锦屏一级水电站混凝土骨料长距离带式输送机系统设计与应用

锦屏一级水电站混凝土骨料长距离带式输送机系统设
计与应用
1 前言
锦屏一级水电站混凝土总量约780万m3，其中大坝、水垫塘、二道坝及泄洪洞混凝土量约680万m3，共需混凝土成品骨料约1600万t。

其混凝土工程施工强度高，成品骨料运输任务繁重。

成品粗骨料由距坝址约5km的下游左岸印把子沟人工骨料加工系统供应。

为了满足锦屏一级工程高峰期混凝土浇筑强度的需要，必须采用合理可靠的混凝土成品骨料运输方案。

2 带式输送机系统的规划
在工程可研设计阶段，对混凝土骨料运输方案进行了公路运输与带式输送机运输的比较研究。

公路运输方案，需新增装车设施和骨料运输循环线公路等土建项目。

由于受锦屏工程场地和交通条件现状限制，骨料运输车辆会导致场内公路交通量超限，对交通安全存有隐患，因此公路运输方案会给工程建设带来一定的风险，且公路和运输车辆的日常维护费用也很高。

相比之下，带式输送机运输方案相对独立，受各方面影响较小，工艺和结构设计在技术上均可行。

虽然带式输送机方案的土建工程和设备采购等一次性投入费用大，但运行费用大大低于公路运输方案。

经过经济比较，两个方案的投资费用差别不大。

为确保工程的顺利实施，采用带式输送机运输方案。

带式输送机系统的运输能力需与砂石加工系统的生产能力相匹配。

印把子沟人工骨料加工系统的成品骨料生产能力为1600t／h，为满足工程高峰期混凝土浇筑强度的需要，成品骨料带式输送机系统的设计运输能力为2500t／h，运行期约6年，运输成品骨料总量约为1115万t。

其中大坝坝体工程混凝土所需的成品粗骨料约1000万t，运输至高线混凝土系统；水垫塘、二道坝混凝土所需的成品粗细骨料约115万t，运输至棉沙沟低线混凝土系统。

3 带式输送机系统的线路布置
带式输送机系统的起点为大坝下游左岸印把子沟砂石加工系统成品料堆地弄出料口，高程为1710m，终点为大坝右岸高线混凝土系统骨料竖井顶部廊道，高程为l975m，两点直线距离约5km，高差为265m。

对于带式输送机系统的线路、工艺布置，本着工艺技术先进、运行可靠、高效经济的原则，并且充分考虑与水电站其他相关建筑物之间的相互协调，采用可行合理的线路，确保为带式输送机系统的土建施工和运行维护提供方便的条件。

电站工程区内河道狭窄，两岸山体雄厚，基岩裸露，坡陡谷窄。

受工程地形条件所限，带式输送机线路明线布置方案较难实施，且明线布置受工程其他部位施工干扰较为突出，故将带式输送机系统线路基本都考虑布置于胶带机隧洞内，施工干扰较小，且运行管理环境易封闭，对环境影响较小。

带式输送机系统全程采用连续运输。

根据地形条件和场内交通等因素，确定带式输送机线路。

输送系统全程由6条带式输送机组成，头尾共设6个转载站。

输送线路经由左岸胶带机隧洞，通过胶带机跨江桥，再经右岸胶带机1号隧洞、5号公路2号隧洞、右岸胶带机2号隧洞至大坝右岸高线混凝土系统1975m高程的骨料竖井顶部廊道。

输送线路的总长度约5.5km，总运输高度约265m。

其中位于雅砻江左岸的长度约1.0km，下行布置，运输高度约-41.5m；右岸线路长度约4.4km，上行布置，运输高度约306.5m；由跨江栈桥连接两岸输送线路，桥长约l10m，桥面高程1666.00m。

在带式输送机线路上，左岸胶带机隧洞、右岸胶带机1号和2号隧洞均为新建隧洞。

全线穿越了场内交通2号公路隧洞、锦屏二级进水口施工支洞、对外交通AB洞、5号公路隧洞等地下洞室，并通过新建胶带机跨江桥实现左、右岸的衔接。

4 带式输送机系统的工艺
带式输送机系统全程由6条带式输送机组成，分别为101、102、103、104、105、106胶带机。

其中101、102、104、105为普通带式输送机，103、106为管状带式输送机。

为了适应锦屏一级工程陡峻的地形条件，103、106输送机采用管状带式输送机进行小半径平面转弯，这在国内水电行业是首次使用。

103号管带机两端直线段长度分别为1143m、76m，中间为曲线段，其曲线半径为550m，圆心角为400。

106号管带机两端直线段长度分别为40m、739m，中间为曲线段，其曲线半径为450m，圆心角为450。

选用这两条管状带式输送机，充分利用了管状带式输送机可实行平面转弯的特点，解决了胶带机线路布置的衔接问题，使得整个带式输送机系统线路顺畅，也减轻了土建隧洞工程的施工难度。

此外，管状带式输送机比普通输送机提升角度大，具备更强的爬坡能力。

能更好地适应锦屏陡峻的地形条件。

长距离带式输送机的关键部件主要是输送带和驱动装置。

根据输送物料的性质，输送带的覆盖层材料应该具有很好的防切割性和耐磨蚀性。

锦屏一级成品骨料长距离带式输送机系统输送带全采用钢丝绳芯输送带，安全系数在正常运转时不小于7，输送带的上、下覆盖输送带厚度不得小于6mm。

管状带式输送机采用专用钢丝绳芯输送带，能满足运行条件下的刚度和柔性要求。

输送带不仅有良好的荷载支承性和成槽性，还保证输送机运行中输送带的成管性、成管的保持性良好；管状带式输送机输送带的弹性和抗疲劳性能要求更高，能满足工况变化的要求。

对于长距离、大运量、高带速的带式输送机，采用何种起动方式尤为重要。

近年来国内外所采用的先进、可靠的主要软起动方式有CST和变频调速等多种方式。

CST是专为重载带式输送机设计的机电液一体化驱动系统，采用机械方式控制带式输送机起动和制动过程中的加、减速度，不受载荷的影响，有足够长的起动和停车时间，减少对电网的冲击；可降低带强；并具有过载控制、负载平衡和输送带张力控制等功能，可以延长带式输送机的使用寿命。

变频调速驱动是通过改变供电频率来实现调速，实现对输送机起动、制动及运行过程的软控制，起动、制动时间较长，可实现变速运行。

在锦屏一级成品骨料长距离带式输送机系统中，除了长度较短的102、105胶带机，其余长胶带机均
采用CST或者变频软起动，保证了胶带机的可靠运行，使用寿命长且维护简单。

带式输送机主要技术参数见表1。

5 土建工程设计
在带式输送机线路上共新建3条胶带机隧洞、1座胶带机跨江栈桥，以及棉沙沟4号转载站、道班沟5号转载站两个露天设施工程。

根据胶带机隧洞内铺设带式输送机的型号、带宽，检修人行道的宽度，检修车辆的型号，以及设备与隧洞轮廓之间的安全间隙，确定隧洞采用城门洞形。

左岸胶带机隧洞的典型断面尺寸为4.5m ×4.0m(宽×高)，右岸胶带机隧洞的净断面尺寸为4.5m×5.0m(宽×高)。

隧洞均采用系统喷锚支护，局部混凝土衬砌。

104胶带机设置在工程场内5号公路2号隧洞内。

5号公路2号隧洞净空高7．88m，汽车运输净空界限高度5m。

在保证隧洞行车空间的前提下，在隧洞5m净高以上的顶部用钢梁搭设机道，合理利用了公路隧洞，缩短了土建工程的工期。

胶带机跨江栈桥为悬索桥。

两岸锚碇均采用洞锚，左、右岸共设置4个锚洞，锚洞内设钢筋混凝土支墩，用于固定主缆和传力。

桥面的主跨主梁采用贝雷式桁架。

为控制主跨横桥向位移，在桥上、下游两侧均设风缆，风缆上设置调节长度装置，使栈桥的横桥向位移不大于100mm，以保证桥上的胶带机安全运行。

河道两岸山体陡峻，右岸为近直立的裸露岩质边坡，依靠江边的勘测便道施工，施工难度大。

由于4号、5号转载站均设置于露天，且占地面积较大，可能影响现有的场内公路的通行。

解决好转载站与现有场内公路和其他设施之间的协调问题，是设计的关键。

在场地条件极其恶劣的情况下，通过一定代价的工程处理措施，才满足了转载站的布置要求。

以棉沙沟4号转载站为例，该转载站位于右岸胶带机1号隧洞出口，该部位是场内3号公路1号隧洞、5号公路1号隧洞、5号公路2号隧洞的交汇处，山体陡峻，坡面浅表岩体较为风化破碎，分布有较多的危岩体。

根据4号转载站
的布置轮廓，尽量将开挖坡度加大，以减小开挖范围，减小对山体的扰动。

对边坡开口线以外的山体采取随机锚索、锚杆支护和主被动防护网进行加固和防护；开口线内采取了部分锚索和系统喷锚的方式对开挖边坡面支护。

以上各项措施解决了4号转载站施工期和运行期的人员与设备安全问题。

6 结束语
大型水电工程的大坝等水工建筑物混凝土工程量巨大，选择一个经济合理的混凝土骨料运输方案，对工程造价和环保有着举足轻重的意义。

2002年以前，水电工程混凝土成品、半成品骨料输送，运距大于2km，一般采用自卸汽车公路输送方式。

近年来随着世界燃油价格不断上涨，自卸汽车输送骨料的经济性在不断降低。

对于料场到坝区距离相对较远的大型水电工程，采用长距离带式输送机输送骨料就成为了一种合理的选择。

由于长距离带式输送机具有输送能力高、运行连续可靠、节能环保、技术成熟等特点，在输送能力高、输送总量大、运距适中的大型水电工程项目上采用，具有明显的经济效益和社会效益。

但对于高山峡谷地区的水电工程，长距离带式输送机运输混凝土骨料需穿越高山、河谷、陡坡、深沟等复杂地形，土建工程受地形条件和工程场内交通等条件的限制，施工较困难，土建施工战线长，地质条件十分复杂，给设计工作带来一定的难度。

目前锦屏一级成品骨料长距离带式输送机系统已正式投入使用，取得了较好的运行效果。

带式输送机系统的成功运用，为高山峡谷地区水电工程的骨料运输方案积累了宝贵的经验。