烏東德高拱壩混凝土桁架式送料系統施工技術

張建山，曹中升，李銘松，張俊霞

(中國葛洲壩集團三峽建設工程有限公司，湖北 宜昌 443002)

烏東德水電站是金沙江下游河段四個水電梯級的最上游梯級，電站裝機容量10 200 MW，多年平均發電量389.3億kW·h[1]。樞紐工程主體工程由擋水建筑物、泄水建筑物、引水發電建筑物等組成。大壩為混凝土雙曲拱壩，壩體設橫縫不設縱縫，共分15個壩段，河床建基面高程718.00 m，壩頂高程988.00 m，最大壩高270 m。

烏東德大壩壩體混凝土總量約269.2萬m3，原投標階段規劃全部采用纜機吊運入倉，共布置了3臺30 t無塔架平移式纜機。

1 施工問題與對策

1.1 施工問題

1)烏東德大壩混凝土原定于2017年3月開始澆筑，計劃2020年6月底澆筑到頂，2021年12月31日前全部完工，總工期42個月。為滿足烏東德、白鶴灘、溪洛渡和向家壩四個梯級電站的聯合蓄水調度和發電目標，更好的發揮防洪作用，烏東德水電站需提前進行蓄水和發電，導致在原定計劃目標工期基礎上，大壩5～11號壩段澆筑到頂時間需要提前1個月，1～4號、12～15號岸坡壩段到頂時間需要提前約3個月時間，而大壩具備壩前高程975 m蓄水條件的時間需提前6.5個月。這對原本工期就已經非常緊張的大壩混凝土施工提出了更高的要求。

2)根據壩體設計結構形式，大壩澆筑主要采用2臺纜機澆筑混凝土，另外1臺負責打雜工作，且溢流壩段有中孔鋼襯施工、中孔弧門施工以及表孔施工，這些部位缺少手段來進行材料的吊裝，會占用纜機較長時間。

3)烏東德大壩全壩段采用低熱水泥澆筑，早期強度低，且施工后期大壩壩段會越來越多，同時大壩澆筑的層間間歇期(一般不超過14 d，重要結構部位不得超過28 d)、相鄰壩段高差(18 m)、全壩段高差(30 m)、懸臂高度(70 m)等相關技術指標控制較為嚴格，不易控制。

1.2 施工對策

根據調整后的大壩混凝土施工進度計劃，原有混凝土入倉手段已不能滿足大壩混凝土澆筑強度需要。為此，施工單位經研究，規劃在左右岸各布置1套桁架式送料系統，用于補充澆筑大壩1～4號、12～15號岸坡壩段的混凝土。

2 系統設計

2.1 總體規劃

烏東德桁架式送料系統澆筑高程范圍885～975 m。

左岸送料系統初始安裝于3#壩段，覆蓋范圍為3號壩段及2號壩段大部分范圍，可澆筑高程為885～945 m。自卸車在大壩988平臺卸料，混凝土通過受料斗、轉料皮帶機和2級緩降立柱、上料皮帶機后給布料機供料。當澆筑到945 m高程后，布料機轉移到2號壩段，可覆蓋范圍為1、2號壩段，澆筑高程為945～975 m，上料皮帶機轉到高程975 m馬道給布料機供料(見圖1)。

圖1 左岸送料系統平面布置圖

右岸送料系統初始安裝于13號壩段，覆蓋范圍為13號壩段及14號壩段大部分范圍，可澆筑高程為885～945 m。自卸車在988平臺卸料，混凝土通過受料斗、轉料皮帶機和2級緩降立柱、上料皮帶機后給布料機供料。當澆筑到高程945 m后，布料機轉移到14號壩段，可覆蓋范圍為14、15號壩段，澆筑高程為945～975 m，上料皮帶機轉到高程975 m馬道給布料機供料。

2.2 系統性能設計

烏東德桁架式送料系統由受料斗、轉料皮帶、上料皮帶、R22布料機、緩降立柱組成[2-4]，R22布料機覆蓋半徑22 m，可澆筑三級配砼，澆筑高程范圍為885～975 m，布料機每15 m提升一次，月澆筑強度約2.1萬m3。R22布料機性能參數見表1。

表1 R22布料機性能參數表

經估算，配置2套桁架式送料系統可澆筑壩體混凝土約20萬m3(三級配)。

3 系統的安裝運行

3.1 系統安裝

1)基礎澆筑及預埋件安裝。為滿足桁架式送料系統安裝，首先需在相應的位置澆筑送料系統的受料斗、緩降立柱的基礎及卸料平臺。其中卸料平臺上表面尺寸為8.0 m×1.2 m，設有2個料斗立柱邊墻拉桿埋件；受料斗布置在高程975 m處，基礎上平面尺寸為8.0 m×3.6 m，設有1個料斗立柱埋件及1個皮帶轉料機的埋件；緩降立柱布置高程根據澆筑的部位確定，設有1個緩降立柱埋件及1個皮帶轉料機的埋件。

按照每個基礎為一倉，一次施工一倉，卸料平臺分為2倉澆筑，每個基礎施工程序如下：錨桿施工→縫面處理→鋼筋施工→模板安裝→預埋件安裝→混凝土澆筑→拆模養護。

預埋件安裝在澆筑布料機、緩降立柱基礎前按照所需埋件的尺寸進行放樣、安裝、固定。

2)送料系統安裝。安裝好緩降立柱埋件，再安裝立柱以上部分。立柱、布料機等由專業廠家生產，出廠前進行預拼裝，然后分解成各部件，運輸到現場再整體組裝。立柱下端與立柱埋件間采用M30高強螺母和墊片將其固定。

立柱、布料機等安裝采用纜機吊運，在起重設備條件允許時，盡量擴大地面拼裝工作，以加快安裝速度，減少高空作業。

受料斗容積為12 m3，由斗體、弧門機構、立柱、過渡節組成，料斗出口設置弧門控制料流，弧門的開啟由液壓推桿控制。

轉料皮帶及上料皮帶是一種普通的膠帶運輸機，采用帶寬大、帶速小的皮帶機。帶寬為800 mm，帶速為2.0 m/s。上弦梁采用有較大的抗彎模量和較大的回轉半徑的空心方鋼。下弦采用Q345鋼筋，兩條豎桿采用薄壁鋼管，左右兩個桁架的豎桿采用剪刀叉連接，下弦最低點用纜索固定到其他建筑物上限制其側向位移(見圖2)。

圖2 右岸供料線沿皮帶機軸線展開圖

R22布料機安裝在桁車上，桁車上裝有2～3對行走輪，可左右行走，皮帶機用卸料車出料，卸料車可上、下游行走。布料機軌道架為三角形斷面的鋼桁架，上弦為一根工字鋼，下弦為兩根鋼管，腹桿全部用鋼管，回轉半徑大，自重小[5]。

3)試運轉。送料系統各部件安裝完畢后，首先進行空載試運轉，并對各部件進行觀察、檢驗及調整。

調整完成后進行負載試運轉，加載量根據系統工藝流程要求，從小到大逐漸增加，在各種負荷下試運轉的連續運行時間不得少于2 h。負載試運轉完成，確認各部件正常后，方可投入運行。

3.2 系統運行工藝

桁架式送料系統混凝土入倉流程：自卸汽車→受料斗→轉料皮帶→緩降立柱→上料皮帶→R22布料機→倉面。

自卸車在高程988 m平臺卸料，混凝土通過受料斗、轉料皮帶機和緩降立柱、上料皮帶機后給布料機供料。

布料機在澆筑四級料時容易在緩降立柱處發生堵塞，影響施工進度，因此在布料機澆筑倉位采用三級料。

應用桁架式送料系統澆筑岸坡壩段混凝土，月澆筑強度達到了2.1萬m3，共澆筑壩體混凝土約20萬m3。

3.3 系統拆除

送料系統拆除順序為：R22布料機一上料皮帶機一轉料皮帶機一緩降立柱，部件拆除后采用起重設備吊至下一個工作面或承重平臺上。拆除時必須嚴格控制拆除順序。

3.4 質量控制要點

1)在皮帶機頭部設計擋料罩，尾部加料處設計導料槽，在混凝土轉接過程中實現二次拌和，同時，在設計時盡量減少落料高度差，防止混凝土骨料離析。

2)控制坯層厚度不超過50 cm。鋪料后，先平倉后振搗，不得以平倉代替振搗，按照75～100 cm間距逐點插入，有序振搗，第一遍振搗完成后約30～60 min進行復振。混凝土料離析振搗后如泌水較多，應安排專人及時清除。

3)建立和完善送料系統運行、維護保養管理機制。成立布料機維護專班，澆筑過程中24 h值班，及時處理布料機故障，2 h內未恢復的，立即啟動應急預案，確保倉面不出現初凝；每倉澆筑前對布料機進行聯合驗收，澆筑后進行清洗、維護保養。

4 結 語

實踐證明，利用桁架式送料系統進行大壩岸坡壩段混凝土澆筑，有效緩解了烏東德大壩垂直運輸手段不足造成的金結安裝與土建施工相互干擾及混凝土澆筑入倉手段不足的難題，保證了壩體混凝土的施工進度，大壩混凝土2017年3月16日開始澆筑，于2020年5月4日實現大壩全線澆筑到頂，較原合同工期42個月提前了4.4個月，工期節約比例達到10.5%，在保證了大壩施工質量、安全的前提下，實現了大壩提前蓄水發電，取得了良好的社會經濟效益。

該系統經過烏東德大壩生產性試驗及現場應用檢驗，證明該系統成熟可靠，經濟效益高，可在類似工程進行推廣應用。