水工混凝土运输入仓设备与技术的发展及应用.pdf

售后服务便捷、周全，运行成本低 ，性价 比较高 ，为今 后国产缆机更为广泛的应用提供了条件。 1 2 带式布料机 混凝土带式布料机大多是由多台设备组成的成套 系 统，因其具有连续作业、浇筑能力大、可均匀布料的特 点而应用 日趋广泛。按其布料工作原理主要分为三种型 式：塔 ( 顶)带式布料机、车载带式布料机、臂架回转 式布料机 。 1 2 1 塔 ( 顶 )带机 塔 ( 顶)带机都是由塔机、布料机及其供料线组成 ， 将拌和楼生产的混凝土一条龙运输入仓。塔带机 由美 国 R OT E C公司设计、制造 ，顶带机 由法 国 P O TAI N公 司 ( 负责塔机)和 日本 NC公司 ( 负责带机)联合设计 、生 产。与其他任何一种混凝土入仓设备相 比，塔 ( 顶)带 机集水平、垂直运输于一体，是一种独特 的混凝土连续 输送、浇筑设备 ，具有超 强的混凝土运输、入仓能力， 尤其适用于长、高、大混凝土坝的浇筑，一般采用 “ 一 楼、一机、一带”的配套布置形式。为保证供料的可靠 性，有多座拌和楼及多条供料线时，可采用移动式供料 兼计量皮带机作为联系，使每座楼均具备 向任一条供料 线供料的条件，形成 “ 二楼一带”或 “ 多楼一带”的供 料方式 。 其优势主要体现在 ：连续人仓 ，中间环节少 ，生产 效率高；操作灵 活，覆 盖范 围大，布料半 径达 1 0 0 1 0 5 m，布料均匀，平仓工作量小 ；仓 内设备少，施工干 扰小 ，有利于仓面的施工组织。但这种设备 价格 昂贵， 中小型水电站只能望机兴叹。截至 目前，我国仅有三峡、 小浪底、龙滩 、向家坝工程使用 了这种设备。其 中，三 峡工程 4台固定式 TC 2 4 0 0塔带机、2台 MD2 2 0 0顶带 机；小浪 底 2台移 动 式 TC 1 8 7 5塔 带 机；龙 滩 1台 TC 2 4 0 0塔带机 ( 三峡设备) 、1台 MD 2 2 0 0顶带机；向家 坝 3台 T C 2 4 0 0塔带机 ( 三峡设备) 。我国使用的塔 ( 顶) 带机技术性能参数见表 1 。 塔 ( 顶)带机是一个系统 ，不是单机作业 ，实际浇 筑能力受多种因素制约，如拌和系统 的供料能力；所输 送混凝土的技术参数：坍落度、和易性、级配等；仓位 结构及混凝土标号分区的复杂性；仓位面积、浇筑盲区 的影响等。根据三峡资料统计，4台塔带机最高月平均浇 筑强度为 4 3万 r n 。 ( 月 台) ，单 台塔 带机最高月浇筑量 4 7 5 万 m。 月；2台顶带机的相应指标则分别为 4 6 8万 m。 ( 月 台) 、5 1 7万 m。 月。这一强度和墨西哥惠特斯 坝创造的单台 T C 1 8 7 5塔带机高峰月浇筑 7 2万 r n 。的纪 录仍有较大差距。分析原因，主要有 以下因素影响了三 峡塔带机的浇筑能力：塔 ( 顶)带机浇筑仓位主要在 泄洪坝段 、厂房坝段，仓面结构复杂、钢筋多，难 以实 现高强度入仓 ；混凝土品种、标号多，频繁更换输送 不同的混凝土，致使塔 ( 顶)带机不能连续输送 ；拌 和楼供料能力 、仓面资源配置不足 ；吊运材 料及仓面 混凝土工程 表 1 塔 ( 顶)带机技术性 能表 性能指标 T C 2 4 0 0 TC 1 8 7 5 MD 2 2 0 起 重量 ( t ) I 作 浇筑工况 3 0 8 0 2 5 7 5 2 2 8 8 0 幅度 ( m) 吊装工况 6 0 4 0 6 0 3 0 6 0 3 2 额定起重力矩 ( t n 1 ) 2 4 0 0 1 8 7 5 2 2 0 0 标 准状态 吊钩最 大 9 5 1 O 8 8 9 2 7 9 高度 ( m ) 回转范围 3 6 0 。 3 6 0 。 3 6 0 。 布料半径 ( m) 1 O O 8 5 l O 5 布料皮带宽度 ( m ) 9 6 2 9 6 2 8 0 0 布料皮带速度 ( m s ) 3 1 5 4 0 3 1 5 4 0 3 1 5 4 0 布料机俯仰角度 2 5 。 2 5 。 2 5 。 三级 配 4 2 O 4 2 0 4 2 O 设汁浇筑能力 ( m3 h ) 四级 配 3 0 0 3 0 0 3 0 0 总功率 ( k w) 3 0 0 3 0 0 4 6 2 3 5 3 5 方形 ( 5 5 塔 吊柱身标准节尺寸 ( m ) 9 3 9 3 5 5 ) 5 7 8 7 8 0 t( 1 0 个 6 2 6 t( 1 6 卜 标准状态总重 ( t ) 标准节) 标准节) 吊装 与浇 筑工 况装 换 时 间 ( rai n ) 3 O 3 O 3 O 混凝土品种转换时间 ( mi n ) 1 5 1 5 1 5 安装调试周期 ( 周) 6 8 6 8 9 塔身自升一节时间 ( 台班) 1 1 1 设备等工况转换的影响；较低 的入仓温度要求，高温 时段停止浇筑的影响等。 塔 ( 顶)带机使用初期，由于缺乏经验，一度受到 高温季节温度回升快、砂浆及坍落度损失等问题的困扰。 经过摸索采取了一些针对性 的措施后，问题逐步得 以解 决或改善。防止骨料分离 的措施 ：控制下料，保证皮 带上拌和物有一定的堆积厚度；采用真空下料皮简下 料并限制下料高度 ；仓 内实现均匀布料并辅以人工处 理等。防止坍落度损失的措施：适当增大水泥砂浆用量 及砂率，补偿损失 的砂浆 、坍落度。解决温度回升快的 措施：夜间浇筑；仓面快速覆盖，喷雾降温； 降 低混凝土出机 口温度以抵消温升 ；供料线加设遮 阳棚 封闭，并通以冷风。龙滩工程采取覆盖、通冷风等综合 措施后 ，高温季节运输 混凝土温度 回升控制在 3 o c以内。 从我国塔 ( 顶)带机 的使用效果来看，不但 以其超 强的浇筑能力圆满完成了各工程 的混凝土浇筑任务，而 且创造了多项世界纪录。如首次采用塔 ( 顶)带机浇筑 四级配混凝土；以塔 ( 顶)带机为主、其他人仓手段辅 助，三峡工程创造了年浇筑 混凝 土 5 4 8万 m3 、月浇筑 5 5 3 5 万 m3 、日浇筑 2 2万 r n 。的一系列新纪录；龙滩工 程日单仓浇筑 R C C 1 5 8 万 m。 、月铺筑 R C C 3 2万 r r l 。 是 R C C施工的最高纪录。更为重要 的是，通过工程实践 ， 锻炼了一大批塔 ( 顶)带机运行、管理人员 ，逐步摸索 出了与该类设备浇筑特点相适应的仓面人员 、设备、工 4 7 水利水电施工 2 0 1 1 第 1 期 总第 1 2 4期 具、器材等仓面配套情况以及仓面组织管理方法，促进 了仓面配套技术的发展 ，带动了传统的混凝土浇筑工艺、 模板工艺、钢筋工艺、预埋工艺等系列工艺的变革 ， 推动了我国筑坝工艺及仓面配套技术的快速发展，并为 我国带式混凝土输送系统的国产化提供了条件。 1 2 2 车载带式布料机 车载带式布料机的代表是 R OT E C公司的 C C系列胎 带机 ，其次为 P u t z me l s t e r的 T B系列。我国使用较多的 是 C C 2 0 0 2 4 型，该机以 R T9 9 0型 7 5 t 轮胎式起重机底 盘为机身，机上安装 1台三节伸缩式皮带输送机，是一 种移动式的混凝土人仓布料设备，其性能见表 2 。 表 2 C C 2 0 0 2 4 型胎 带机性 能表 性能名称 性能指标 性能名称 性能指标 2 7 O m0 h 宽 6 1 0 mmX ( 三级配) 进料皮带机 生产能力 长 1 9 8 m 1 5 0 m3 h ( 四级配) 皮带机速度 4 8 m s 布料半径 2 2 6 6 1 m 主皮带机功率 5 5 9 3 k W 布料皮带机倾角 1 5 。 +3 0 。 发动机功率 1 8 3 7 5 k W 回转角度 3 6 0 。 发电机功率 2 7 5 k W 宽 6 1 0 mmX 布料皮带机 操作总重量 1 0 0 6 8t 长 6 1 m 浇筑混凝土时，需要有配套 的运输设备为其运送混 凝土。厂家建议的配套设备为：斗容为 8 r d 的 A M2 0 2 O 型螺旋式 ( 或 AM4 0 1 0型胎带式)喂料机、容量为 1 2 r n 3 的 B D一2 O( 或 1 0 7 ma的 R o Ma x 、1 2 2 r n a的 HB一1 6 ) 混凝土搅拌运输车，运输车卸料点高度可达 2 4 3 m。由 于喂料机进料点较高，采用 自卸车或普通混凝土搅拌车 上料时，需另配可移动的斜坡式进料平台，灵活性受到 限制 。 胎带机采用轮胎行走，移动、转场灵活机动，能在 较短的时间 内在 门 、塔机 无法 覆盖 的浇 筑盲 区进行 混凝 土入仓并均匀布料，且布料范围大、入仓效率高，能在 重载状态 下升 降 、回转 、伸 缩 ，尤 其 适 用 于 基岩 覆 盖 、 深槽回填、构筑物底板等基础块混凝土的人仓。影响胎 带机生产能力的因素主要有供料能力及仓位特性。根据实 测，胎带机输送能力在 1 0 4 4 2 5 3 6 2 r n a h之间，一般在 1 8 0 m 3 h 左右。三峡工程 4台胎带机高峰期平均月浇筑强 度为 1 4 2 万 r n 3 月，最高月平均强度 2 2 9万 r n 3 月，单 台最高月强度达 3 2 0万 。龙滩左岸大坝采用 1台胎带 机作为辅助入仓手段，其平均人仓强度为 2 8 万 月。 由于胎带机良好的使用效果及市场需求，国内多家 单位 开 发 了类 似 的设 备 ，多数 以 履 带 式 为 主，以 QUYS 0起重机、P C 6 5 0及 R 9 8 2液压挖掘机底盘为机身 改制而成 ，部分采用轮胎 吊底盘改制，但与 R O TE C产 品相 比，性能差距 较大 ，主要表 现 为灵活 性不 足 、生 产 能力、布料范围偏小、砂浆易损失等，还需进一步优化 改进 。 4 8 1 2 3 臂架 回转带式布料机 这种布料机的外形类似于小型的塔机，其主体是一 台可伸缩的悬臂皮带机，安装于钢结构立柱上，皮带机 可绕立柱回转。根据需要，立柱可布置于仓内固定安装， 或布置于仓外像门、塔机一样沿轨道行走 。 该设备一般和供料皮带机组成一个小型的混凝土浇 筑系统，具有结构简单、自重轻、运输、拆装方便、易 维护、入仓效率高、运行成本低的优势。由于布料半径 较小 ( 2 0 m) ，一般用于小型结构物混凝土的入仓或补 充用于大型人仓设备的浇筑盲 区的布料。这种布料机国 外已形成系列，主要型号有 5 O1 8 、6 5 1 8 、6 52 4 型，不但可伸缩，而且具有俯仰功能，机架采用铝合金 结构 ，带宽分为 4 5 7 mm和 6 1 0 mm两种，浇筑能力 2 。 0 3 0 0 r n a h ，整机重量小 于 5 t 。国内同类产 品布料半径 2 0 m，带 宽 5 8 0 mm，生产 能力 1 0 0 n 1 2 0 ma h ，但 由于 结构笨重，设备整体结构重量为 8 l O t ，灵活性稍差， 且不具俯仰功能，只能作水平回转。 1 3 门、塔式起重机 门塔式起重机是水工混凝土入仓的传统主力设备， 应用广泛。葛洲坝工程共使用各类 门机 2 7台、塔机 1 5 台，人仓混凝土量 占混凝土总量的 9 3 以上。如今，门 塔机依然是水工混凝土入仓的主要设备。对于结构复杂、 混凝土标号、品种较多的仓面，采用移动灵活的门塔机 入仓已成为人们的共识。 1 3 1 门座式起重机 门机是水工混凝土人仓的主力设备之一，我国的门 机生产现 已形成 系列化，用 于 3 m。吊罐 的门机主要有 MQ5 4 O 、MQ6 O O 、MQ9 0 O 、MQI O 0 0等。上述门机一般 为单臂架，无变幅补偿机构，用于浇筑工况时的全幅起重 量为 l O t ，用于安装工况最小幅度时的最大起重量为 3 0 t 。 用于 6 n 1 3吊罐 的 门 机 主 要 有 S D MQ1 2 6 o 、S D TQ1 8 0 0 、 MQ2 O O O等。这三种门机均采用了平衡变幅系统，全幅 起重量为 2 0 t ，最大起重量为 6 O 6 3 t 。MQ 2 0 0 0型高架 门机是近年来我国自主开发的新产品，三峡工程 曾使用 了 7台，有单臂架和四连杆两种型式，二者技术性能相 近，可 自升安装 ，最大工作幅度均为 7 1 m，性能先进， 运行安全可靠 ，但整机重量均超过了干吨，四连杆型达 1 3 9 5 t ，造价近 2 0 0 0 万元，价格昂贵，目前还难以推广应 用。但这足以说明我国在大型门机的设计、制造技术方 面已具国际先进水平。 门机设计 、制造技术及使用经验成熟，性能及生产能 力稳定，其入仓能力受施工干扰、仓位、设备配套情况、 兼顾吊装要求等综合因素的影响较大。根据工程资料统 计，各型号门机的生产能力如下：MQ5 4 O 3 0为 0 4 5 万 o 6 页 ? ；MQ 6 0 0 3 0 0 6 页 0 8 f ；S D MQ1 2 6 0 6 0 、S D TQ1 8 0 0 6 0为 0 8万 1 0万 月 ； MQ2 O 0 0为 1 0万1 5万 m3 月。实际生产能力约为额 定生产能力 的 6 3 左 右。 专为三峡工程厂 坝金属结构 吊装 而研发、生产 的 MQ6 0 0 0重型高架 门机是 目前 国内水电工程使用的最大 型号 的门机 ，主钩全 幅起 重量为 6 o t ，2 5 6 0 m 幅度 的起 重量为 1 0 0 t ，副钩 2 8 8 0 m幅度起重量为 1 5 t ，运行范围 3 9 0 m，总质量约 1 3 0 0 t 。由于只是兼顾厂坝段顶部混凝土 的入仓 ，最高月混凝 土入仓 量仅为 1 0 4万 m3 。 1 3 2 塔式起 重机 相同额定起重力矩 的塔式起重机与高架门机相 比， 起升高度较 门机 大 、覆 盖 范 围广 、内盲 区小 ，能 自升 安 装，自重轻、拆装相对门机容易 ，装机功率小。由于技 术经济综合指标优越 ，近年塔机大有取代门机之势。 水工用大型塔机是近年才发展起来 的，此前大型塔 机的设计、制造一直为国外公司所垄断，国内水电工程 所使用的大型塔机主要以引进为主，如德国的 L i e b h e r r 公 司的 HC系列、法 国 P o t a i n公司的 MD系列、丹麦 Kr o l l 公司的 K系列等 ，其塔机起重力矩已达数万 k N m。三 峡工程使用的 K1 8 0 0塔机 、二滩电站使用 的 MD9 0 0 、龙 滩工程使用的MD1 8 0 0 移动式塔机、MD2 2 0 0固定式塔机 等均属上述公 司产 品。 近几年通 过引进 先 进技 术 ，我 国 的塔机 设计 、制 造 技术水平迅速提高，国产塔机开始广泛应用于水电工程 施工 ，大型塔机 的研制 取得 了很大 的进 展 ，逐 步开 发 出 了 M9 0 0 、M1 2 0 0 、M1 5 0 0等大型塔机。崔家营航电枢纽 混凝土工程 采用的 M1 5 0 0塔机最大起重量 6 3 t ，最大工作幅度 8 0 m 时的起 重量 为 1 5 t ，最大起升高度 1 0 1 m，技术性能与 MQ2 0 0 0门机相当，而整机重量仅 6 5 0 t 左右，设备价格 仅 为 MQ2 0 0 0门机 的 4 O 左右 。 由国 内 自主研 发 的 额 定 起 重 力 矩 达 5 2 0 0 tm 的 D5 2 0 0 2 4 0型塔机，将用于马鞍山长江大桥主墩的施工 ， 该塔机最大起重量 2 4 0 t ，起升高度达 2 1 0 m，是 目前全球 最大的水平臂上 回转 自升式塔机。这标志着我国工程施 工装备设计、制造技术 的重大突破 ，将逐步改变我国工 程用超大吨位塔机长期依赖进 口的局面。 许多新技术的应用 ，使塔机的整体技术性能得到提 升 ，进一步增强了塔机的竞争力。L C C直流调速技术实 现了塔机的起升无级调速要求，可以重载低速、空载高 速运行 ；回转、变幅、行走采用变频无级调速；P L C技 术、HM1 人机界面技术使塔机运行更加安全、可靠等。 在生产能力方面，C 7 0 5 0塔机月平均人仓强度 0 5万 m。 左右 ，小天都工程 M9 0 0塔机月平均生产能力 1 2万 r n 3 ， 银盘水电站 K8 0 1 1 5 塔机月入仓量 0 9 1万 n 1 3 ，小湾水 电站 M1 5 0 0塔机 配 9 m。吊罐，人仓强度 4 5 5 4 m。 h 。 与同等级别的门机相 比，塔机的人仓能力略高，综合考 虑覆盖半径、设备价格、安拆费等因素，塔机 的技术、 经济优势更加显著。我国常用的门、塔机技术性能比较 见表 3 。 表 3 门、塔机主要技术性能比较表 机 型 高架 门机 塔 机 S D MQ1 2 6 0 S D T Q1 8 0 0 型 号 MQ 5 4 0 3 0 MQ6 0 0 3 0 MQ 2 o o o C 7 0 5 0 M9 0 0 M 1 2 0 0 K1 8 0 0 M1 5 0 0 6 0 6 o 额定起重量 ( t ) 1 0 3 0 1 0 3 0 2 0 6 0 2 O 6 O 2 O 6 3 5 2 0 1 1 3 2 1 1 5 5 O 2 1 6 0 1 5 6 3 工作幅度 ( m) 1 6 4 5 1 6 4 5 1 8 4 5 2 6 6 2 2 2 7 1 4 7 0 5 7 7 0 6 2 8 O 9 6 5 6 8 O 起升高度 ( m) 7 0 7 0 7 2 7 0 1 O O 8 0 1 O 5 8 O 4 1 O 0 4 1 0 1 最大起升速度 ( m mi n ) 4 6 4 6 5 O 3 5 2 6 3 1 5 6 1 1 O 7 6 1 1 O 6 0 最大变幅速度 ( m mi n ) 9 6 7 9 6 7 2 0 3 5 5 3 5 6 O 6 4 5 0 7 0 6 5 最大 回转速度 ( r rai n ) O 7 5 0 7 5 O 7 2 0 6 4 0 5 5 O 7 O 5 5 O 5 5 O 6 O 5 5 最大行走速度 ( m mi n ) 2 O 3 2 2 2 1 2 1 1 2 3 2 3 4 1 7 2 0 3 4 轨距 ( m) 基距 ( m) 7 7 7 7 1 O 5 1 O 5 1 3 5 1 3 5 1 5 1 5 8 8 1 0 1 O 8 8 1 2 1 2 1 5 1 5 总装机功率 ( k w) 2 3 8 2 3 0 4 5 6 4 5 0 7 3 0 1 6 8 1 7 6 2 8 5 4 5 0 3 5 8 整机 重量( t ) 2 1 O 2 1 O 3 6 5 6 6 5 1 3 9 5 1 3 8 2 7 7 3 4 2 5 7 5 6 5 0 1 4自落式垂直运输设备 1 4 1 负压 溜槽 负压溜槽是我国自主开发的 R C C垂直运输设备 ，依 靠混凝土重力输送，不需要施加动力，是一种适用于深 山峡谷地形、经济实用的混凝土垂直输送设备。该设备 一 般由集料斗、溜槽及支撑系统三部分组成。溜槽倾角 4 2 。 4 8 。 ，卸料 由液压双扇弧门控制。溜槽断面为半圆形 钢槽 ，覆以柔性橡胶带。集料斗和溜槽之间设有弧 门， 形成封闭通道。其工作原理为 ：依靠混凝土下落过程中 形成的负压以及柔性盖带的阻尼作用 ，使混凝土下落速 度减缓，拌和物呈隆起 团状波浪下滑，挤满出料，并通 过出口处垂直向下的弯头避免骨料的分离。 负压溜槽结构简单，成本低廉，制作安装方便，输 送效率高，运行费用低，安全可靠，目前 已广泛用 于 RC C坝的施工。大朝山所用的负压溜槽长 1 2 3 m，最大高 差达 7 8 m，为国内同类设备之最。该工程采用高速深槽 皮带机与负压溜槽组合 ，共输送混凝土 8 7 5 万 r n 3 ，与采 用缆机入仓相比，节约运输费用约 7 0 0万元。江垭工程 4 9 水利水 电施工 2 0 1 1 第 1 期 总第 1 2 4期 采用同样的方案输送混凝土 7 2 9万 ，与采用 自卸车运 输人仓比较，节约运输费用约 5 9 7万元，其经济性 比较 显著。 负压溜槽设计、使用应注意以下问题：半圆形槽 身比 U形槽身下料效果好，不易堵塞 ；槽身支撑形式 宜采用满堂架子管排架或格构柱+桁架梁，便于随着坝 体的上升而逐段拆除溜槽及其支撑，保证 R C C混凝土 连续快速上升；混凝土 V C值在 5 8 s 时下料流畅， V C值大于 8 s 时骨料分离加剧，V C值小于 4 s时下料 困 难。负压溜槽的理论输送 能力 2 4 0 3 5 0 h ，实际输 送能力受仓 内二次倒运强度及仓内施工组织的制约，一 般在1 8 O 2 4 0 m。 h 。要发挥负压溜槽的输送效率，必须 加强各环 节的组织、协调，特别是仓 面设备 的调度、 指挥。 1 4 2 My b o x溜管 My b o x溜管由 My b o x缓降器与钢管组合而成， 是针对三峡工程永 久船 闸输水 系统 竖井混 凝 土垂 直输送 要求从 日本引进的，由于使用效果较好而逐渐推广应用。 根据输送强度要求 ，溜管一般采用 2 () 0 似0 0钢管 ，管 节长 3 m，每隔 1 2 1 5 m加挂一组 Myb o x缓降器，溜 管管节之间及溜管与 My b o x缓降器之间采用法兰连接， My b o x缓降器采用插筋固定在岩壁上。溜管顶部设集 料斗 ，下部入仓方 式采用 搭设 溜槽分 料平 台将 混 凝土 输 送到各个部位。 缓降器采用锰钢制作，两节为一组。混凝土在 My b o x溜管内自上而下 自由下落，每经过一组 My b o x就 会增加 2 倍 次 的混合 ，整 个输 送 过程 不 需要 施 加 动力 ， 且能有效避免 混凝 土 的分 离 。Myb o x溜 管一般 用 于二 级配混凝土 的输送 ，也可 输送 三级 配混凝 土 ， 目前 已广 泛用于各类竖井、地下厂房甚至大坝混凝土的垂直输送。 用于竖井时 的输送强度 为 3 5 5 O r n 3 h ，思林 电站采用 皮 带机与 My b o x溜管组成的输送系统，用于输送大坝混 凝土 ，输送强度达 2 1 6 h以上 。 My b o x 溜管与采用 吊罐或泵送人仓方式相 比，不 需要配备起吊设备或混凝土泵，可减少施工干扰及操作 人员 ，降低劳动强 度 ，节 约运 输 成本 ，其 人 仓费 用相 当 于泵送的 4 O 左右，是一种经济实用的混凝土垂直运输 工具 。 1 5 深槽高速带式混凝土输送机 近些年结合国外先进技术对采用皮带机输送混凝土 进行了深入的研究 ，并进行了大量的生产性试验与工程 实践，逐步消除了其运输混凝土出现的骨料分离、砂浆 损失等弊端 ，采用新技术、新材料，使皮带机输送混凝 土的质量、强度得到 了有效的保障，为该设备广泛用于 混凝土的输送提供了条件。 高速深槽皮带机是此类设备的代表 ，可输送坍落度 O 1 0 m m 的各级配混凝土。皮带机采用大约 6 O 。 的深槽 5 0 角，使混凝土在整个输送过程中始终受到三个面的约束 ， 保证混凝土有一个较大的堆载厚度，防止了骨料的分离。 采用 3 4 4 m s 的高带速，输送强度可达 2 4 0 3 5 0 m3 h ， 不但输送强度大，而且有效缩短了混凝土的运输时间， 有利 于控制混凝土的温升 。采用柔性好 的胶 带 ，机 头处加 设硬质合金刮浆器，使砂浆的损失率控制在 0 2 左右。 龙滩工程单条供料线设计输送能力 3 3 0 m 3 h ，实测最高输 送能力达 3 4 8 m 3 h ，并创造 了月输送混凝土 1 1 0 5万 的 世界 纪录。 由于受地形条件 的限 制及 卸料点 需 随坝 体升 高而 逐 渐抬高的要求，皮带机必须采用大跨度及高立柱，并在 满足跨度要求的前提下，实现结构的轻型化。立柱一般 采用圆筒钢柱，有多条供料线时多用 “ 一柱双带”的布 置形式，立柱上附有皮带机的液压抬升装置。R ( ) TE C公 司设计的皮带机桁架跨度达 1 5 0 m，国内使用的塔带机供 料线跨度最大为 7 5 m。龙 滩工 程供料 线 皮带 机 的最大 俯 角为一1 4 O 9 。 ，最大仰角为 1 7 9 。 ，采用的圆筒钢柱最大 自由高度达 7 5 m。与国外同类设备相 比，国产混凝土带 式输送机在结构设计方面还有待优化。 1 6 其他混凝土运输入仓设备 1 6 1 自卸车直接入仓 自卸车作为最普遍的混凝土运输设备 ，具有灵活机 动、运输效率高、环节少等优点，并可与皮带机、负压 溜槽、Myb o x溜管等多种设备组合进行混凝土的入仓 。 白卸车直接运输入仓的缺点是仓 面易受污染，需设置专 门的车辆冲洗装置，人仓 口处处理不大方便，且随坝体 升高其人仓道路填筑量迅速增大。一般主要用于 R C C坝 下部混凝 土 的入仓，用 于普通 混凝 土人 仓 时需设 置 栈桥 。 据统计 ，自卸车直接入仓 占坝体混凝土总量的比例， 索风营为 1 4 5 ，蔺河 E l 为 3 5 ，沙牌为 3 8 6 ，普定 达到了 5 0 5 。由此可见 ，针对 R C C坝，自卸车直接人 仓已成为不可或缺的重要手段 。 1 6 2混凝土泵 混凝土泵包括拖式泵和臂架式混凝土泵车，主要用 于地下 工程 混凝 土的入 仓。 目前 已有 大容 量 的超 高压 混 凝土泵 ，可输送三级配混凝土。混凝土拖泵输送水平距 离 可达 9 0 0 m 以上 ，垂 直输 送高 度达 2 6 0 m 以上 。泵送 混 凝土的缺点是坍落度大、水泥用量大，不经济，且不利 于温控防裂。从技术经济角度出发，大体积混凝土不宜 采用泵送入仓。 1 6 3 长臂反铲入仓 长臂反铲入仓是近几年开始尝试使用的混凝土入仓 手段，主要用于解决 门塔机未形成生产能力之前的混凝 土人仓，其斗容一般为 0 3 0 8 m3 。该方式用于基础块 及低仓位混凝土的入仓有很大的优势 ：对现场条件尤其 是地形要求低；可进入仓内作业并兼顾平仓，降低平仓 工作强度；转移灵活，且原地作业约有半径为 1 5 m的覆 盖能力 ；设备充足，可一机多用；回转快，人仓效率高。 新政航电枢纽采用了3台 E X2 1 0 L C长臂反铲浇筑基础混 凝土，平均单台生产能力约 1 0万 r n 3 月，单台最高达 1 5 万 m。 月，入仓能力与大型门、塔机相当。桐子豪项 目开工初期，采用 1 台 E X2 1 O L C长臂反铲作为混凝土入 仓的主要手段 ，人仓总量近 6 万 m 。 。 2 组合入仓方式的应用 我国水电工程施工地形条件往往较为复杂，单层铺 筑面积大，施工强度 高。如三峡工程实际最高月强度 5 5 4万 m。 ，龙滩工程 4 2 7万 的月浇筑强度均位 于世 界前列。三峡三期 R C C围堰采用通仓薄层施工，单层最 大铺筑面积达 1 9万 r n 2 。如此高的施工强度和这么大的 单仓面积，仅靠单一的运输、入仓技术及入仓设备是不 可能完成的，也是不经济的。多种技术 的综合运用，配 套的混凝土运输、入仓设备，是完成大规模混凝土高强 度、高速度施工的关键。在这方面 ，我国已处于世界坝 工技术的前列。组合入仓方式因地制宜，丰富多样，此 处仅举 几例 予以说明 。 2 1 自卸车 +负压溜槽 ( 溜管 ) + 自卸车 这种组合入仓方式主要用于高差较大且两岸具有修 路条件的 R C C坝工程，是 比较常用 的一种组合人仓方 式，需要 自卸车在仓 内转料。龙首电站采用这种方式的 入仓效率为 1 0 4 m3 h ，沙牌电站采用高线公 路汽车运 输+负压溜槽共输送混凝土 2 2 2 5 万 ，占坝体混凝土量 的6 1 ，采用同样的方式，蔺河口输送混凝土 1 1 7 6 万 m3 ， 占坝体混凝土量的4 5 。 2 2 深槽高速皮带机+负压溜槽 ( 溜管) +白卸车 这种方式是较自卸车+负压溜槽更为经济实用的一 种运输人仓方式，皮带机 的连续运输使入仓效率更高。 皮带机从拌和楼直接接料运输至坝体处，再通过负压溜 槽输送至仓面，仓内采用 自卸车布料，是 V形河谷高混 凝土坝入仓的最理想方式。这种组合运输方式在江垭工 程中首次大规模应用成功 ，控制垂直高差 8 3 m，负压溜 槽分两级布置，共输送入仓混凝土 7 2 9万 r n 3 。龙滩电站 采用 1 条 B- - 7 6 0 mm、总长 3 4 7 m的高速皮带机，配 2条 长 7 7 m的 6 0 0 mm 负压溜槽 ，设计输送 强度 3 3 0 m3 h ， 实测输送强度 3 2 6 m3 h 。 2 3 皮带机+负压溜槽 ( 溜管) +皮带机- I- 白卸车 思林电站上游供料线采用 了这种入仓方式：拌和楼 皮带机一2 O r n 3料斗一负压溜槽一 1 O n 1 3料斗一皮带机一 仓面，仓内采用自卸车转料。控制高差达 1 2 0 m，单台班 ( 1 2 h )输送量达 3 9 9 9 5 m3 ，日输送强度 7 8 5 9 m 3 。 2 4自卸车 +负压溜槽 ( 溜管) +皮带机+ 末端设备可以是 自卸车、布料机、胎带机等 ，主要 混凝土工程 用于浇筑大型入仓设备的覆盖盲区以及岸坡坝段混凝土。 龙滩、丹江口大坝加高工程均采用了自卸车+负压溜槽 ( 溜管) +皮带机+布料机的组合运输入仓方式，入仓强 度 8 0 1 0 0 m。 h 。龙滩左岸大坝 2 2 2 6 号坝段采用的人 仓方式为：自卸车一 3 8 2 m高程受料斗一负压溜槽 ( 溜 管) - - 3 2 5 m高程集料斗一皮带机一胎带机 ，平均入仓强 度达 2 8万 m3 月 。 3 智能防碰撞预警系统的研究与应用 大型混凝土坝工程多采用以塔带机、缆机、大型门 塔机为主的混凝土人仓方案，形成一个立体交叉 的作业 系统，众多大型施工机械设备联合作业 ，作业空间有限， 群机工作环境复杂。为避免发生各设备相互碰撞，研究、 应用防碰撞预警 系统成 为必 然 。 防碰撞系统首先在三峡工程中进行了尝试 ，龙滩工 程有了进一步的发展。龙滩工程采用的GP S防碰撞系统， 由信息采集系统、信息传输系统、程序计算系统 以及报 警装置系统等组成，其核心技术是将各设备均置于一个 整体坐标系中，将设备上 G P S测到的实时位置、运动方 向及速度等信息，通过无线通信系统传送给控制中心， 计算出各设备有可能发生碰撞的部件的距离 、速度及方 向，结合该设备制动后的惯性，且 考虑一 定的安全裕 度，判断是否需要发出警示及警示的级别，警示指令发 送给相关设备 的报警 装置 ，由报警装置发出不同的警 示音 。 G P S防碰撞预警系统为大坝混凝土运输入仓设备的 安全运行提供了保障，对在复杂施工条件下如何有效地 解决高危设备防碰撞问题有着重要意义。但其运行中的 稳定性及可靠性尚需进一步提高。 4 结语 我国水工混凝土运输入仓技术的发展 ，既有设备硬 件的发展，又有入仓技术的创新，体现了入仓设备与入 仓技术的协调与融合。小湾、龙滩、溪洛渡、向家坝等 一 大批 大型水 电站 的兴建 ，标 志着 我 国的水 电 建设 已具 世界 水平 。 我国水能资源量位居世界第一，目前的水能开发利 用率只占技术可开发量的 3 5 左右。截至 2 0 1 0年 8月 底 ，水电总装机容量为 2 亿 k W。根据国家能源战略规划 及能源结构的调整，至 2 0 2 0年底，水资源开发量由目前 的 3 5 增 加到 6 8 左 右，水 电装 机 总容量 达 到 3 8 亿 k W，新增水电装机容量约 1 8亿 k W。今后十年，我 国的水电建设将进入蓬勃发展的时期 ，我国将逐步成为 世界水电技术的发展中心，期 间，必将装备一大批配套 的混凝土运输入仓设备。进一步研究、创新混凝土运输 入仓设备及技术，特别是实现大型人仓设备 的国产化， 有着非常重要的意义。 51