簡易拌和船的設計與改造

李洪濱 姜明佐

摘 要：本文結合長島縣無居民海島工程上部結構施工，對混凝土供應的工藝進行了分析。由于該工程施工地點屬于外海孤島，且施工場地狹小無法建立拌和站，最終決定采用簡易拌和船配地泵及布料桿的工藝，解決了混凝土供應及質量控制的難題，通過一系列安全、質量保證措施，簡易拌和船的設計與改造達到了預期效果。

關鍵詞：簡易拌和船 混凝土供應 布料桿

1.引言

長島縣無居民海島碼頭工程車由島、喉嘰島碼頭工程屬于外海孤島施工，島上區域狹小且無淡水與施工用電，不適宜建設拌和站。故混凝土供應只能選擇水上拌和或陸拌水運工藝施工。水上拌和成本高，船機設備投入大；陸拌水運工藝需從蓬萊港運輸到現場，直線距離26km，水上運輸時間約5.5小時，混凝土的緩凝時間及保坍要求高，需進行專門的配合比試驗。因此解決混凝土的供應及質量問題是控制的重點，也是本文研究的重點內容。

2.課題研究內容

2.1方案比選和確定

2.1.1方案一：陸拌水運工藝

陸拌水運工藝需要解決混凝土的保坍性與緩凝時間。車由島距離蓬萊直線距離約26km，滿載自航駁航速約4.5節，考慮水上運輸路線約39.5km，水上運輸時間約5.0小時，混凝土單次運輸方量按200方計算，拌和、陸運、裝船時間約3.0小時，卸料按3.5小時考慮，陸拌水運混凝土的保坍與緩凝時間至少需要11.5小時。

（1）優點：混凝土陸拌采用180拌和站集中供應，拌和質量與速率可控。

（2）缺點：①混凝土陸拌水運可能無法控制，從拌和站、駁載碼頭、海上運輸及澆筑各個環節不可控。②水上運輸時間受車由島及周邊島嶼養殖作業影響大，水上運距要較測量距離大很多，穿越登州水道與北長山水道，運輸時間不可控。③陸拌水運工藝，上部現澆結構也必須加絮凝劑方可保證混凝土運輸時間，費用增加，同時混凝土凝結時間長，影響拆模周轉。④經咨詢檢測部門，陸拌水運混凝土的保坍與緩凝時間過長，質量不易控制。

2.1.2方案二：采用簡易拌和船工藝

在1500t自航平板駁上設置50強制式拌和站，挖掘機、地泵及布料桿等組成簡易拌和船，拌和完成后直接通過地泵及布料桿及進行澆筑。

（1）優點：①簡易拌和船進行施工，混凝土現場攪拌，質量可控。②采用地泵接布料桿工藝節省了混凝土澆筑時的方駁吊機。③砂、石料、水泥的運輸可與高山島兼顧，統籌考慮。

（2）缺點：①拌和船上儲料空間有限，需配備運輸駁定時供料，且船上淡水倉儲備要足。②船舶避風，距離蓬萊港或砣磯港均較遠，需要提前運作，保證船舶安全。

綜合考慮選用簡易拌和船工藝進行水下混凝土的澆注。

2.2工藝流程

施工準備→船舶甲板加固→拌和站安裝→地泵及布料桿安裝→設備連接調試→改造完成

2.3操作要點

2.3.1施工準備

（1）簡易攪拌船選用1500t自航平板駁船，其有效倉室平面尺寸約47×12m，船上設置HZS50B強制拌和站一臺，平面尺寸18.21×10m。

（2）進船艙查看船舶的艙室及龍骨情況，確認拌和站料斗的甲板開倉位置，以開倉位置為中心確認拌和站及骨料倉的尺寸位置。經查看測量確認拌和船立柱間距為1050mm（縱向）×1210mm（橫向），而拌和站骨料倉支腿間距為1850mm×2240mm，攪拌樓支腿間距為3000×2100mm，對比發現拌和站各支腿的位置基本與船駁龍骨立柱的間距相吻合（20cm范圍內）。拌和站布置圖如圖1所示。

按照強制式50B拌和機廠家設計要求，配料機基礎承載力為15t，拌和主機基礎承載力為20t，由于簡易拌和船需要在外海施工，所經過海區按極端情況考慮，浪高5m、Tθ=12s、θ=25°、Tφ=8s、φm=10°，風力10級風壓取0.5kN/m2。

按裝載受力公式計算

（1）橫搖時：

（1）料斗倉安裝與改造

按照拌和站圖紙（圖4）以在船舶甲板處開孔，開孔尺寸2200mm×2050mm×1440mm（深）， 開孔完成后采用10#槽鋼將料斗倉底部進行加固（圖2），加固槽鋼頂標高控制在-1440mm（從甲板以下），以增強后期料斗倉受力。加固完成后采用10mm鋼板按照拌和站設計尺寸加工料斗倉（圖3），加工完成后將其吊裝至加固好的料斗坑中，安裝時安排人員在船艙內檢查料斗倉是否坐實底部加固槽鋼，確認無誤后并將料斗倉與甲板之間滿焊加固。

（2）骨料倉安裝與改造

為方便拌和站在船上上料以及考慮拌和船的平衡問題，結合拌和船的尺寸需將拌和站原設計的直線布置方式變更為L形布置。此布置方式需將骨料倉軸線位置由料斗坑中心向前平移80cm以解決骨料傳送帶與上料料斗的沖突干擾，并且解決了L形布置上料偏重的問題。

骨料倉采用整體吊裝的方式，在陸上將骨料倉8條支腿焊接在H400型鋼做成的框架上來解決船舶甲板受力不足的問題，焊接完成后將骨料倉整體吊裝至拌和船設計位置，并將H400型鋼與甲板焊接牢固。

由于骨料倉軸線與料斗倉中心存在80cm偏差，由于皮帶上料無法落入料斗中心，所以利用10mm鋼板加工一個導料槽將骨料倉與料斗之間連接。

（3）拌和主機的安裝與改造

由于拌和主機原廠家設計高度為5.5m（罐車裝載），考慮到該拌和船采用地泵供應以及拌和主機在拌和船上的穩定性，將拌和主機標高定為3m（降低2.5m）。

（4）布料桿的安裝與改造

考慮本工程上部結構胸墻最寬為10m，選用跨距12m布料桿即可滿足要求，布料桿吊裝上船后，將布料桿支架及伸縮支腿采用型鋼及鋼絲繩與船舶甲板、擋板進行焊接加固形成整體，提高布料桿穩定性。

3.工藝實施效果

3.1依托工程實施效果

本工程混凝土澆注采用簡易拌和船工藝共澆筑混凝土6377方，拌和船共使用4個月，澆注效率為15～18m3/ h，解決了在外海孤島壞境下的大體積混凝土澆筑問題，實現了混凝土澆注的施工安全、環保，優質、高效、低耗的目標。

3.2實踐中的經驗與教訓

本工程由于混凝土澆筑方量較少，采用的1500t自航駁作為拌和船載體，船艙尺寸較小，單次裝載混凝土原材料最多只滿足澆筑300方混凝土，且抗風浪性能較低，在以后施工中如有類似施工應選用較大船舶進行改造，減少原材料的過駁次數。

3.3存在的問題及改進措施

3.3.1存在的問題

（1）簡易拌和船采用的地泵備布料桿的澆注工藝，不能澆注C25及以下混凝土（易堵管），本工程共計32方C25及以下混凝土只能按照C30標號攪拌施工。

（2）骨料倉導料槽坡度只有30°，在砂含水量較高的情況下，下料困難，需工人投料，影響施工效率。

3.3.2改進措施

（1）在今后施工中，拌和主機下料口與地泵連接的導料槽應加工成活動可拆卸的，在低標號混凝土施工時可采用吊罐施工。

（2）骨料倉導料槽坡度應在45°以上，才能解決砂下料困難的問題，骨料倉傳送帶在現有基礎上應提高30cm。

（3）在今后改造拌和站時，要選用船型較大，抗風浪性能較好的船舶，盡量避免在風浪較大的天氣施工。

4.效益評估

（1）簡易拌和船進行施工，混凝土現場攪拌，混凝土質量可控。

（2）采用地泵接布料桿工藝節省了混凝土澆筑時的方駁吊機，減少了施工成本。

（3）簡易拌和船將布料桿根據項目特點進行了改造，解決了布料桿上船施工不穩定的問題。

（4）本工程改造的簡易拌和船，解決了混凝土陸拌水運從拌和站、駁載碼頭、海上運輸及澆注各個環節不可控的問題，使本項目能夠順利完工，節省了大量施工成本。

5.結語

實踐證明簡易拌和船的設計和改造是非常成功的，對類似工程具有較高的推廣應用價值。同時“簡易拌和船與地泵及布料桿的組合”為混凝土供應困難的外海施工提供了一整套成功的設計改造的方法，是傳統水上現澆混凝土技術的一項重大改進，對提高外海混凝土施工質量具有重要意義，同時具有巨大的社會效益和經濟效益。

參考文獻：

[1]江正榮編著.建筑施工計算手冊（第二版）.北京：中國建筑工業出版社，2007.

[2]交通部第一航務工程局編.港口工程施工手冊.北京：人民交通出版社，1994.