采用了懸掛式的托輥，如圖3所示，三件托輥通過耳板連接在一起，然后再通過連桿懸掛在兩側的托輥安裝座板上，安裝座板上有排列在一條線上的多個安裝孔。與普通的DTⅡ標準托輥及支撐方式相比，懸掛式托輥減少了專門的托輥組支架，減輕了皮帶機結構的重量，且安裝更換方便。其次，通過選擇兩側托輥安裝座板上不同的安裝孔，可以改變托輥組與皮帶機運行方向的夾角，從而可以非常方便地達到皮帶糾偏的目的，減少了調節的工作量。

高效的輸送能力、皮帶機可以隨著大壩倉面澆筑高程的需要而快速自升或快速下降、多點出料的布置形式、采用了混凝土輸送專用刮刀裝置以及懸掛式托輥，這些特性很好地滿足了觀音巖水電站的特殊需求，為觀音巖水電站的建設提供了可靠的設備保障。

4 自升式高速混凝土輸送系統的安裝和運行

4.1 安裝

觀音巖水電站布置有2臺起重量為30t的高塔輻射式纜索起重機。系統全部在纜機覆蓋范圍內，因此在設計時取消了附著在爬升立柱弦桿上的用來安裝立柱的自裝吊車（緬甸耶涯工程曾經設計使用過）。安裝時，使用50t汽車吊和70t汽車吊將各個部件在地面拼裝成整體，然后使用纜機整體吊裝。

C3皮帶機采取了分段安裝分段投產的方案，安裝完成后即投入生產，由其頭部的Cw1皮帶機向倉內供料，同時安裝C 4段皮帶機。

系統在觀音巖工程中為分段安裝分段投產。前后累積總安裝時間約180d。根據緬甸耶涯水電站的經驗，如果采用連續安裝，一般60d左右可以完成。

4.2 運行

施工前期左岸入倉道路較為完善，因此在1089m高程以下的碾壓混凝土同時采用皮帶機入倉和汽車入倉兩種方式。由于兼用了汽車入倉，自升式高速混凝土輸送系統投產后尚未達到高峰運送能力的需要，截止2013年6月，實際班產為3200～3500m3。后期澆筑到1089m高程以上時將無法使用汽車入倉，此后將全部依靠皮帶機進行混凝土入倉。

5 結語

觀音巖水電工程自升式高速混凝土輸送系統是根據觀音巖水電站的實際情況作出的專門設計，其升降迅速、多點出料、高效可靠的特性很好地滿足了觀音巖水電站混凝土澆筑的需求，為觀音巖水電站的建設提供了可靠的設備保障。尤其是在該工程中首創的通過回轉皮帶機實現的多點出料技術，大大提高了系統布置的靈活性，提高了自升式高速混凝土輸送系統的適用范圍，將促使自升式高速混凝土輸送系統在大型混凝土壩施工中得到更加廣泛的應用。

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[1]鄭以旭.RCC混凝土供料線在緬甸耶涯水電站的應用[J].制冷空調與電力機械，2008，（6）：85～87.

[2]王鷹.連續輸送機械設計手冊[M].北京：中國鐵道工業出版社，2001.