大坝工程高线混凝土生产系统设计与施工.pdf

粪 水 利 水电 施工 2 0 1 4 第3 期 总 第1 4 4 期 坝 工 程 高 线 混 凝 土 生 产 系 统 设 计 与 旌 工 雾李跃 兴 ( 中国水利水电第八工程局有限公司) 【 摘要】 根据溪洛渡水电站大坝工程混凝 土的温控要j 拉，需要合理确定混凝土生产 系统的工艺 针对场地狭 一 j 、 、设备多的特点，利用不同高程的平台进行了合理的布置。本文介绍了混凝 土系统的设计分析、设备布 置及 设 备的选择 。该混凝土 系统布置 紧凑 、工 艺合理 各项技术指标均 达到设计要求 【 关R-t 溪洛渡大坝预冷混凝土 系统设计设备布置 1 系统生产规模及 生产任务 溪 洛渡水电站大 坝高线 混凝 土 系统 主要 供应 有温 控 要求 的大坝混凝 土 生产混凝 土 总量 约 6 6 1 2万 。高 线 混 凝 土 系 统 分 别 布 置 在 高 程7 0 5 0 0 、 6 1 0 0 0 、 5 9 5 O O m _二个平 台上 ，总 占地 面积约为 3 5 0 0 0 m2 。 高线混凝土 系统根 据施 工进 度 安排 ，按 满 足混凝 土 月高峰浇筑强度 1 6 0 9万 if l 。 、预冷混凝土满足高温季节 高峰期 2 0 1 1 年 8月混 凝土 月浇筑 强度 1 3 2 2万 m3进行 没计 。混凝土生产系统主要技术指标见 表 1 。 表 1 混凝土生产 系统主要技 术指标 序号 项 目 单位 指标 混凝土拌和楼 常温混凝土 m3 h 6 0 O 1 生产能力 预冷混凝土 m3 h 5 0 0 2 粗骨 料竖 井容 量 m3 3 3 0 0 0 3 细骨料竖井容量 m3 8 6 0 0 4 胶凝材料仓 水泥 t 1 2 0 0 0 5 库容量 粉煤灰 t 1 2 0 0 0 6 一 次风冷料仓容量 m3 2 4 0 0 7 一次风冷乍问制冷量 k c a l h 6 0 0 1 O 8 制冷楼制冷量 k c a l h 7 5 0 1 0 9 最大供水量 m3 h 5 8 0 1 O 空气压缩机供气量 m0 1 T l ln 2 4 0 1 1 系统总装机功率 k W l 3 2 7 2 1 2 系统定员 人 2 4 0 l 3 系统总建筑面积 m2 2 7 9 0 1 4 系统总占地面积 n l 2 3 5 0 0 0 3 4 2 混凝土砂石骨料供应 2 1 混凝 土粗 骨料 的供 应 混凝土的 粗骨 料 南塘 房 坪 骨料 加 工 系统 生 产 供 应。 粗 骨料采用胶带机 从塘 房坪 骨料加 工 系统成 品料 仓 接料 点，运至高线混凝土系统高程 7 0 5 0 0 m平台，经井顶卸 料 皮带小车卸料人 粗骨 料竖 井 。系 统粗 骨料 罐 由 4个直 径 1 2 m、高 7 O 7 6 m、总容积 3 3 0 0 0 m 的储料 井组 成 ， 满足高峰期 4 d混凝土生产用量。4个粗骨料储料竖井和 胶 带机均设 遮阳防雨棚 。 输送粗骨料的胶带机系统由8条带宽B一1 2 0 0 mm、带 速 一2 5 m s的胶 带机 构 成 ，总长 度 1 2 0 0 m，运 输 能 力 1 2 0 0 t h 。布置胶带机时根据现有地形，尽量沿着 6 号公路 一 侧布置 ，胶带机倾 角为 一3 。 8 。 ，跨 公路处净高 6 0 m。 2 2 混 凝土 细骨 料的供 应 混凝土的细骨 料 由马家 河 坝的砂 加 工系 统供 应 。采 用胶带机从马家 河坝 骨料加 工 系统 成 品料仓 接料 点 ，运 至高线混凝土系统 高程 7 0 5 0 0 m 平 台，经井顶 一条 u 丁 逆 胶带机卸料人细骨料竖井。细骨料罐由 2个直径 1 0 m、 高 5 5 m、总容积 8 6 0 0 m3的储料竖井组成，满足高峰期 3 d 混凝土生产用量。2个细骨料储料竖井和胶带机均设遮阳 防雨棚 。 输送 细骨 料 的胶 带 机 系统 由 4条带 宽 B一 8 0 0 mm、 带速 一2 m s 的胶 带机构 成 ，输 送能 力为 4 0 0 t h 。其 中 一 条胶带机穿过一条长 2 3 5 1 k m的细骨料输送洞 。 3 混凝土 系统 总布置与 工艺设计 3 1 混凝 土 系统 总布 置 混凝土生产系统设施布置在右岸大坝下游高程分别 为 5 9 5 0 0 、6 1 0 0 0 、7 0 5 0 0 m 的 i个 平 台上 。粗 细骨 料 竖井、胶 凝 材 料储 罐 和 空 气 压 缩 机 站 布 置 在 高 程 7 0 5 0 0 m平台；混凝土拌和楼、制冷楼、二 次筛 分楼 、 混凝土试验室、机修值班室与仓库、调度室等布置在高 大 坝 工 程 程 6 1 0 0 0 m平 台；南于场地 很窄 ，在一 次风冷 调节 料仓 附近设有 过车栈 桥 ；一 次风 冷车 间 、废 水处 理 车间 布置 在 高程 5 9 5 0 0 m平 台。 供 配电设施 根据用电对象分别布置在 高程 为 7 0 5 0 0 、 6 1 0 0 0 、5 9 5 0 0 m 的三个 平台上 。 高程 6 1 0 0 0 m平 台场 内布 置环形 道路 及混 凝土 出料 线，混凝土运输经大坝供料平台和混凝土运输洞形成环 形 道路 。 溪 洛渡大坝高线混凝土系统平面 图见图 1 。 图 1 溪洛渡 大坝高线混凝 土 系统平面图 3 2 混凝土系统工艺设计布置 3 2 1 混凝 土拌 和楼 的布置 3 2 1 1 拌和楼选型 混凝土生产 系统 骨料 需 用量 按混凝 土 最 高月浇 筑强 度 1 6 O 9万 m 考虑 系统 生 产 的不 均衡 性 和 招标 文 件要 求，选用两座 4 4 5 m3 型自落式混凝土拌和楼和一座制 冷楼，常态混凝土设计生产能力 6 0 0 m 。 h ，预冷混凝土 设计生产能力 5 0 0 m, h ，三班制生产。4 4 5 拌和楼 铭牌额定生产能力为：常态混凝土 3 2 0 3 6 0 m。 h ，预冷 混凝土 2 5 0 m3 h 。 3 2 1 2 拌 和楼 布置 两座混凝土拌 和楼均 布置在 高程 6 1 0 0 0 m 平 台 上 ，混凝土出料 高 程为 6 1 0 0 0 m。每 座楼 出料 线均 采 用 互 不 干扰 、相 互 独 立 的环 形 布置 ，出 料 通 畅 。混 凝土运输 经大坝供 料平 台和混凝 土运输 洞形成 环形 道 路 。 3 2 2 混凝土 系统 内的骨料储 运 3 2 2 1 粗骨料储运 粗骨料由骨料竖井下的 G Z G 1 0 0 3型变频电动振动给 料机给料，通过 B一1 0 0 0 m m、 一2 0 m s 的胶带机双线 给二次筛分楼 供料。粗骨 料经过 冲洗、分级后 由 B一 6 5 0 mm、 一2 0 m s的胶带机送入一次风冷料仓；一次 风冷后通 过一 次 风 冷 料 仓 下 的 气 动 弧 门卸 料 ，经 B一 1 0 0 0 m m、 一2 5 m s的胶带机南两条供料线给两座拌和 楼供料 。 3 2 2 2 细 骨料储 运 细骨料 由 骨料 竖 井 下 的 气 动 弧 门 给 料 ，通 过 B一 6 5 0 m m、v =2 m s的胶 带 机共 两条 供料 线 给两 座拌 和 楼 供料 。 3 2 2 3 骨料二次筛分布置 为保证和提高混凝土骨料质量，控制超逊径，清除 骨料裹粉 ，设 置粗 骨料 二次 冲洗 筛分 设施 。分为 两 条二 次筛分生产线 ，每组生产能力为 7 0 0 t h 。为避开干扰 ， 设计为其中一座筛分楼和一组一次风冷料仓 比另一座筛 分楼和一组一次风冷料仓高 2 m，使布置紧凑，便于系统 的运行管理。每组筛分设备选用一台 2 YK R3 0 6 0型双层 圆振动筛和两台 2 Y KR 2 4 6 0型双层圆振动筛。选用一台 X I 一 7 6 2型螺旋洗砂机 。 3 2 2 4 一次风冷调节料仓布 置 一 次 风冷 调 节 料 仓 布 置 在 高 程 6 1 0 0 0 m 平 台 上 。 两组骨料二次冲洗筛分机分 别对应一座一次风冷调节 料仓。每座一次风冷调 节料仓 分隔 为 4个仓 ，单仓 截面尺寸为 5 m6 m，高 1 1 3 m ( 1 3 3 m) 。分别储 3 5 蘧 水 利 水 电 施 工 2 0 1 4 第3 期 总 第1 4 4 期 存 4级 骨 料 ，对 G1 、G2骨 料 仓 需 设 置 缓 降 器 。 一 次 风 冷 料 仓 设 计 为 混 凝 土 结 构 ，卸 料 采 用 气 动 弧 门 。 预 冷 骨 料 由 胶 带 机 运 输 。各 级 骨 料 按 序 轮 换 向 拌 和 楼 料 仓 供 料 。预 冷 调 节 料 仓 与 胶 带 机 栈 桥 均 设 保 温 设 施 。 3 2 3 胶凝材料储运 系统布 置 系统共设 8个水泥、1 2个粉煤灰罐 ，其规格均为直 径 1 0 m的钢罐 ，分两排布置在高程 7 0 5 0 0 m平台上，罐 间 中心 间距 为 1 2 m，排 中心 间距 为 2 2 m。水 泥、粉煤 灰 罐罐顶之间均设钢栈桥 ，以便检查维修 。 选用下 引仓式 泵输 送水 泥 、煤 灰 ，每 个水 泥罐 、煤 灰罐下均设一 台 C P 4 5型仓式泵 。 系统除 设备采用清灰 动能大 、效 率高 的 4 8 袋 压力 脉 冲 袋 式 除 尘 器 ，处 理 风 量 达 1 3 0 m。 mi n ，除 尘 效 率 9 9 。 3 2 4 供 配气设 计布置 根据 水 利水 电工程 施 工 组织 设 计手册 中公 式 ， 根据用风设备数量计算压缩空气需要量 ，压缩空气设计 容量为 1 9 3 m。 rai n 。考虑设备维修等 大 素，系统空气压 缩机站装机 容量 确定 为 2 4 0 m rai n 。 根 据供 气 系统 一 f 艺 设 计 ，空 气 压 缩 机 站 选 配 5台 4 0 m。 mi n 卒 气 压 缩 机( 其 中 1 台 备 用 ) 、 2 台 2 0 m。 mi n 型 气 压缩 机 。每 台 空气 压 缩 机 均配 置 有 后 冷 却器 、油 水 分 离 器 、贮 气 罐 、减 压 装 置 等 ，并 设 高 温型冷却塔 。 空 气压 缩机房 布置 在高程 7 0 5 0 0 m平 台上 ，平 面 尺 寸 为 3 9 6 mX 7 8 m ( 长宽 ) ，空气压缩机 房的建筑 面积 为 2 9 4 m ，总 地面积为 6 5 0 m。 。 3 2 5 外加剂储运 系统设计布置 混 凝土系统外 加剂车 问布置在高 程 7 0 5 0 0 m平 台上 游 ，由库房 、搅拌问、储液池、值班室组成。建筑面积 3 0 0 m ，其 中库房 面积 1 1 0 m ，和 储 液池 一 起 可 储存 减 水 剂 2 4 5 t 、引气剂 7 2 t ，可满 足混凝土 浇筑 3 0 d的外加 剂 用量 。搅 拌 问地 坪 高 程 为 7 0 5 3 0 m，布 置 3个 配 液 池 ；设 3个结构 尺寸为 6 m3 mX 2 5 m的钢筋混 凝土储 液 池 ，其 中 2个用于储存 减水剂 ，1 个 用于储存 引气 剂 。 储 液池顶 部低 于搅 拌 间 1 0 c m，配制 好 的外 加 剂 溶 液 可 自流入储液 池 。外 加 剂溶 液 通 过管 道 自流至 1 、2号拌 和楼 。 4 混凝 土预冷 系统设计 4 1 概 述 历 年月平均气温 、水温见表 2 。 表 2 历年 月平均气温 、水温 月 份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 O 1 1 1 2 气温 l O 6 1 2 4 1 6 2 2 1 1 2 3 9 2 5 8 2 7 1 2 7 1 2 3 9 1 9 6 1 7 0 1 2 ： 水 温 1 2 O l 3 4 l 6 2 l 9 4 2 1 7 2 3 O 2 2 5 2 2 7 2 1 1 1 8 8 1 6 3 1 3 ： 3 6 高线混凝土系统 出机 口温度 为 7 ，高 温高峰时段 为 2 0 1 1年 8 月 1 3 2 2 2 9 m 3 ，预冷混 凝土生产强度为 2 7 0 r n h ， 考虑 1 5的系数 为 4 0 5 h ；按最大仓面校核 ，大坝坝体 最大仓面为 1 6 0 0 m e ，每层浇筑厚度按 0 5 m计算 ，最 大仓 面混凝土量为 1 6 0 0 0 5 8 0 0 m ，浇筑强度为 4 0 5 h 时，2 h可以覆盖最大仓面。考虑留有余量，陔工程预冷 混凝 土生产 强度 按 5 0 0 m。 h设计 。 4 2 预冷系统工艺设计 根 据工 程局 多年设 计 、生产 预冷混 凝 土 的经验 ，决 定 采用 骨料 两次 风冷 、加冰 、加 冷水 拌 和 的混凝 土 预冷 工 艺 ，确保 混凝 土出机 口温度满足 设计要求 。 4 2 1 温控措施 ( 1 )二滩水 电站混凝土 系统设 置竖 井地 下料仓后 ，骨 料温度普遍低于月平均 温度 2 3 C。溪 洛渡高 线混 凝土 系统也设置了较 大 的竖 井地 下料 仓 ，骨 料在 里 面储 存 了 3 4 d 。 因此 ，在一次风冷车间对粗 骨料进 行一 次风冷 时 ， 使粗骨料温度从 2 5 1 平均冷却 到 8 。 ( 2 )骨 料从 一 次 风 冷 车 问 输 送 至 拌 和 楼 料 仓 的 过 程 中 ，考 虑 温 度 回升 2 。在 拌 和 楼 料 仓 内继 续 对 粗 骨料 进 行 二 次 风 冷 ，使 粗 骨 料 温 度 从 1 0 C平 均 冷 却 到 0 C。 ( 3 )每立方米 混凝 土加 1 5 4 0 k g片冰。 ( 4 )加 4 C冷水拌 和。 ( 5 )一 次风冷车间 、骨料的输送胶带机 、拌 和楼 以及 输冰管道均要进行保温 。 4 2 2 预 冷 系统 工 艺 流 程 混凝土 预 冷系 统 由一 次 风 冷 系统 、 = = 次 风 冷系 统 、 冰系统 部分组 成 。其 中，一 次 风 冷系 统 、二 次风 冷 系 统合起来称为两次风冷骨料 系统 。 ( 1 )系统骨料风冷：粗骨料经二次筛分后进入一次风 冷车间骨料冷却料仓。骨料冷却料仓由 4个料仓组成， 分别存放 4种骨料 。每个调节料 仓 自上而 下分为进 料 区、 冷却 区、储料 区。冷风 白下 而上 通过 骨 料 ，骨 料按 用 料 速度 自上而下移动，边进料，边冷却，边出料。冷却后 的骨料经保温廊 道 由胶带 机送 至拌 和楼相 应 的料 仓进 行 二次风冷 。拌 和楼 料仓 同样 由 4个 料仓 组 成 ，通 过风 冷 使骨料进一步 降到设 计值 。拌 和楼上 二 次风冷 循 环 系统 的结构形式与 一次 风冷 基本相 同。冷却 到设计 终 温 的骨 料称量后经拌 和楼 集料 斗进入 拌 和机 拌和 。一 次 风 冷系 统 、二次风冷 系统 骨料 仓外 的冷 风机 的 冷源 f 1 氨 制冷 系 统提供 。 ( 2 )冰系统 ：设 于制 冷楼 内 ，由片 冰机 和冰库 组成 ， 冰库设于片 冰机下 部 。片 冰机生 产 的片 冰落人 冰库 中 存 ， 冰库 中的片 冰 由输 冰装 置送 到 拌和 楼 E的调 节 冰仓，通过调节冰仓下 的螺旋输送机送到拌和楼称量器 中称量后 ，送入 集料 斗加 入拌 和机 。冰 系统 的冷 源 南氨 制冷 系统提供 。 ( 3 )冷水系统 ：混凝土拌和用冷水 南设 于制 冷楼内的 ( 下转 第 5 l页) 的安全警戒；对施工过程进行现场控制，及时发现可能 存在 的安 全隐患 ，避 免 高处 坠物 等不 安全 因素 ；监督 检 查高处作业人员在施工过程中使用防护用具的情况，遇 不安全行 为及 时制止纠正 ，并进行安全教育 。 ( 1 3 )施工平台上、下游及左、右侧临空面按要求满 挂安全网，临边高空作业必须佩戴双保险并安排专人 监护 。 ( 1 4 )冈门槽 回填 单仓 高度大 ，溜筒之 间连接 必须 牢 同、可靠 ，采用钢 丝绳将 溜 筒 吊耳 串接 起来 ，同 时溜 筒 与相邻排架 连接牢同 ，并随时检查 ，以防 出现意外情况 。 5 结束 语 大坝工程 溪洛渡水电站深孔进 口门槽 二期混 凝土浇 筑过程 中 ， 采用合理的施 工方法 以及精细的施工 ，大大加快 了进 口门 槽二期混凝土施 工进 度 ，为溪洛 渡水 电站 2 0 1 3年 蓄水 发 电 目标的实现奠定 了坚实基础 。国内外水 电工程 中，在高 斜且仓面狭小 的门槽部 位采用移 动式排架进行二期混凝土 施工的比较少见。溪洛渡水电站深孑 L 进 口门槽二期混凝土施 工关键技术，对以后类似工程施工具有一定的借鉴作用。 ( 上接 第 3 6页 ) 冷水机组生产 ，冷水经水泵输送到拌和楼称量斗称量后 进入集料斗加入拌和机。 4 2 3 制冷系统主要技术指标 溪 洛渡高线混凝土制冷系统主要技术指标见表 3 。 表 3 溪洛渡高线混凝 土制冷 系统主要技术指标 序号 项目 单位 一次风 二次风 制冰 制冷水 1 低温 混凝 土产 量 m3 h 5 0 O 2 出机 口温度 7 3 冷水温度 5 4 制冷装机容量 1 0 4 k c a l h 6 O O 4 0 0 3 0 0 5 0 5 冷 风循 环量 万 m0 h 7 2 2 5 4 0 6 片 冰产 量 t h 1 5 7 出冰温度 5 8 冷却水最大循环量 m3 h 2 4 0 0 3 2 0 0 9 最大耗水量 m3 h 1 8 O 2 0 0 1 O 系 统 冲氨量 t 5 0 7 0 1 1 蒸 发温度 一1 5 2 O 1 2 冷凝温度 3 5 5 污水处理 系统工艺设计 混凝 土系统的生 产废 水 主要 分为 两部 分 ：一 部分 是 二次筛分 冲洗 骨料 产生 的废 水 ；一部 分是 清 扫拌 和楼 及 拌和楼平台、水泥及各种外加剂储料平台产生的废水。 根据溪 洛渡水 电站环 境保 护要 求 ，各 类废 水 排放 均 需达 到国家 一级 排放 标准( S S 7 0 mg L ) 。为切 实保 护 好水环境 ，对 生产废 水进 行 二次 絮凝 沉淀 处理 、 回收用 于骨料二次冲洗筛分生产；骨料筛分 冲洗废水所含泥渣 经沉淀 、浓缩后 ，运至指定的弃渣场 。 5 1 废水 处理 规模 系统 生 产 总 用水 量 包 括 ：骨 料 冲 洗 用 水 6 0 0 m8 h ， 拌和楼料罐冲洗、耗损、除尘等用水量为 5 0 h 。废水 处理规模 为 6 0 0 m3 h 。 生产废水 的杂质成分主要是冲洗骨料时产生的泥、 细砂及石 粉 。废 水悬 浮物 的 含量 约 为 3 4 k g m3 ，几 乎 不 含有机物 、有毒 杂质 。废水 经过 二 次 絮凝 沉 淀处 理达 到 S S 5 0 mg L后 ，可用于骨料二 次冲洗 筛分生产 。 5 2 废水处理车间布置 废水处理车间布置在混凝土生产系统高程 6 1 0 0 0平 台下游 侧 ，布 置 高程 为 5 9 5 0 0 5 9 0 5 0 m，比混凝 土 系 统平 台低 1 5 0 1 9 5 m。平 台内侧 为 山体边 坡 ，边坡 内 布置有一条 交通 洞进入高 程 5 9 5 0 0平台 ，往 下游平行 约 3 0 m的高程 5 9 5 0 0平台上还布置一条通风洞。 高程 5 9 5 0 0平 台靠 近 交通 洞布 置 絮凝 沉渣 浓 缩池 ， 下游高程 5 9 0 5 0平台依次布置网格絮凝斜管沉淀池、调 节水池、加压泵站等。高程 5 9 5 0 0平台与高程 5 9 0 5 0平 台之 间 布 置 宽 2 0 m 的 踏 步 通 道 。加 药 问 布 置 在 高 程 6 1 0 0 0 平 台下游侧 。 6 拌和 系统 自动化控制 为了提高拌和系统 的生产能力和混凝土输送能力 ， 保证混凝 土生产 、输 送 、浇 筑有 条 不 紊地快 速 运作 ，拟 建一个 多功 能高智 能化 的混凝 土生 产输 送计 算机 综合 监 控 系统 ，把 作业 规 划 、混凝 土原 料 进 料 、生 产 和 运输 、 调度管理有机地结合起来，使整个系统在计算机的控制 管理下 ，自动完成 混 凝 土生 产 、输 送工 作 ，实现 混凝 土 生产、运输一条龙全面自动化。 混凝土生产输送计算机综合监控系统由 4个子系统 组成 ，分别是调 度管理子系统 、成 品料输 送控制 子系统 、 混凝土生产 子系统 、车辆识别调度子系统 。 7 结束 语 混凝 土 系统 于 2 0 0 7年 8月 1日开始 基础 开挖 施工 ， 2 0 0 8 年 7 月 1 7日 l 号拌 和楼试 生产混凝土 ，2 0 0 8 年 8月 5日拌和楼正式投产 。 目前整个系统运行正常，但在设计过程中也存在一 些细节考虑不 周全 的 问题 ，通过 在安 装 和试 运行 过程 中 进一步地改进和完善后，系统运行的各项性能指标得到 了进一步 的提高 。 51