楊房溝水電站高線混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計

摘要：楊房溝水電站高線混凝土拌和系統(tǒng)布置在楊房溝左側(cè)山體開挖形成的臺地上，距壩址約500m，場地十分狹窄、設(shè)計難度大。針對這一特點，因地制宜，對系統(tǒng)平面布置、工藝流程、設(shè)備配置、輔助設(shè)置等進行設(shè)計優(yōu)化，不僅節(jié)省投資，還提高施工速度、降低安全風險，為以后類似工程設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：楊房溝水電站;高線混凝土;拌和系統(tǒng);平面工藝 ?設(shè)計優(yōu)化

1 工程概況

楊房溝水電站高線混凝土拌和系統(tǒng)主要承擔大壩、水墊塘、二道壩等工程約130萬m3混凝土的生產(chǎn)任務(wù)，其中預(yù)冷混凝土約90萬m3，常溫混凝土約40萬m3。常溫混凝土按照高峰期生產(chǎn)強度14萬m3/月進行設(shè)計。預(yù)冷混凝土按照高峰期生產(chǎn)強度10萬m3/月，出機口溫度≤9℃設(shè)計。

2 投標階段平面布置

高線混凝土拌和系統(tǒng)主要建筑物布置于楊房溝左側(cè)開挖形成的EL2090m臺地上，主要車間有拌和樓、膠凝材料儲運系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、外加劑儲運系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、供排水及廢水處理系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成;混凝土成品骨料儲運系統(tǒng)布置在EL2123m地下硐室中。

3 實施階段平面優(yōu)化調(diào)整

進入實施階段，根據(jù)業(yè)主檢測中心提供高線混凝土拌和系統(tǒng)邊坡變形觀測數(shù)據(jù)顯示，邊坡變形較大，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。為避免地下成品料場開挖對山體造成進一步擾動，保持邊坡穩(wěn)定，我部建議將地下成品料場移出，改為骨料罐結(jié)構(gòu)形式設(shè)置在EL2090m開挖形成的臺地上。監(jiān)理、業(yè)主同意其移出方案。

高線混凝土拌和系統(tǒng)場地前面、右側(cè)毗鄰楊房溝、左側(cè)緊挨卡楊交通大橋、后側(cè)緊靠開挖形成的高邊坡，場地十分狹窄，設(shè)計和施工難度較大，為解決場地狹窄，滿足系統(tǒng)布置，主要采取如下系列工程措施：

3.1 前期多次深入現(xiàn)場勘測，充分了解現(xiàn)場實際情況，組織專家、經(jīng)驗豐富的設(shè)計和運行管理人員對系統(tǒng)平面和工藝進行研究、討論，結(jié)合監(jiān)理、業(yè)主意見，經(jīng)過反復(fù)論證，最終形成實施階段的布置，確保了系統(tǒng)可靠性、安全性、經(jīng)濟性。

3.2 一期開挖留下的銳角山體與主山體連接不緊密，將其開挖形成平臺對主山體穩(wěn)定性破壞較小，挖除一期形成的銳角山體形成平臺布置二次篩分車間、清水池、調(diào)節(jié)池，在溝體側(cè)設(shè)置9m高鋼筋石籠擋墻并回填石渣形成吊車檢修道路及平臺，確保二次篩分車間檢修便捷及暢通。

3.3 根據(jù)臨溝側(cè)邊坡地形、地質(zhì)情況，結(jié)合邊坡的高度、相應(yīng)范圍內(nèi)建筑物的重要性，因地制宜設(shè)置混凝土衡重式擋墻、混凝土重力式擋墻并回填洞渣，形成EL2090m擴大平臺，在平臺基礎(chǔ)上布置一次風冷車間及冷卻塔、一次風冷料倉、1#配電房等建筑物;為節(jié)約成本并考慮支撐結(jié)構(gòu)物自身重量，在臨溝邊坡部位采用“錨桿基礎(chǔ)+鋼管柱+鋼平臺”的結(jié)構(gòu)形式布置一次風冷平臺，在鋼結(jié)構(gòu)平臺上設(shè)置風機等制冷相關(guān)設(shè)備設(shè)施;在臨溝邊坡部位還采取了“錨筋樁獨立基礎(chǔ)+混凝土框架結(jié)構(gòu)柱、梁、版”的結(jié)構(gòu)形式布置壓濾車間、污泥池、泵房、加藥車間及DH高效污水凈化器等建筑物。

3.4 為節(jié)約成本、方便安裝及檢修，位于臨溝邊坡上的至拌和樓的膠帶機設(shè)置為雙層雙向結(jié)構(gòu)，即一條鋼結(jié)構(gòu)桁架上設(shè)置4條膠帶機。

3.5 一次風冷車間冷缺塔布置在一次風冷車間的頂部。為防止冷卻塔冷卻水溢流到一次風冷車間屋頂后滲漏，屋頂采用防水結(jié)構(gòu)形式，確保一次風冷車間運行安全。

3.6 因一次風冷車間處場地限制，1#配電房設(shè)置為兩層樓結(jié)構(gòu)形式，滿足電氣設(shè)施布置。

3.7 2#配電房及空壓機車間設(shè)置為兩層樓結(jié)構(gòu)形式，第一層設(shè)置空壓機車間，第二層設(shè)置2#配電房。為防止空壓機運行的振動及散熱對二樓電氣設(shè)施的影響，一層采用半封閉結(jié)構(gòu)形式方便散熱并采用振動小的空壓機。

3.8 外加劑車間設(shè)置成兩層樓結(jié)構(gòu)形式，一樓主要為化液池及外加劑堆放場，二樓主要為儲液池，一樓化液池中溶解均勻、合格的外加劑經(jīng)化學(xué)泵抽至二樓儲液池，混凝土生產(chǎn)時儲液池中外加劑溶液經(jīng)化學(xué)泵抽至拌和樓外加劑儲液桶。

3.9 因膠凝材料罐處場地狹窄，選用占地面積小，集成化程度高的風冷式空壓機，確保供風系統(tǒng)布置要求滿足設(shè)計。

3.10 二次制冷車間冷卻塔布置在上樓膠帶機正下方，為防止膠帶機運輸中成品骨料掉落在冷卻塔上，造成冷卻塔損壞及冷卻循環(huán)水不被骨料污染，在冷卻塔上方搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)遮蔽棚。

3.11 骨料罐緊靠高邊坡設(shè)置，盡量避免骨料受到日照，降低骨料溫度。

經(jīng)優(yōu)化調(diào)整后的高線混凝土拌和系統(tǒng)平面布置見圖1。

4 系統(tǒng)工藝流程設(shè)計

系統(tǒng)生產(chǎn)工藝應(yīng)成熟、適用、可靠，并保證滿足合同所有混凝土的質(zhì)量要求，生產(chǎn)運行功能必須與合同需要相適應(yīng)，設(shè)備配置能保證在整個生產(chǎn)期內(nèi)安全可靠地運行。高線混凝土拌和系統(tǒng)由各子系統(tǒng)組成，各個子系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)進度相互聯(lián)系相互配合，最終生產(chǎn)出合格的混凝土。各子系統(tǒng)工藝設(shè)計如下：

4.1 拌和樓，配置兩座HL320-2S4500強制式拌和樓，單臺銘牌生產(chǎn)能力320m?/h，可以滿足同時生產(chǎn)多級配、多種類的混凝土生產(chǎn)需要。

4.2 骨料運輸、儲存、篩分系統(tǒng)，骨料由上鋪子溝砂石加工系統(tǒng)提供，經(jīng)明線膠帶機、長距離硐室膠帶機輸送并電子皮帶秤衡量后，輸送到高線混凝土拌和系統(tǒng)的2090m高程布置的6個直徑12m，高25m骨料罐分級儲存。

粗、細骨料罐分開布置，骨料罐底采用二條膠帶機出料。為了控制篩分混合比，粗骨料倉下面設(shè)慣性振動給料機放料，振動給料機由變頻器提供可變頻率電源，計算機根據(jù)一次風冷調(diào)節(jié)料倉的料位，控制各種骨料的給料量，自動調(diào)整混合料的最優(yōu)配比。

為了控制混凝土成品骨料的質(zhì)量，改善粗骨料性能，減少骨料遜徑量，設(shè)置二次沖洗篩分車間。按比例混合放料后的粗骨料，經(jīng)廊道底部膠帶機出料，把粗骨料輸送至高程2090m的篩分車間進行二次沖洗分級，一階沖洗篩分配2臺2YKR2460型圓振動篩分機，二階篩分配2臺3YKR2460型圓振動篩分機。一階篩分選用雙層篩，把骨料分成80～150mm、5～80mm的兩種骨料。一階篩分出80～150mm骨料，二階篩分出40～80mm、20～40mm、5～20mm骨料，通過膠帶機把四種粗骨料送入一次風冷調(diào)節(jié)料倉。

一階篩分圓振動篩分機下面設(shè)FC12螺旋洗砂機，一階篩分篩剔除的<5mm的棄料經(jīng)過螺旋洗砂機提砂后和二階篩分篩剔除的<5mm的棄料通過膠帶機最終進入棄料倉，由汽車定期運走。

根據(jù)拌和樓設(shè)備配置要求，每座拌和樓骨料上料采用兩條膠帶機，粗細骨料分開運輸。細骨料料罐底部配置2條膠帶機，分別向兩座拌和樓供應(yīng)細骨料;地面風冷料倉底部設(shè)置兩條膠帶機，風冷之后的粗骨料通過兩條膠帶機分別運輸至兩座拌和樓儲存使用。受施工場地的限制，上樓膠帶機C3/S4，C8/S5，C7/S8，C4/S9膠帶機采用雙層雙向布置，即一榀桁架上同時設(shè)置4條膠帶機。

4.3 地面一次風冷料倉設(shè)計，系統(tǒng)一次風冷料倉設(shè)置儲存特大石、大石、中石和小石倉各兩個，分別對應(yīng)2座拌和樓。風冷料倉對骨料進行儲存和風冷，料倉底部布置兩條膠帶機分別向兩座拌和樓供料。單個料倉斷面長×寬×高為4m×5.6m×12.5m，一次風冷調(diào)節(jié)料倉和拌和樓中的特大石倉和大石倉，為防止骨料破碎遜徑，都設(shè)有緩降器。

4.4 壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計，壓縮空氣站布置在高程2090m平臺，供氣力輸送水泥、粉煤灰及拌和樓等所需壓縮空氣，配備3臺40m?/min、2臺20m?/min集成化程度高的空氣冷卻式空壓機。

4.5 膠凝材料儲運系統(tǒng)設(shè)計，儲罐布置在2090m平臺，水泥儲料設(shè)置4個直徑為10m，儲量為1500t的鋼制筒倉罐，粉煤灰儲料設(shè)置2個直徑為10m，儲量為1000t的鋼制筒倉罐，膠凝材料儲量滿足大壩混凝土澆筑高峰月7天的用量。

4.6 外加劑儲運系統(tǒng)設(shè)計，按照同時滿足使用3種外加劑設(shè)計。儲液池滿足高峰期3天的用量。

4.7 系統(tǒng)廢水處理設(shè)計，廢水處理系統(tǒng)采用“機械預(yù)處理”+“高效污水凈化器”+“機械壓濾脫水”的生產(chǎn)工藝，處理后回收循環(huán)利用，廢水處理系統(tǒng)處理量160m3/h，回收量120m3/h。

4.8 制冷系統(tǒng)設(shè)計，制冷系統(tǒng)采用“一次風冷+片冰+冷水+二次風冷”技術(shù)，制冷系統(tǒng)總裝機容量為700×104kcal/h（標準工況，下同），其中一次風冷350×104kcal/h，二次風冷150×104kcal/h，片冰及冷水200×104kcal/h。

5 經(jīng)驗與建議

高線混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計、施工難度較大，經(jīng)過項目部不懈努力，系統(tǒng)已成功運行，在系統(tǒng)設(shè)計、建設(shè)及運行中有如下經(jīng)驗、建議：（1）大型混凝土拌和系統(tǒng)在場地狹窄、平面面積不能滿足系統(tǒng)布置要求時，盡量向空間拓展，以空間換平面。（2）選用集成化程度高、性能穩(wěn)定、占地面積小的設(shè)備。（3）充分利用地形、地質(zhì)，考慮工藝、功能，本著安全、經(jīng)濟原則，因地制宜將重要的結(jié)構(gòu)布置在基礎(chǔ)承載力大的位置，次要的結(jié)構(gòu)布置在基礎(chǔ)承載力小的位置。（4）拌和樓沖洗攪拌罐的廢水與二次篩分車間沖洗骨料的廢水分開設(shè)置，避免因沖洗攪拌罐費水中含有外加劑及水泥成分的廢水與DH高效污水凈化器中的速凝劑、助凝劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致廢水處理能力降低。（5）高線混凝土拌和系統(tǒng)位于高山峽谷之中，膠帶機運輸、二次篩分車間生產(chǎn)、空壓機運行、氨壓機等運行中產(chǎn)生的噪音大且不易擴散，噪音分貝值遠大于規(guī)范規(guī)定，給現(xiàn)場運行人員生理、心里帶來不同程度的損害。為此，在設(shè)計時盡量考慮降低噪音的措施及設(shè)置，給運行人員營造舒適的工作環(huán)境。

6 結(jié)語

楊房溝水電站高線混凝土拌和系統(tǒng)于2018年12月底正式投產(chǎn)以來，截止到2020年5月已拌制合格混凝土約96萬m3。系統(tǒng)場地十分狹窄，充分利用地形、空間，通過系列工程措施，做到布置緊湊、同時留出足夠平面位置滿足大型運輸設(shè)備運行及檢修， 生產(chǎn)能力、混凝土溫度控制指標參數(shù)均滿足設(shè)計要求，可為其他類似工程設(shè)計提供參考。

參考文獻：

[1]《水工砼施工規(guī)范》DL/T 5144-2015

[2]《水利水電工程施工組織設(shè)計手冊第四冊》

[3]楊房溝水電站設(shè)計施工總承包合同文件

作者簡介：陳前仕（1973～），男，四川平昌人，本科學(xué)歷，工程師、一級建造師，中國水利水電第七工程局有限公司職工，從事水利水電施工技術(shù)管理工作。