中国水利水电第六工程局有限公司
摘要：机组段水轮机层以下大体积混凝土入仓施工一直以来都是大型水电站施工的重难点。乌东德水电站右岸地下厂房机组段水轮机层以下大体积混凝土入仓施工面临入仓强度高、混凝土垂直运输受限以及温控要求高等技术难题，使得施工安全管理变得异常艰难。在乌东德右岸地下厂房机组段水轮机层以下混凝土施工中，通过改善混凝土运输入仓方式，采用覆盖面积更大的“梭式布料机”入仓，确保了水轮机层以下大体积混凝土入仓施工安全，同时加快了施工进度，对类似工程有着重要的借鉴意义。
关键词：乌东德右岸地下厂房；机组段水轮机层以下；混凝土；快速入仓
1 概况
乌东德水电站右岸地下电站共布置6台单机容量为850MW的混流式水轮发电机组，机组段布置在主厂房内，从左至右依次布置有副安装场、7#～12#机组段、主安装场。机组段上下游方向长30.2m，轴线方向长222m，高程EL789.7m以下由岩墩分隔，高程EL789.7m以上各机组段之间设置结构缝。各机组段水轮机层以下混凝土分为肘管混凝土、锥管混凝土、蜗壳混凝土，其中高程EL765.2m~EL789.7m为肘管混凝土，高程EL789.7m~EL800.28m为锥管混凝土，高程EL800.28m~EL811.35m为蜗壳混凝土，锥管混凝土至蜗壳混凝土为水轮机层以下大体积混凝土，采用三级配入仓浇筑，平均浇筑仓面面积11020m²，平均入仓强度80m³~120m³。水轮机层以下大体积混凝土入仓施工面临仓面面积大、入仓强度高，混凝土垂直运输困难等技术难题，水轮机层以下大体积混凝土能否快速入仓、按期完成浇筑任务关系到乌东德电站能否按期实现发电的目标，其重要性不言而喻。
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图2 乌东德水电站右岸主厂房装修实景图
2 研究施工方法及路线
2.1施工方法
（1）利用网络等手段，通过广泛调研，对国内外的类似工程施工情况和科研情况进行广泛查询，获取有关的详细资料，分析其应用于本工程的可能性与适用性，并进行多方面、大范围的实地考察调研。
（2）依据现行的水利工程施工技术规范、其他相关课题研究所取得的成果、方案比较、并向有关专家进行技术咨询，制定适合本工程现场施工条件和工程特点的施工方案。
（3）对方案进行论证，并根据厂房水轮机层以下大体积混凝土快速入仓情况及获取的成果，不断分析、总结、完善。
2.2技术路线
（1）由研究组通过资料收集、信息汇总、分析整理、方案对比、专家咨询后确定本工程总的施工原则，以及总体施工方案。
（2）对总的施工方案进行分解，对每道工序、每个作业进行详细的分析和研究，确定各工序、各作业具体的施工方法。
（3）实施过程中，配置专人进行跟踪、分析、调整，及时应用于工程设计与施工。
（4）本工程施工结束后，对已实施的施工方案、施工方法及施工参数进行分析总结和评价，完成报告的编写，并作为研究成果。
3 施工技术要点
3.1混凝土水平输送系统
乌东德水电站右岸地下厂房水轮机层以下大体积混凝土施工面临入仓强度高、仓面运输通道受限、垂直高差大等难点，通过创新的利用母线洞作为混凝土运输通道，采用皮带机快速入仓运输，上料皮带接力，真空溜管垂直下料，解决了水轮机层以下大体积混凝土水平运输难题。母线洞皮带机输送系统布置在7#、9#、11#母线洞底板上，底板高程为EL816.00m，集料斗位于主变室侧的皮带机端头上部，顶部与主变室底板EL823.20m高程齐平，分料斗位于主厂房下游边墙出露的皮带机另一端的下部。
3.2梭式布料机入仓
塔顶式旋转布料机入仓系统布置在主厂房7#～12#机组左侧隔墩平台上，隔墩岩体底板高程为EL789.7m，塔身立柱直接固定在隔墩底板上，旋转式布料机安装在塔身顶部。标桩立柱节可互换，混凝土浇筑过程中，布料机提升只需调整上下标准立柱节的数量，使得上部布料机随着混凝土浇筑高度的上升而提升。为了满足一条母线洞皮带机给两条上料皮带机供料的工况，左右两条上料皮带机需上下布置，当上料皮带处于左侧时，布料机立柱需增加一节3.9米，上料皮带机可左右互换。
通过采用“梭式布料机”伸缩旋转，最大旋转半径22m，两两交替配合使用有效解决了地下厂房水轮机层以下大体积混凝土机组多、仓面面积大、覆盖面积广等入仓难题。
3.3混凝土垂直输送系统
创新的采用真空溜管和负压橡皮溜管相结合得方式运输砼料，解决水轮机层以下了大体积混凝土垂直运输难题。
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图3 乌东德水电站右岸主厂房蜗壳混凝土施工图
4 梭式布料机
4.1 技术参数
母线洞皮带机全长31m, 宽650mm，由一台功率11Kw电动滚筒进行驱动，传送速度2m/s，生产率为120m³/h。集料斗位于主变室侧的皮带机端头上部，容积为12m³，分料装置位于主厂房下游边墙出露的皮带机另一端的下部，通过手动调节，将砼料分配到不同部位的上料皮带机上。
布料机皮带全长25m，宽650mm，由一台功率15kw电动滚筒进行驱动，传送速度2.5m/s，受料斗安装在布料机于塔身连接部位，同时作为布料机的选择圆心，布料机可绕此圆心做359°度范围旋转，设计生产率为120m³/h，同时皮带机通过伸缩驱动装置进行伸缩，从而实现不同布料半径（下料范围），最小布料半径2.5m，最大布料半径为22m。
上料皮带机全长27.1m，宽650mm，由一台功率7.5Kw电动滚筒进行驱动，传送速度2m/s。
为保证混凝土输送质量，所有皮带机均采用45°深槽高速皮带机。布料机系统具体技术参数详见表1。
表1 布料机系统技术参数表
4.2 工作原理
整个布料机混凝土运输系统完全结合乌东德右岸地下厂房结构特点以及相邻洞室与厂房相对位置关系进行布设，具有安装方便、操作简单、运行流畅等特点。
输送系统的流程为自卸汽车将砼料从拌合楼经主变室运输至母线洞洞口的输送系统的起点——集料斗，砼料经过集料斗、母线洞皮带机、分料装置、上料皮带机、缓降装置和布料机输送至浇筑仓位。集料斗的作用为接受自卸汽车运输来的砼料和对输送系统的料流进行控制，母线洞皮带机将砼料输送出母线洞，通过分料装置将砼料分配到不同部位的上料皮带机上，布料机承担将上料皮带机输送来的砼料输送到浇筑仓位。
布料机系统运行时，混凝土经自卸汽车或搅拌车下料至集料斗后，由全自动化皮带输送系统输送至仓面，所有承载混凝土皮带机均安装了智能控制系统，通过称重传感器检测到的安全参数，对输送过程中的堵料、皮带跑偏等特殊情况进行实时监控并采取过荷保护，可在运行过程中有效的避免安全事故的发生，同时整个系统三大部分均设置有各自启动开关和控制三大部分集体制动的紧急开关，从而降低运行过程中突发情况的安全风险系数。
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图4 乌东德水电站右岸主厂房布料机实景图
5 施工运行
5.1 存在的问题及调整
整个布料机混凝土运输系统安装和调试完毕后即开始投入使用，根据首次带料运行情况来看，存在以下影响系统运行及混凝土运输效率的问题：①集料斗下料出料口下料不均匀导致母线洞皮带运输过程中易跑偏；②布料机刮浆板不紧密导致皮带底部漏浆严重，仓面污染大；③母线洞运输皮带接头断裂；④混凝土入仓浆液飞溅等问题。
经过首次试运行，项目部组织设备供货厂商人员和施工局技术、设备操作人员召开技术方案专题讨论会，针对上述问题进行讨论并提出处理建议：
（1）混凝土运输过程中皮带跑偏主要原因是由于母线洞集料斗下料口下料不均匀，皮带自身纠偏能力不强导致的，解决办法是在集料斗出料口增加一套平板振捣器保证集料斗下料均匀，同时对运输皮带两侧增设边轮和调心滚筒，从而保证了皮带机均匀、平稳将混凝土运输至仓面。
（2）针对皮带易漏浆问题，对皮带底部清扫器进行改进，调整清扫器位置并检查刮浆板张紧度，使其与皮带紧密结合，同时及时清理刮浆板上的水泥浆，确保达到最好清理效果，有效解决皮带漏浆问题。
（3）母线洞皮带机运输皮带接头开裂问题，主要是接头胶接的工艺问题，经设备人员对接头开裂部位二次硫化胶接，并在后续运行过程中安排专人巡视，预防皮带断裂带来安全隐患。
（4）针对混凝土入仓浆液飞溅问题，主要原因是负橡皮溜桶按12m一节设计制作，与仓面下料高度无法精确控制在1.5m以内，通过采取制作法兰盘接头调整负压橡皮溜筒距仓面距离，降低混凝土自由下落高度，解决了混凝土入仓时浆液飞溅问题。
5.2 施工运行效果
经过项目部及设备厂家技术、设备人员的共同努力，对整个布料机系统试运行过程进行监控、对发现的问题及时研究分析并及时解决，保证了布料机系统的正常运行，从而在投产后较短时间内达到设备理论混凝土输送强度，该布料机系统的使用，使得右岸地下电站7#~12#机组水轮机层以下大体积混凝土的浇筑质量和进度都得到了充分的保证。
根据水轮机厂家（ASTOM）及设计要求，各机组段混凝土须进行分层、分块浇筑，各层分块可根据混凝土入仓设备实际入仓能力调整，单层混凝土浇筑方量2000m³～3000m³，平均仓面面积1020m²，平铺法浇筑最小层厚控制在30cm，最低入仓强度为80m³/h，如果采用传统的泵送混凝土入仓，根据现场空间按配置两台HBT60混凝土泵计算，实际平均入仓强度仅为50m³/h，无法满足单层一次浇筑，需对单层按象限分块两两对称浇筑，而布料机混凝土运输系统，实际平均入仓强度为100m³/h，可满足单个机组段混凝土按设计分层一次浇筑，混凝土浇筑强度提高了一倍，且单层无需分块，一次浇筑成型，大大缩短了水轮机层以下大体积混凝土的备仓、入仓浇筑工期。确保地下厂房水轮机层以下大体积混凝土优质高效浇筑完成。
布料机混凝土输送系统采用皮带传送，能适应各种级配混凝土混凝土入仓浇筑，在乌东德水电站右岸地下厂房水轮机层以下大体积混凝土施工中大量采用三级配常态混凝土回填，通过优化混凝土级配，不仅减小水泥水化热对混凝土早期开裂影响，而且节约成本投入。
6 结语
右岸地下厂房各机组段水轮机层以下大体积混凝土入仓施工具有仓面面积大，入仓强度高，混凝土垂直运输受限、温控要求高等特点。采用“梭式布料机”伸缩旋转，两两交替配合使用有效解决了地下厂房水轮机层以下大体积混凝土入仓难题，最终形成这一领域较强的先进施工技术，提升了大体积混凝土快速入仓施工质量水平，提高了工作效率，降低了成本，取得了显著的社会效益和经济效益。这一工艺的应用不仅从根本上解决了地下厂房机组段水轮机层以下大体积、大面积混凝土入仓的技术难题，还为大型水电站地下厂房大体积混凝土入仓提供了新型技术和宝贵的经验。