智能化集中制漿系統在善泥坡水電站防滲帷幕灌漿施工中的應用

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，施工戰線長，施工強度高，人員配置少，施工工期緊。為滿足施工需求，本項目采用了全自動智能集中制漿系統。該系統所制備的穩定漿液完全能夠滿足漿液粘度、凝結時間等性能參數的要求，從而提高了制漿效率，節約了項目成本，加快了施工進度，取得了較好的技術經濟效果，工程質量和環境保護等均得到了保證。

【關鍵詞】帷幕灌漿；集中制漿系統；穩定漿液；智能優化；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、改進和研究，自行開發出了環保節能型全自動智能集中制漿系統，該型集中制漿系統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工程項目得到了應用，取得了很好的社會和經濟效益。并于2008年獲貴州職工創新項目獎。我公司自行集成匹配的全自動環保節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境內，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、鋼筋混凝土襯砌；三層灌漿隧洞回填、固結、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水泥粉煤灰混合穩定型漿液，采用300型地質鉆機清水回轉鉆進造孔，SGB6-10型高壓灌漿泵灌漿，灌漿自動記錄儀記錄并監控。隧洞回填灌漿分區段進行施工，采用純壓式灌注；固結灌漿的方式為自下而上與自上而下相結合的綜合灌漿法；帷幕灌漿方式為“自上而下、小口徑鉆進、孔口封閉、不待凝、孔內循環”高壓灌漿工藝。最大灌漿壓力為4.0MPa，設計防滲標準為單位吸水率：K上左1+480.21m～K上右0+332.48m段為q≤1Lu、其余的為q≤3Lu。整個施工過程帷幕灌漿量達21338t左右，工期42個月，施工高峰期干灰日消耗量為92t。

4. 制漿工藝的選擇

4.1 傳統制漿工藝。

（1）傳統的分散制漿工藝即采用袋裝水泥人工量化制漿。該制漿工要設計制安一個水泥堆放平臺，要求做到通風良好，搭建整齊，有良好的安全保證措施，便于施工。制漿設備配置完備后，袋裝水泥進入施工作業現場需安排四個搬運工卸車并進行碼放。制漿作業時，需投入兩個職工進行水泥運送，另投入兩個工人完成水泥開包和倒灌水泥，最后還需要一個職工進行制漿機注水和出漿作業。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面長達1574m，根據廊道布置情況，作業面全線至少需要配置三個水泥制漿平臺，投入制漿作業的人數也將達到15～18人之多。考慮到制操作人員的體力問題，每個臺班按8h計算，每個制漿作業循環制漿400L，耗時10min，每個臺班的日制漿量為19200L，無法滿足施工需求。

4.2 集中制漿系統工藝。

（1）集中制漿系統采用散裝水泥制漿，每個制漿循環600L需要5min，每個臺班制漿量為57600L，滿足施工需求。此外，系統可全自動配制兩種或多種配料組成的漿液，實現快速均勻攪拌，可隨時記錄配料用量、漿液量并打印參數，確保施工所需漿液配合比準確、穩定、可靠。而且該系統操作簡單，只需要一個操作員就能完成整個制漿作業流程，避免了使用袋漿水泥繁瑣的環節，節約人力資源，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度為5097m/月，經方案比較，只有采用全自動制漿系統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度大、工期緊、質量要求高及清潔環保的要求。

4.3 集中制漿系統的選址

根據善泥坡水電站大壩壩址區地形條件，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。因此本著保護環境，減少浪費的原則，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洞里擴挖后的洞室內，擴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。制漿站內設置100t散裝水泥罐2個，80 t散裝粉煤灰罐1個，均為現場量身制作安裝，不考慮整體吊裝，配2套自動集中制漿系統，負責本工程的帷幕灌漿施工供漿，根據供漿量的大小調節使用。左岸集中制漿站布置情況見圖2、圖3。

5. 集中制漿系統

5.1 系統的組成。

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

5.2 系統的工作流程。

整個制漿系統對原材料的儲存、輸送、計量、攪拌、供漿、廢棄漿液處理及排放，其工作流程（見圖4）。

5.3 系統各部分主要技術參數。

大壩左岸防滲帷幕灌漿全自動集中制漿系統各部份主要技術參數的選擇，根據實際需要不斷調整和完善，使整個系統能正常運轉，滿足施工要求，善泥坡水電站大壩左岸集中制漿系統主要參數調整結果統計（見表2）。

5.4 智能集中制漿系統運行過程。

打開秤量系統總電源→檢查并打開秤量系統各閥門→對秤量系統去皮清零→調出所需漿液配合比→檢查確認配合比中各個材料的設定值→啟動制漿系統→秤量系統顯示1P減水劑、手動加入減水劑到設定值→系統自動加水、加入量到設定值加水自動停止→高速自漿機自動啟動運轉，螺旋輸送機自動運行、水泥加入量加到設定值時螺旋輸送機自動停止→高速制漿機自動運轉3min、自動停止→制漿結束→打印機打印制漿記錄→通過輸漿泵將漿液輸送到轉漿站或灌漿作業面。

6. 集中制漿系統控制技術要點

（1）灰罐內不應混裝不同來源的水泥或粉煤灰，而且貯存時間不超過20天宜，如時間過長，會引起較多的結塊、搭橋和堵塞現象。

（2） 螺旋輸送機停機3天以上，再作業前應將檢視孔蓋打開，將管內殘余物料清理干凈，并及時檢查中間軸座、螺旋體有無異常情況，確保設備處于良好運行狀態。

（3）在進行設備檢修及焊接作業時，要關掉控制柜電源，并斷開秤量傳感器的五芯航空插頭。若控制柜斷電后，再次通電應間隔10秒鐘以上。

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

（5）高速制漿機底部的濾網應定時清刷，排除水泥和粉煤灰中帶入的鐵硝及其它粗顆粒物質，確保制漿機能正常循環。

（6）拌制水泥、粉煤灰、木鈣混合漿液時，應按水→粉煤灰→水泥→木鈣溶液的投料順序進行。木鈣溶液應及時投入，均勻擴散方能充分發揮復合作用，制漿攪拌時間設置為150S時最為合適。

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

7. 結語

（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1277天，實現了2014年11月29日下閘蓄水，同年12月31日實現首臺機組投產發電的目標。

（2）大壩左岸防滲帷幕灌漿工程單位工程分5個分部工程，合格率100%，其中5個分部工程質量優良，優良率100%，主要分部工程施工質量達到優良；未發生質量事故。

（3）大壩左岸防滲帷幕灌漿工程經過下閘蓄水至今這段時間的運行考驗，壩體內的滲流量為18.010L/s，大大小于設計的30.0L/s，通過監測單位對大壩下閘蓄水至今的監測數據顯示，沒有出現異常，達到設計的標準，目前，正在發揮其應有的作用，機組發電正在創造經濟效益。

（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的應用，解決了水泥灌漿工程場地狹窄、施工強度高的施工矛盾。系統計量準確、便于控制，能保證工程施工質量和作業人員的職業健康安全，有利于環境保護，大大減少作業人員數量及其勞動強度，取得較好的經濟效果，適用于以后大規模的水泥灌漿工程施工推廣應用。endprint