1、淺談魯地拉水電站右岸混凝土拌和系統設計與施工（中國水利水電第十四工程局有限公司大理分公司 云南大理 671000）摘 要：水利水電工程中混凝土工程涉及電站的整體質量，拌和系統為混凝土施工的質量控制源頭之一，混凝土拌和系統設計及施工是否合理、經濟是在工程中必須考慮的問題。本文簡要介紹了魯地拉水電站右岸混凝土拌和系統的設計與施工，涉及土建、鋼結構、制冷系統等相關設施，其成果可為其他類似工程提供參考。關鍵詞：混凝土拌和系統；設計；施工1.概述魯地拉水電站位于云南省麗江地區永勝縣與大理白族自治州賓川縣交界處的金沙江干流上，為金沙江中游水電規劃8個梯級電站中的第7個梯級，上、下游分別與龍開口和觀音巖兩梯

2、級電站相銜接。工程地處高山峽谷區，壩址上、下游金沙江河段均無通航條件，無航道設施。大理賓川永勝公路從壩址上游通過，壩址距昆明市公路里程415km，距大理市公路里程128km，距賓川縣公路里程約90km。電站總裝機容量為2160MW（6360MW），多年平均發電量99.57億kwh，屬等大（1）型工程，主要建筑物為1級，次要建筑物為3級。右岸混凝土拌和系統布置于壩址下游右岸1.3km處，與右岸砂石加工系統規劃聯合布置，共用成品料堆，旁邊有右岸下游至4號渣場道路（Y5）通過，場地高程1162m。該系統承擔進水口、地下主副廠房、主變室、尾調室、引水洞、尾水隧洞等主體和導流洞等臨建部位109.2萬m3

3、常態混凝土的供應任務。系統混凝土高峰月澆筑強度4.5萬m3，月平均澆筑強度1.5萬m3，溫控季節預冷混凝土月澆筑強度2萬m3，出機口溫度要求11。2.混凝土拌和系統設計2.1 拌和系統設計原則混凝土拌和系統設計主要根據水利水電工程混凝土生產系統設計導則（DL/T5096-1999）和招標文件相關內容，盡量布置于交通便利且距離砂石料場較近的地勢開闊處。由于混凝土拌和系統要求必須同時滿足常態混凝土和預冷混凝土生產的需要，系統主要設施應包括：拌和樓、拌和站、水泥及粉煤灰儲運設施、粗細骨料儲運設施、制冷系統（含拌和樓風冷、制冷水、制冰）、外加劑車間、配電設施及水處理系統等設施（其工藝流程見下頁圖1）。

4、2.2 混凝土拌和系統設計（1）拌和設備本系統設計按混凝土高峰月澆筑強度4.5萬m3，溫控季節預冷混凝土高峰月澆筑強度2萬m3，出機口溫度11，每日兩班生產的要求進行計算，則常溫常態混凝土小時生產能力為：Qh= QmKhMN450001.52520135m3h；預冷常態混凝土小時生產能力為：Qh= QmKhMN200001.5252060m3h，上式中：Qh混凝土小時生產能力 m3hQm混凝土月澆筑強度 m3MM混凝土廠月工作天數取M25天N混凝土廠每天工作小時數取N20小時（兩班制）K不均衡系數 取K1.5考慮本系統所生產混凝土大部分為地下工程混凝土以及本工程骨料巖性為正長巖等特點，攪拌主機

5、一座選用強制式主機，不帶預冷，以生產二級配和一級配常溫混凝土為主，更利于保證混凝土拌合的質量；一座選用自落式，帶預冷，以生產三級配常溫、三級配和二級配預冷混凝土圖1 拌和系統工藝流程圖為主，可以降低生產成本。結合工程造價及其它因素，最終選定設備為： 一座強制式混凝土拌和樓和一座自落式拌和站，型號分別為HL120-3F1500LB和HZS120-1Q3000，前者銘牌生產能力為240 m3h，預冷混凝土生產能力為70 m3h，滿足混凝土生產強度要求。（2）水泥及粉煤灰儲料罐水泥、粉煤灰主要考慮為散裝料，配備儲料罐儲存。 水泥儲存能力計算高峰期水泥日平均需用量：Rc= Qmq /m=450000.

6、2/25=360t/d其中：Qm為混凝土高峰月澆筑強度（m3月）；m每月工作天數，25天計q每立方米混凝土中水泥用量，考慮到此系統以生產常態混凝土為主，取q =0.2t；考慮到水泥是公路散裝運輸，工地交通不是很便利，水泥按7天儲量計算：Rc7=7Rc=2520t配1200m3水泥罐2座，儲量為4320t，加上拌和樓（站）的4個100t罐，總計儲量為4720t，滿足混凝土高峰期澆筑13天的用量。 粉煤灰儲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天儲量計算：Rf7=7Rf=756t配1200m3粉煤灰罐1座，儲量為1920t，加上拌和

7、樓（站）的2個100t罐，總計儲量為2120t，滿足混凝土高峰期澆筑19天的用量。在膠凝材料罐布置平臺內設80t地衡對散裝水泥、摻和料計量。計量后的水泥、摻和料在水泥摻和料罐旁將水泥摻和料氣送入罐（散裝水泥罐車卸裝氣源為罐車自帶）。配置GSB型低壓連續氣力輸送泵5臺和羅茨風機3 臺，用于將水泥和摻和料由1200m3罐輸送至拌和樓（站）100t小罐。該連續氣力輸送泵結構簡單、運行可靠、系統造價和運行費用低、自動化程度高。由于輸送氣源壓力較低，因此氣源選用羅茨風機，不需設立凈化系統。（3）制冷系統根據招標文件要求以及混凝土自然拌和出機口溫度（最高6月28.6），夏季自然拌和出機口溫度均高于預冷混凝

8、土11的設計出機口溫度，必須采取預冷措施才能達到預冷生產混凝土的要求。取以下參數作為熱平衡及混凝土出機口溫度控制計算的基本數據：壩址6月份平均溫度：27.5 壩址月平均最高水溫：20.8風冷骨料入拌溫度：78 冰水入拌溫度：24片冰入拌溫度：-3-5 出機口混凝土溫度：11考慮砂含水率3%，骨料含水率0.5%時各級配實際用冰量為：三級配混凝土加冰量：50.0kg二級配混凝土加冰量：60.0kg具體計算參數及結果見表-和-。表2-1 混凝土系統三級配預冷混凝土出機口溫度計算表序號名稱比熱kcal/kg。物料重量kg比熱重量kcal/平均溫度熱量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機械熱150010601.226395.27混凝土出機口溫度：10.63表2-2 混凝土系統二級配預冷混凝土出機口溫度計算表序號名稱比熱kcal/kg。物料重量kg比熱重量kcal/平均溫度熱量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機械熱150010586.346204.96混凝土出機口溫度：10.58根據表2-1、表2-2的計算結果，預冷混凝土拌制采用“骨料風冷（78）+冷水（24）+片冰（-5）”的工藝，按混凝土不同級配選擇相應的加冰量，可滿足不同的出機口溫度要求。混凝土制冷系統主要由拌和樓粗骨料風冷料倉和制冷車間制冷水、制冰生產供應系統以及相配套的氨壓機制冷機組、冰庫、氣力輸冰裝置等組成。粗骨料的風冷在拌和樓風冷料倉中進行，冷卻方式為均為連續分層冷卻。粗

11、骨料在拌和樓料倉內預設的配風、回風窗和料倉外側的送、回風管道以及高效空氣冷卻器、（軸流風機）形成的冷風閉式循環系統進行冷卻，冷風自料倉下部送入，上部回風與骨料自上而下的流動方向相反，保證粗骨料冷卻效果。制冷水由立式蒸發器生產，片冰由片冰機生產儲存于冰庫內，生產預冷混凝土時由氣力輸送裝置送入拌和樓小冰庫儲存，再由螺旋輸送機輸送到冰稱稱量。經對制冷系統熱平衡計算后，確定骨料風冷制冷、制冰水裝機容量85萬kcal/h（標準工況），制片冰制冷裝機容量40萬kcal/h（標準工況），制冷系統需冷容量為125萬kcal/h（標準工況），考慮到冷庫輸冰器等的需冷量及熱功損失，制冷系統總裝機容量為150萬kc

12、al/h（標準工況）。（4）外加劑車間根據施工強度及外加劑種類要求，需設置4個外加劑配液池。外加劑的輸送選用8臺25FB-40型防腐泵（其中備用4臺）。配制好的外加劑溶液經耐酸泵分別由管路系統送至拌和樓（站），回液裝置設置在拌和樓（站）內，外加劑管道采用電動閘閥控制，可實現電控倒池，全自動輸送。（5）水處理系統拌和系統高峰期供水日平均需用量：Wc= Qmq /m=450000.2/25=360t/d其中：Qm為混凝土高峰月澆筑強度（m3月）；m每月工作天數，25天計q每立方米混凝土中水用量，取q =0.2t；拌和系統用水從上游100m處水泵站拌抽取金沙江水，經初步沉淀后抽至拌和系統上方布置的兩

13、座400m3水池，拌和系統高峰期日用水量為360t，兩座400m3水池輪流使用，確保供水能滿足拌和系統使用。拌和系統主要生產污水為清洗攪拌倉所產生的廢水。按攪拌倉每日清洗兩次計算，拌和站攪拌倉清洗每次需水2m3，則拌和站每天清洗產生污水為224 m3；拌和樓攪拌倉每次清洗需水4.5m3（含3個攪拌倉），則每天產生的污水為4.529m3。施工高峰期拌和站與拌和樓同時使用時，每天產生的廢水為13m3。為保護金沙江流域生態環境，拌和系統所產生的廢水采用循環使用，不排放至金沙江。由于廢水重復使用只用作攪拌倉的清洗，不參與混凝土拌制，廢水采用二級沉淀處理。一級沉淀采用容積為26m3的沉砂池進行，二級沉淀

14、采用容積為93m3的沉淀池進行，廢水循環周期約為9天。廢水成分主要為清洗攪拌倉產生的顆粒物，若經沉淀池沉淀后廢水不能達到使用要求，投放明礬進行處理，經處理后的廢水使用液下污水泵抽至拌和站（樓）進行循環使用。沉砂池的污泥采用裝載機進行清理，沉淀池的污泥采用人工進行清理，清理后運至渣場進行堆存處理。（6）膠帶機混凝土拌和系統內所有骨料運輸均由膠帶機完成，骨料由右岸砂石系統地弄皮帶供至混凝土拌和系統。拌和系統內設置B1B5膠帶機，B1膠帶機連接右岸砂石系統地弄皮帶，為拌和樓及拌和站共用；B2、B4接至HL120-3F1500LB拌和樓；B3、B5膠帶機接至HZS120-1Q3000拌和站。膠帶機帶速

15、為2.5m/s，B1膠帶機寬度為1m，輸送量900t/h，B2B4膠帶機寬度為0.8m，輸送量450t/h。（7）臨時骨料受料倉右岸砂石系統地弄皮帶為混凝土拌和系統供料前采用自卸車供料，故拌和系統前期設置2個臨時中轉骨料受料倉。中轉料倉下設一條出料膠帶機接至B1膠帶機，布置2臺800800mm電動弧門給料機，其單臺給料量可達800t/h，完全滿足骨料給料要求。（混凝土拌和系統設計工藝圖附圖1）。3.混凝土拌和系統布置根據混凝土拌和系統設計原則，拌和系統應盡量布置于交通便利且距離砂石料場較近且地勢開闊處，結合魯地拉水電站整體布置，拌和系統布置于壩址下游右岸1.3km處，與右岸砂石加工系統相鄰，拌

16、和系統外側為右岸下游Y5公路，內側由于緊靠山體，需對山體進行開挖施工，場地高程1162m。根據混凝土拌和系統的工藝流程，系統內布置拌和樓（HL120-3F1500LB）、拌和站（HZS120-1Q3000）、水泥及粉煤灰儲運設施、粗細骨料儲運設施、制冷系統（含拌和樓風冷、制冷水、制冰）、外加劑車間、配電設施及水處理設施等，其具體布置見附圖2。圖2右岸混凝土拌和系統平面布置圖4.混凝土拌和系統施工4.1 場地開挖右岸混凝土拌和系統布置于壩址下游右岸1.3km處，外側為下游低線Y5公路，內側為山體，為滿足拌和系統的場地布置要求，需對場地進行開挖。混凝土拌和系統內側場地開挖高程為EL11851162

17、m，邊坡坡比為1：0.3，采用梯段爆破進行開挖。先修建施工便道至開挖區頂部邊線附近，使用手風鉆進行開挖，形成平臺后采用履帶式潛孔鉆打孔，離開挖面預留1.5m的保護層，爆破后保護層采用反鏟、手風鉆進行修整，分23次開挖到EL1162m高程。如開挖下來的石塊體積過大或工作面有較大孤石采用解爆進行分解，使用反鏟、裝載機裝渣，20T自卸車運至渣場。對開挖出來的邊坡視現場地質情況進行隨機支護，并在邊坡頂部設置竹條板防止碎石滾落。在開挖施工過程中加強對施工便道的維護清理，保持施工道路的暢通，以保證開挖中機械設備的順利通行。為保證開挖質量，確保混凝土拌和系統在運行期間的安全，特別需要注意基礎開挖爆破的控制，

18、需要根據開挖中的巖石變化情況，及時修正爆破參數，以便達到最佳爆破效果。4.2 土建基礎施工為滿足拌和系統使用要求，拌和系統場坪澆筑為C20混凝土20cm厚，場內下游靠近Y5公路側布置辦公室一幢，外加劑車間一座，制冷車間一座，沿場地四周布置排水溝及藍色塑鋼網圍墻。施工前應先時先進行系統接地扁鐵（606mm）的埋設工作，再進行排水溝及膠帶機基礎、拌和樓（站）基礎施工，同時在場地內進行膠帶機桁架和1200m3儲料罐的制作，金屬結構的焊接應滿足相關規范要求，基礎施工完成后進行房建施工及膠帶機、儲料罐和拌和樓的安裝工作。制冷車間由于制冷設備安裝的需要，車間內基礎施工完成后需待制冷設備安裝完成后才能進行剩

19、余墻體及屋頂的施工。由于制冷車間內存放有液氨，車間外側設置一緊急泄氨槽并確保泄氨槽內有一定的水存儲。基礎施工時由于地基開挖不平整，膠帶機基礎及拌和站基礎部分處于松渣位置，部分處于基巖欠挖位置，施工時根據現場實際情況進行優化處理，如加設插筋，增加基礎高度等措施。4.3 拌和系統內的設備安裝由于1200m3儲料罐制作完成后占用場地較大，為便于后續施工的有序進行，先進行儲料罐的吊裝。儲料罐制作時分為兩段制作，上下部各一段，吊耳與儲料罐罐體電焊焊牢，吊點平均四等分罐體。吊裝時采用兩臺70t汽車吊左右兩邊一起起吊，每邊需承受荷載13t左右，每個吊耳需承受荷載7t左右，吊耳焊縫長度承受拉力1000kg/10mm。拌和樓（站）及膠帶機桁架、立柱安裝時采用25t汽車吊進行起吊，并用一臺16t汽車吊進行輔助吊裝。拌和樓（站）及其配套100t儲料罐柱體均為鋼柱，吊裝前應先對基礎預埋件進行校核，確保預埋件在混凝土澆筑過程中出現的偏差在允許范圍內。吊裝前先將設備小件拼裝成大件且大件重量控制在汽車吊的起吊范圍內，然后從下到上依次吊裝、連接加固。由于制冷系統采用液氨制冷，其本身為拌和系統的主要安全隱患，安裝時更應嚴格控制安裝質量。安裝前應確保制冷設備及其輔助設施安全，避免日