大岗山水电站混凝土生产系统设计

大岗山水电站混凝土生产系统设计
成彬;廖海燕
【摘要】针对大岗山水电站大坝主体施工中混凝土浇筑量大、工期紧、施工强度高、温控要求严格等特点,对混凝土拌合系统进行了研究并选择了合适的技术参数.结合现场地形特点,提出混凝土拌合系统的布置必须满足紧凑集中、工艺合理、进出料方便等原则.介绍了混凝土拌合系统的工艺设计,包括拌合系统平台和道路的布置、骨料储运系统和二次筛分系统、胶凝材料储运系统、压缩空气站和供风系统、外加剂车间和场内的交通布置.并对制冷系统的预冷措施和主要工艺参数进行了说明.系统于2011年3月进行了试运行,运行状况良好,混凝土温控和质量均达到了设计要求.
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2011(042)014
【总页数】4页(P91-94)
【关键词】混凝土;拌和系统;技术参数;温控措施;大岗山水电站
【作者】成彬;廖海燕
【作者单位】国电大渡河大岗山水电开发有限公司,四川石棉625409;中国葛洲坝集团大岗山大坝项目部,四川石棉625409
【正文语种】中文
【中图分类】TV431
1 混凝土施工对拌和系统的要求
(1) 混凝土用量大、施工强度高、持续时间长。

大岗山水电站坝体混凝土总量约350万m3，浇筑直线工期33个月，月高峰浇筑强度16.5万m3。

强度在10万
m3以上的月份将持续22～24个月，要求混凝土拌和系统在初期就能保证高强度连续运行。

(2) 对混凝土质量尤其是温控质量要求高。

统计资料显示，坝区多年气温为16.9℃。

要求拌和系统从3月份开始生产预冷混凝土，到10月份为止；另外，由于夏季混凝土浇筑量大，也要求制冷系统能够稳定可靠地运行，以保证拌和系统能连续高强度地生产。

(3) 根据不同需求选择制冷措施。

针对不同月份的水温、气温和大坝不同部位浇筑温度的要求，采用的制冷措施是有区别的，在过渡季节，可根据外界气温及混凝土出机口温度要求进行选择。

为满足月高峰浇筑强度，混凝土预冷系统需满足高峰期浇筑预冷混凝土15.2万
m3/月的供应强度，设计生产能力460 m3/h，并要求混凝土出机口温度按7℃、11℃及17℃分别控制。

(4) 系统必须连续供料，且运输路线能形成回路。

大坝混凝土高强度施工必须采用先进的缆机配合浇筑方案，并实现其连续高效运行，因此要求拌和系统需考虑与取料、卸料平台形成回路，并能适应缆机、塔机和汽车运输并行的工况。

2 混凝土拌和系统布置原则
为满足施工要求，结合现场地形地势特点，在尽量做到布置紧凑、工艺合理、进出料方便、保证混凝土质量的原则上，布置时还需考虑以下因素。

(1) 选择适当位置，尽量缩短运输距离。

为减小混凝土运输过程中产生的温升，保证混凝土质量，要求运输距离尽可能的短；同时由于混凝土是汽车运输方式，也要
求系统尽量靠近坝体，以节约运输成本、提高施工效率。

(2) 布置紧凑。

集中设置混凝土拌和系统，既可节省工程量，又能减少运行人员。

整个高线混凝土系统内有混凝土拌制系统、骨料储运系统、二次筛分系统、胶凝材料灌储运系统、供风系统、外加剂车间等，应根据各个分部系统的结构和运行方式紧凑布置，使其运转能达到“高效、稳定、节能、循环”的工作目标。

(3) 合理规划场地，减小占地面积。

大坝混凝土高温期间浇筑量大、强度高，对温控要求十分严格。

但由于场地狭窄，在设计中要遵循以空间换面积的思路，制冷系统的风冷车间、制冰等部分，有条件结合在一起的尽量集中布置，使主要制冷设备间相互调剂，又减少能耗、方便管理，减少生产人员。

(4) 利用地形，综合考虑。

混凝土拌和系统的场地十分有限，应充分利用现场地形条件，统筹规划，按照生产工艺流程合理布置各组成部分。

骨料、胶凝材料的储运系统设计要综合考虑骨料供料系统。

尽量采取从高处往低处的输送方式，合理安排，优化设计，减少机械能损失。

(5) 经济合理地配置系统容量。

大容量的搅拌楼可以提高混凝土生产速度、减少机械数量、简化运行管理，但同时增加了投资和运行成本。

在选择搅拌楼型号时必须考虑使生产、运输和混凝土需求量相适应，且和其他设备的生产效率相匹配。

合理安排大坝坝段、仓位施工顺序，通过协调高峰浇筑时间来减少混凝土拌和系统总容量，避免规模过于庞大造成工程量增加和设备利用率过低。

3 混凝土拌和系统工艺设计
3.1 拌和系统平台、道路布置
(1) 进场施工道路布置。

对外交通主要靠3号公路，胶凝材料和外加剂等物资从3
号公路经过隧洞后到达高程1 135 m拌和平台；混凝土运输由高程1 135 m拌和楼下，经过301-2号公路隧洞就能到达缆机供料平台，并与回驶洞301-1号构成环路，回到拌和楼下。

以301号-1隧洞与3号隧洞交点为起点，至系统内1 168 m平台，设计1条交通支洞，供1 168 m平台施工和设备安装及检修用。

(2) 平台布置。

根据施工布置，高线混凝土系统主要分为2个不同高程的平台，即1 168 m高程二次筛分平台及一次风冷平台，1 135 m高程布置拌和平台及胶凝材储罐。

(3) 骨料储存罐。

由于骨料罐平台存在严重的地质缺陷，上、下游两侧岩石风化严重，对前期设计的高线混凝土系统1 168 m高程平台平面布置方案进行调整，缩小骨料罐之间的间距，罐体向平台内布置，2个砂罐由原直径15 m改成14 m，并向平台内侧靠近。

调整后的混凝土拌和系统共布置有6个骨料储罐，其中4个粗骨料罐、2个细骨料罐。

骨料罐采用钢结构。

骨料罐直径为16 m，高18 m。

砂罐直径14 m，高18 m。

另外，骨料罐平台上、下游边坡需采用锚索、锚筋桩进行加强支护。

3.2 骨料储运系统和二次筛分系统
混凝土拌和系统所需的粗骨料，由左岸人工砂石料加工系统供给，成品骨料由J1胶带输送机运输至高线混凝土系统1 168 m高程的4个直径16 m的粗骨料罐和2个直径14 m的砂罐上方，再经卸料小车分级储存。

每个粗骨料仓有6个下料口(分二列)，单仓容积约4 100 m3，总容积为16 400 m3；细骨料罐直径14 m，每个细骨料仓也有6个下料口(分二列)，单仓容积3 460 m3，总容积为6 920 m3。

特大石和大石仓內各设骨料缓降器2个。

粗骨料加细骨料总计活容积为20 000 m3，全部骨料储量可满足生产高峰期1.5 d的需要量。

粗骨料罐底部骨料廊道设2条廊道，采用2条1 000 mm宽的胶带机出料，供料运至一阶筛分机，双胶带机出料可提高成品骨料罐的活容积。

为了控制骨料二次筛
分混合比，粗骨料仓下面设惯性振动给料机放料，振动给料机由变频器提供可变频率电源，根据一次风冷调节料仓的料位，控制各种骨料的给料量，调整混合料的最优配比。

为了控制混凝土成品骨料的质量要求，改善粗骨料性能，减少骨料逊径量，设置二次冲洗筛分。

按比例混合放料后的粗骨料，经胶带机出料，把粗骨料输送至高程1 165 m的筛分平台进行二次冲洗筛分，两座拌和楼各配一组筛分机和一组风冷调节料仓，每组二次筛分系统的处理能力为700 t/h。

每个一次风冷调节料仓內的各种粗骨料，采用胶带机向拌和楼供料，胶带机栈桥采用保温封闭式，分别向各拌和楼供料。

3.3 胶凝材料储运系统
水泥、粉煤灰由自卸汽车运输，通过3号公路到达高程1 135 m的拌和平台，至工地水泥和粉煤灰储存罐，12座胶凝材料储存罐分两列布置。

在每座1 500 t水泥罐下安装1台LD-8.0气力输送泵，将水泥送入拌和楼自带的2个钢制水泥仓。

每座粉煤灰罐下安装LD-8.0气力输送泵将掺合料送入混凝土拌和楼自带的1个掺合料仓。

3.4 压缩空气站和供风系统
为满足拌和楼用风、自卸车卸料及胶凝材料输送供风要求，在高程1 135 m平台建一压缩空气站，建筑面积为360 m2。

为节约用水，空压机的冷却水经水泵和冷却塔冷却后循环使用，压缩空气站安装5台40 m3/min的空压机和2台20
m3/min的空压机，总产风量为240 m3/min。

3.5 外加剂车间
外加剂车间按可满足同时使用2～3种外加剂的要求设计。

布置在高程1 168 m 的平台上，建筑面积为216 m2，车间内建2个容积各为15 m3混凝土池，为配料池。

后期在外加剂车间外增加配液池和引气剂池各2个，容量约56 m3；1 135
m平台制冰楼下游侧新增储液池，容量约36 m3。

3.6 场内交通布置
为了保证高程1 135 m拌和平台交通畅通，混凝土运输按双车道考虑，宽度10 m，最小转弯半径不小于10.5 m，每座拌和楼下的分车道宽9 m，胶凝材料罐旁
布置有硬化场地，方便罐车卸灰和场內各车间之间的交通。

4 制冷系统布置原则和工艺设计
4.1 预冷措施
本工程混凝土生产系统采取如下综合温控措施后，可保证夏季混凝土出机口温度的设计控制要求：
(1) 对调节料仓粗骨料采取一次风冷，使骨料初温降为6℃～8℃，再对拌和楼粗骨料仓采取二次风冷，使骨料终温降至0℃～4℃。

(2) 采用骨料储存罐，并采取防晒措施。

(3) 混凝土浇筑时间尽量安排在早晨或晚上进行，避开高温时间浇筑混凝土。

(4) 加5℃～7℃制冷水拌和混凝土。

(5) 胶凝材料罐外部搭遮阳棚，减少阳光直接照射。

(6) 在一次风冷调节料仓至拌和楼料仓之间所有胶带输送机、拌和楼外部围护、一次风冷调节料仓，都设置良好的隔热保温设施，防止骨料在输送过程中升温。

(7) 加片冰拌和混凝土，加冰量按用水量扣除骨料含水量和外加剂含水量后的量控制量来确定。

(8) 拌和楼粗骨料与砂分开，应用独立的胶带输送机送料入仓，并由计算机控制送料，能始终保持最佳料位，同时保证二次风冷的质量和效率。

针对不同月份的水温、气温和大坝不同部位浇筑温度的要求，采用不同的制冷措施。

在过渡季节，可根据外界气温及混凝土出机口温度要求，选择采用风冷、加冰或冷冻水拌和混凝土等措施中的一种或几种，见表1。

表1 大坝各部位各月温控措施冷却措施部位1月2月3月4～9月10月11月12月加7℃冷水约束区✕✕✕非约束区✕✕✕加-5℃片冰约束区✕✕✕✕非约束
区✕✕✕✕✕✕粗骨料一次风冷约束区✕✕✕非约束区✕✕✕粗骨料二次风冷约
束区✕✕✕非约束区✕✕✕
注：根据不同混凝土温控要求和气候情况，可灵活调整组合各种温控措施。

4.2 制冷系统设计说明和主要工艺参数
制冷系统按满足大坝工程预冷混凝土高峰月浇筑强度15.2万m3(强度460 m3/h)设计，系统总制冷量为1 168万kcal/h(其中标准工况1 100万kcal/h，名义工况68万kcal/h)。

一次风冷系统的制冷量500万kcal/h、二次风冷为350万kcal/h、制冰250万kcal/h、制冷水系统的制冷量为68万kcal/h(名义工况)、片冰库保温和片冰输送用采用自带冷源。

安装11台100万kcal/h的氨压机组和1台68万kcal/h的冷水机组。

(1) 主要技术指标。

系统预冷措施按生产7℃常态混凝土配置，可同时生产7℃、10℃常态混凝土。

(2) 系统布置和工艺流程。

制冷系统由一次风冷制冷车间、一次风冷调节料仓的空气冷却器、制冷楼、拌和楼二次风冷料仓的空气冷却器、冷却塔等部分组成。

一次风冷制冷车间为一次风冷提供冷源，制冷楼为拌和楼料仓二次风冷、制冰、贮冰、输冰、制冷水系统提供冷源。

2座混凝土拌和楼各配置1套一次风冷调节料仓，一次风冷调节料仓采用钢结构形式，考虑到本工程中四级配混凝土用量大，预冷混凝土要求高的特点，经过计算，特大石仓和大石仓的断面尺寸为5.5 m×6 m，中石仓和小石仓的断面尺寸为3.5
m×6 m，料仓直段高均为12.6 m，每组料仓分别储存特大石、大石、中石和小石，料仓活容积各为400，400，250 m3。

在特大石、大石、中石、小石料仓安装空
气冷却器，分别对粗骨料进行一次风冷，使粗骨料终温降为7℃～9℃。

拌和楼中特大石、大石和中石、小石的料仓容积分别设计为200 m3和160 m3，直仓段高10 m。

在粗骨料仓装有空气冷却器，对粗骨料进行二次吹冷风冷却，使粗骨料最终温度降为0℃～4℃。

为了防止生产不均匀时(特别是当由高突变至低时)小骨料仓发生冻仓，以及进一歩提高制冷效率，二次风冷中低压循环贮液器和氨压机分二种工况运行，特大石、大石仓和中石、小石仓的空气冷却器，分别使用2套供液管和回气管。

制冷楼2层布置有冷水机组，采用1台W-LSLGF800III冷水机组，冷水生产能力为42 m3/h。

常温水进入冷水机组，经冷却后输入调节水箱，再用冷水循环泵泵送回冷水机组，经反复循环调节将水箱水温降至5℃～7℃后，由冷水输送泵送至拌和楼水箱和制片冰机水箱，补充水同时进入调节水箱。

在制冷楼4层布置2套AD-60型动力冰库，每套冰库可贮存50 t片冰；5层安装6台5M-500F型片冰机，日产片冰280 t，单机产量50 t/d。

5 结语
高线拌和系统已在2011年3月进行了试运行，运行情况良好，混凝土温控和质量均达到设计要求，从而证明其布置和工艺、所选定的技术参数均是可靠、合理的。

结合本工程设计和施工的实际情况，在以后的工程中要注意以下问题：
(1) 系统中大型设备的选型，一定要选用可靠的成熟产品，减少在拌和系统进入高强度运行阶段时维护和检修的次数，避免延误工期。

(2) 在选择拌和楼拌和能力时，要综合考虑运输能力和高峰期混凝土的需求。

(3) 结合现场高差和地形合理布置系统，减少占地面积和能耗。