浅谈鲁地拉水电站右岸混凝土拌和系统设计与施工

1、浅谈鲁地拉水电站右岸混凝土拌和系统设计与施工（中国水利水电第十四工程局有限公司大理分公司 云南大理 671000）摘 要：水利水电工程中混凝土工程涉及电站的整体质量，拌和系统为混凝土施工的质量控制源头之一，混凝土拌和系统设计及施工是否合理、经济是在工程中必须考虑的问题。本文简要介绍了鲁地拉水电站右岸混凝土拌和系统的设计与施工，涉及土建、钢结构、制冷系统等相关设施，其成果可为其他类似工程提供参考。关键词：混凝土拌和系统；设计；施工1.概述鲁地拉水电站位于云南省丽江地区永胜县与大理白族自治州宾川县交界处的金沙江干流上，为金沙江中游水电规划8个梯级电站中的第7个梯级，上、下游分别与龙开口和观音岩两梯

2、级电站相衔接。工程地处高山峡谷区，坝址上、下游金沙江河段均无通航条件，无航道设施。大理宾川永胜公路从坝址上游通过，坝址距昆明市公路里程415km，距大理市公路里程128km，距宾川县公路里程约90km。电站总装机容量为2160MW（6360MW），多年平均发电量99.57亿kwh，属等大（1）型工程，主要建筑物为1级，次要建筑物为3级。右岸混凝土拌和系统布置于坝址下游右岸1.3km处，与右岸砂石加工系统规划联合布置，共用成品料堆，旁边有右岸下游至4号渣场道路（Y5）通过，场地高程1162m。该系统承担进水口、地下主副厂房、主变室、尾调室、引水洞、尾水隧洞等主体和导流洞等临建部位109.2万m3

3、常态混凝土的供应任务。系统混凝土高峰月浇筑强度4.5万m3，月平均浇筑强度1.5万m3，温控季节预冷混凝土月浇筑强度2万m3，出机口温度要求11。2.混凝土拌和系统设计2.1 拌和系统设计原则混凝土拌和系统设计主要根据水利水电工程混凝土生产系统设计导则（DL/T5096-1999）和招标文件相关内容，尽量布置于交通便利且距离砂石料场较近的地势开阔处。由于混凝土拌和系统要求必须同时满足常态混凝土和预冷混凝土生产的需要，系统主要设施应包括：拌和楼、拌和站、水泥及粉煤灰储运设施、粗细骨料储运设施、制冷系统（含拌和楼风冷、制冷水、制冰）、外加剂车间、配电设施及水处理系统等设施（其工艺流程见下页图1）。

4、2.2 混凝土拌和系统设计（1）拌和设备本系统设计按混凝土高峰月浇筑强度4.5万m3，温控季节预冷混凝土高峰月浇筑强度2万m3，出机口温度11，每日两班生产的要求进行计算，则常温常态混凝土小时生产能力为：Qh= QmKhMN450001.52520135m3h；预冷常态混凝土小时生产能力为：Qh= QmKhMN200001.5252060m3h，上式中：Qh混凝土小时生产能力 m3hQm混凝土月浇筑强度 m3MM混凝土厂月工作天数取M25天N混凝土厂每天工作小时数取N20小时（两班制）K不均衡系数 取K1.5考虑本系统所生产混凝土大部分为地下工程混凝土以及本工程骨料岩性为正长岩等特点，搅拌主机

5、一座选用强制式主机，不带预冷，以生产二级配和一级配常温混凝土为主，更利于保证混凝土拌合的质量；一座选用自落式，带预冷，以生产三级配常温、三级配和二级配预冷混凝土图1 拌和系统工艺流程图为主，可以降低生产成本。结合工程造价及其它因素，最终选定设备为： 一座强制式混凝土拌和楼和一座自落式拌和站，型号分别为HL120-3F1500LB和HZS120-1Q3000，前者铭牌生产能力为240 m3h，预冷混凝土生产能力为70 m3h，满足混凝土生产强度要求。（2）水泥及粉煤灰储料罐水泥、粉煤灰主要考虑为散装料，配备储料罐储存。 水泥储存能力计算高峰期水泥日平均需用量：Rc= Qmq /m=450000.

6、2/25=360t/d其中：Qm为混凝土高峰月浇筑强度（m3月）；m每月工作天数，25天计q每立方米混凝土中水泥用量，考虑到此系统以生产常态混凝土为主，取q =0.2t；考虑到水泥是公路散装运输，工地交通不是很便利，水泥按7天储量计算：Rc7=7Rc=2520t配1200m3水泥罐2座，储量为4320t，加上拌和楼（站）的4个100t罐，总计储量为4720t，满足混凝土高峰期浇筑13天的用量。 粉煤灰储存能力高峰期粉煤灰日平均需用量：Rf= Qmq /m=450000.06 /25=108t/d粉煤灰按7天储量计算：Rf7=7Rf=756t配1200m3粉煤灰罐1座，储量为1920t，加上拌和

7、楼（站）的2个100t罐，总计储量为2120t，满足混凝土高峰期浇筑19天的用量。在胶凝材料罐布置平台内设80t地衡对散装水泥、掺和料计量。计量后的水泥、掺和料在水泥掺和料罐旁将水泥掺和料气送入罐（散装水泥罐车卸装气源为罐车自带）。配置GSB型低压连续气力输送泵5台和罗茨风机3 台，用于将水泥和掺和料由1200m3罐输送至拌和楼（站）100t小罐。该连续气力输送泵结构简单、运行可靠、系统造价和运行费用低、自动化程度高。由于输送气源压力较低，因此气源选用罗茨风机，不需设立净化系统。（3）制冷系统根据招标文件要求以及混凝土自然拌和出机口温度（最高6月28.6），夏季自然拌和出机口温度均高于预冷混凝

8、土11的设计出机口温度，必须采取预冷措施才能达到预冷生产混凝土的要求。取以下参数作为热平衡及混凝土出机口温度控制计算的基本数据：坝址6月份平均温度：27.5 坝址月平均最高水温：20.8风冷骨料入拌温度：78 冰水入拌温度：24片冰入拌温度：-3-5 出机口混凝土温度：11考虑砂含水率3%，骨料含水率0.5%时各级配实际用冰量为：三级配混凝土加冰量：50.0kg二级配混凝土加冰量：60.0kg具体计算参数及结果见表-和-。表2-1 混凝土系统三级配预冷混凝土出机口温度计算表序号名称比热kcal/kg。物料重量kg比热重量kcal/平均温度热量kcal1砂0.22666146.5220.8304

9、7.6162石0.221451319.2272234.543粉煤灰0.184448.0940323.844水泥0.18417632.38451457.285水148482966冰0.55025-5-26257砂表水1151520.83128石表水1777499机械热150010601.226395.27混凝土出机口温度：10.63表2-2 混凝土系统二级配预冷混凝土出机口温度计算表序号名称比热kcal/kg。物料重量kg比热重量kcal/平均温度热量kcal1砂0.22704154.8820.83221.52石0.221227269.9471889.583粉煤灰0.1845610.340412

10、.164水泥0.18422441.21451854.725水1585821166冰0.56030-5-31507砂表水1151520.83128石表水1777499机械热150010586.346204.96混凝土出机口温度：10.58根据表2-1、表2-2的计算结果，预冷混凝土拌制采用“骨料风冷（78）+冷水（24）+片冰（-5）”的工艺，按混凝土不同级配选择相应的加冰量，可满足不同的出机口温度要求。混凝土制冷系统主要由拌和楼粗骨料风冷料仓和制冷车间制冷水、制冰生产供应系统以及相配套的氨压机制冷机组、冰库、气力输冰装置等组成。粗骨料的风冷在拌和楼风冷料仓中进行，冷却方式为均为连续分层冷却。粗

11、骨料在拌和楼料仓内预设的配风、回风窗和料仓外侧的送、回风管道以及高效空气冷却器、（轴流风机）形成的冷风闭式循环系统进行冷却，冷风自料仓下部送入，上部回风与骨料自上而下的流动方向相反，保证粗骨料冷却效果。制冷水由立式蒸发器生产，片冰由片冰机生产储存于冰库内，生产预冷混凝土时由气力输送装置送入拌和楼小冰库储存，再由螺旋输送机输送到冰称称量。经对制冷系统热平衡计算后，确定骨料风冷制冷、制冰水装机容量85万kcal/h（标准工况），制片冰制冷装机容量40万kcal/h（标准工况），制冷系统需冷容量为125万kcal/h（标准工况），考虑到冷库输冰器等的需冷量及热功损失，制冷系统总装机容量为150万kc

12、al/h（标准工况）。（4）外加剂车间根据施工强度及外加剂种类要求，需设置4个外加剂配液池。外加剂的输送选用8台25FB-40型防腐泵（其中备用4台）。配制好的外加剂溶液经耐酸泵分别由管路系统送至拌和楼（站），回液装置设置在拌和楼（站）内，外加剂管道采用电动闸阀控制，可实现电控倒池，全自动输送。（5）水处理系统拌和系统高峰期供水日平均需用量：Wc= Qmq /m=450000.2/25=360t/d其中：Qm为混凝土高峰月浇筑强度（m3月）；m每月工作天数，25天计q每立方米混凝土中水用量，取q =0.2t；拌和系统用水从上游100m处水泵站拌抽取金沙江水，经初步沉淀后抽至拌和系统上方布置的两

13、座400m3水池，拌和系统高峰期日用水量为360t，两座400m3水池轮流使用，确保供水能满足拌和系统使用。拌和系统主要生产污水为清洗搅拌仓所产生的废水。按搅拌仓每日清洗两次计算，拌和站搅拌仓清洗每次需水2m3，则拌和站每天清洗产生污水为224 m3；拌和楼搅拌仓每次清洗需水4.5m3（含3个搅拌仓），则每天产生的污水为4.529m3。施工高峰期拌和站与拌和楼同时使用时，每天产生的废水为13m3。为保护金沙江流域生态环境，拌和系统所产生的废水采用循环使用，不排放至金沙江。由于废水重复使用只用作搅拌仓的清洗，不参与混凝土拌制，废水采用二级沉淀处理。一级沉淀采用容积为26m3的沉砂池进行，二级沉淀

14、采用容积为93m3的沉淀池进行，废水循环周期约为9天。废水成分主要为清洗搅拌仓产生的颗粒物，若经沉淀池沉淀后废水不能达到使用要求，投放明矾进行处理，经处理后的废水使用液下污水泵抽至拌和站（楼）进行循环使用。沉砂池的污泥采用装载机进行清理，沉淀池的污泥采用人工进行清理，清理后运至渣场进行堆存处理。（6）胶带机混凝土拌和系统内所有骨料运输均由胶带机完成，骨料由右岸砂石系统地弄皮带供至混凝土拌和系统。拌和系统内设置B1B5胶带机，B1胶带机连接右岸砂石系统地弄皮带，为拌和楼及拌和站共用；B2、B4接至HL120-3F1500LB拌和楼；B3、B5胶带机接至HZS120-1Q3000拌和站。胶带机带速

15、为2.5m/s，B1胶带机宽度为1m，输送量900t/h，B2B4胶带机宽度为0.8m，输送量450t/h。（7）临时骨料受料仓右岸砂石系统地弄皮带为混凝土拌和系统供料前采用自卸车供料，故拌和系统前期设置2个临时中转骨料受料仓。中转料仓下设一条出料胶带机接至B1胶带机，布置2台800800mm电动弧门给料机，其单台给料量可达800t/h，完全满足骨料给料要求。（混凝土拌和系统设计工艺图附图1）。3.混凝土拌和系统布置根据混凝土拌和系统设计原则，拌和系统应尽量布置于交通便利且距离砂石料场较近且地势开阔处，结合鲁地拉水电站整体布置，拌和系统布置于坝址下游右岸1.3km处，与右岸砂石加工系统相邻，拌

16、和系统外侧为右岸下游Y5公路，内侧由于紧靠山体，需对山体进行开挖施工，场地高程1162m。根据混凝土拌和系统的工艺流程，系统内布置拌和楼（HL120-3F1500LB）、拌和站（HZS120-1Q3000）、水泥及粉煤灰储运设施、粗细骨料储运设施、制冷系统（含拌和楼风冷、制冷水、制冰）、外加剂车间、配电设施及水处理设施等，其具体布置见附图2。图2右岸混凝土拌和系统平面布置图4.混凝土拌和系统施工4.1 场地开挖右岸混凝土拌和系统布置于坝址下游右岸1.3km处，外侧为下游低线Y5公路，内侧为山体，为满足拌和系统的场地布置要求，需对场地进行开挖。混凝土拌和系统内侧场地开挖高程为EL11851162

17、m，边坡坡比为1：0.3，采用梯段爆破进行开挖。先修建施工便道至开挖区顶部边线附近，使用手风钻进行开挖，形成平台后采用履带式潜孔钻打孔，离开挖面预留1.5m的保护层，爆破后保护层采用反铲、手风钻进行修整，分23次开挖到EL1162m高程。如开挖下来的石块体积过大或工作面有较大孤石采用解爆进行分解，使用反铲、装载机装渣，20T自卸车运至渣场。对开挖出来的边坡视现场地质情况进行随机支护，并在边坡顶部设置竹条板防止碎石滚落。在开挖施工过程中加强对施工便道的维护清理，保持施工道路的畅通，以保证开挖中机械设备的顺利通行。为保证开挖质量，确保混凝土拌和系统在运行期间的安全，特别需要注意基础开挖爆破的控制，

18、需要根据开挖中的岩石变化情况，及时修正爆破参数，以便达到最佳爆破效果。4.2 土建基础施工为满足拌和系统使用要求，拌和系统场坪浇筑为C20混凝土20cm厚，场内下游靠近Y5公路侧布置办公室一幢，外加剂车间一座，制冷车间一座，沿场地四周布置排水沟及蓝色塑钢网围墙。施工前应先时先进行系统接地扁铁（606mm）的埋设工作，再进行排水沟及胶带机基础、拌和楼（站）基础施工，同时在场地内进行胶带机桁架和1200m3储料罐的制作，金属结构的焊接应满足相关规范要求，基础施工完成后进行房建施工及胶带机、储料罐和拌和楼的安装工作。制冷车间由于制冷设备安装的需要，车间内基础施工完成后需待制冷设备安装完成后才能进行剩

19、余墙体及屋顶的施工。由于制冷车间内存放有液氨，车间外侧设置一紧急泄氨槽并确保泄氨槽内有一定的水存储。基础施工时由于地基开挖不平整，胶带机基础及拌和站基础部分处于松渣位置，部分处于基岩欠挖位置，施工时根据现场实际情况进行优化处理，如加设插筋，增加基础高度等措施。4.3 拌和系统内的设备安装由于1200m3储料罐制作完成后占用场地较大，为便于后续施工的有序进行，先进行储料罐的吊装。储料罐制作时分为两段制作，上下部各一段，吊耳与储料罐罐体电焊焊牢，吊点平均四等分罐体。吊装时采用两台70t汽车吊左右两边一起起吊，每边需承受荷载13t左右，每个吊耳需承受荷载7t左右，吊耳焊缝长度承受拉力1000kg/10mm。拌和楼（站）及胶带机桁架、立柱安装时采用25t汽车吊进行起吊，并用一台16t汽车吊进行辅助吊装。拌和楼（站）及其配套100t储料罐柱体均为钢柱，吊装前应先对基础预埋件进行校核，确保预埋件在混凝土浇筑过程中出现的偏差在允许范围内。吊装前先将设备小件拼装成大件且大件重量控制在汽车吊的起吊范围内，然后从下到上依次吊装、连接加固。由于制冷系统采用液氨制冷，其本身为拌和系统的主要安全隐患，安装时更应严格控制安装质量。安装前应确保制冷设备及其辅助设施安全，避免日