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1、塔带机浇筑大坝混凝土工艺探讨建筑之家(中国三峡总公司)摘要：塔带机浇筑混凝土的突出特点是供抖连续、强度高，并具有仓面布料功能，但也存在预冷混凝土在运输途中温度回升较大、控制不当时较易出现混凝土骨料分离现象等问题。因此，如何确保塔带机浇筑混凝土既高速度，又高质量，是工程施工中必须解决的关键问题。通过三峡二期厂坝工程混凝土施工实践，总结出塔带机浇筑大坝混凝土时在原材料质量控制、仓面配套设备、仓面施工工艺、设计方面的配合及设备管理方面的要点。关键词：塔带机；混凝土浇筑；配合比；配套设备；施工工艺1 概述塔带机是美国罗泰克公司(ROTEC)开发出的大坝混凝土浇筑专用设备，是塔机与皮带机的有机结合。它将
2、混凝土水平运输、垂直运输及仓面布料功能融为一体，具有很强的混凝土浇筑能力。塔带机与混凝土供料线配合使用实现了混凝土从拌和楼到仓面施工的连续、均匀、高效的工厂化作业方式，是目前世界上最先进的大坝混凝土浇筑设备。塔带机及混凝土供料线配备了一系列混凝土输送专用设备，如刮刀、转料斗及下料皮筒等，基本上克服了普通皮带机输送混凝土时存在的骨料分离、灰浆损失等大的缺陷，提高了混凝土输送质量，使其在大坝混凝土浇筑中有了较大发展。中国三峡总公司于1994年率先引进一台罗泰克公司生产的TC2400型塔带机，在三峡右岸一期工程中进行生产性试验，取得了较好效果。在此基础上，三峡二期厂坝工程则采用以6台塔带机为主的混凝
3、土施工方案，截止到2000年6月底，6台塔带机共浇筑混凝土230万m3，很好地发挥了主导施工设备的作用。实际施工中，单台塔带机的最高月浇筑强度达5万m3/月，所浇混凝土质量也满足设计要求，但也反映出预冷混凝土在运输途中温度回升较大、控制不当时较易出现混凝土骨料分离现象等问题，工程施工中针对产生问题的原因采取了一系列措施。2 混凝土原材料与配合比2.1 粗骨料四级配混凝土中特大石的粒径为150mm，部分超径石的粒径达175mm，甚至更大。超径石过多，容易导致混凝土运输过程中骨料分离，而且也会影响到皮带机的正常运行。根据现场生产性试验结果分析，应适当降低特大石比例(将常规比例30%降为20%25%
4、)，严格控制特大石超径比例。2.2 细骨料砂的细度模数过大时，对混凝土和易性及泌水性影响较大，应严格按设计要求控制在2.60.2。砂的含水率要严格控制在6%以内，并尽量减少波动值，以控制混凝土坍落度的稳定性。2.3 粉煤灰级粉煤灰中的微珠在混凝土中起“轴承”作用，可大大提高混凝土的和易性，从而改善了皮带机转接及下料时容易出现的堵料现象。故对塔带机浇筑方案，有条件时应尽量选用级粉煤灰。2.4 混凝土配合比与坍落度对四级配混凝土，除适当降低特大石比例外，还应注意对混凝土中最小胶凝材料用量的控制。胶材偏少时，粗骨料易分离，影响混凝土的和易性。合理选择混凝土坍落度。随着大型振捣臂的普遍采用，一般倾向于
5、选择低坍落度混凝土(13cm)，以有效降低混凝土的单位用水量，但过低的坍落度使混凝土变干，易出现堵料及分离现象。因此，在采用塔带机浇筑混凝土时，以适中的坍落度(57cm)为好。3 仓面配套设备3.1 平仓机一方面，由于塔带机本身具有布料功能，在操作比较熟练时，可以比较均匀地布料，另一方面，塔带机存在一定范围的死区、盲区，这些部位的施工必须配备平仓机。因此，仓面上是否配备平仓机，应根据仓面具体情况和塔带机下料条件确定。一般而言，以下情况应配平仓机，以便较好地控制层厚、较好地改善模板周围粗骨料集中问题：(1)采用皮筒定点下料、平仓机推料的方法浇筑塔带机的死区、盲区时；(2)塔带机操作不熟练，布料不
6、均匀时。而以下情况，原则上不需配备平仓机：仓面较小时。此时仓面上设备已经较多，如再配平仓机，设备间的干扰太大；仓面上布有水平钢筋网时；对仓面上存在的部分骨料分离已采取综合措施解决，效果较好时。这些措施包括：加强塔带机的布料培训、人工分散粗骨料、控制下料工艺、降低混凝土级配、加强振捣等。3.2 振捣设备塔带机浇筑能力强，仓面上必须配备足够的振捣设备，其振捣能力应按浇筑强度的1.52倍配置。针对仓号的具体情况，采用大功率振捣臂(如50850mm，振频70008000次/min，振幅2.8mm)与手持式振捣棒相结合的配套方式。对止水片、止浆片及模板、埋件、廊道周围混凝土，必须有专人负责，并用手持式振
7、捣棒细心振捣，以保证其密实性。3.3 布料机采用布料机接力浇筑塔带机的死区、盲区是一种较好的配套办法，但也有一定的局限性，主要是目前的布料机皮带带宽均偏小，不能浇筑四级配混凝土。一般认为，是否配备布料机，要根据塔带机死区、盲区的大小、分布情况及大坝上下游配备的其它浇筑手段而定。4 仓面施工工艺4.1 下料塔带机采用915m长的皮筒下料，为防止混凝土在这一环节产生分离，应重点控制以下事项：对没有钢筋的仓面，皮筒卸料口应距仓面1.52m，并均匀移动布料，不得堆积过高；布料条带清晰，并有足够宽度；在模板周围布料时，卸料点与模板的距离保持在11.5m，人工分散粗骨料后，再用平仓机或振捣臂将混凝土就位；
8、对布有水平钢筋网的仓面，应优化钢筋布置或调整混凝土分层高度，尽量减少钢筋下的空间；或适当改变钢筋接头方式与施工程序，使皮筒伸到钢筋网下面布料，防止骨料撞击钢筋而产生飞石现象。同时，应尽量将坝体前后块、相邻块高差控制在6m之内，为减小布料皮带与仓面之间的落差创造好的条件。4.2 层间结合实际施工情况表明，塔带机不宜输送砂浆：因砂浆易粘站在转料斗中而产生堵塞，堵塞到一定程度后呈团跌落到仓面上，引起飞溅。现场生产性试验证实，采用“软着陆法”既方便施工，又可保证新老混凝土层间结合质量：对新浇混凝土的第一坯，在大坝迎水面8m范围内采用20cm厚相应标号二级配混凝土、其他部位采用40cm厚相应标号三级配富
9、浆混凝土代替层面砂浆。4.3 浇筑方法塔带机具有连续高强度的混凝土浇筑能力，混凝土浇筑方法必须与此相匹配。对面积不超过500m2的仓号，原则上应采用平铺法，其浇筑强度不得低于100m3/h。此法仓面组织简洁，铺料厚度易于控制，更利于保证质量；对面积较大的仓号，只要条件允许，也尽可能采用平铺法，确有困难而采用台阶法浇筑时，必须采用较大的台阶宽度(46m以上)，台阶层数控制在3层；采用4台阶2m厚的浇筑层时，其混凝土浇筑强度应达到150m3/h左右。否则，台阶过窄，界线不清，铺料层厚难以控制，易产生漏振。4.4 粗骨料集中的处理仓面上必须配34名工人专门分散集中的粗骨料，应特别注意分散止水片、止浆
10、片和模板周围的粗骨料，防止架空。4.5 人工振捣仓面上除配备大功率的振捣臂外，还应专门配备45名振捣工，手持振捣棒进行止水片、止浆片、预埋件和模板周围混凝土的振捣，以保证这些部位混凝土的密实性。4.6 仓面积水的排除仓面积水排除不及时是导致混凝土不密实的重要原因，必须派专人负责此项工作。另外，混凝土收仓时应尽量平整，不留坑、洼，为下一仓的浇筑创造较好条件。4.7 冷却水管的固定冷却水管易受下料的冲击而产生位移、变形甚至折断，故应在混凝土收仓时预埋部分小型埋件，将冷却水管予以固定。5 设计方面的配合5.1 混凝土标号与传统的吊罐浇筑法相比，塔带机浇筑混凝土标号分区较多的仓号难度较大：改变混凝土品
11、种必须短暂中断混凝土供料，而料头、料尾混凝土易产生骨料分离，对混凝土质量不利；皮带机上的混凝土量难以准确估计，易造成下料错误；影响塔带机的浇筑速度。因此，同一仓号应尽量简化混凝土标号，以不超过23种为宜。5.2 混凝土级配对下料困难的部位，应尽量避免使用四级配混凝土，如塔带机死区、盲区、廊道和电梯井等孔洞周围钢筋密集区。对下料特别困难的部位，如设有两排水平钢筋、竖向钢筋的部位，应采用二级配混凝土。5.3 钢筋布置对必须铺设钢筋的部位，在钢筋型式、钢筋间距等方面应充分考虑塔带机皮筒下料的适应性，应预留下料槽口，以便皮筒伸到水平钢筋网下进行布料。为此，设计应在钢筋安装中允许采用一定数量的绑扎接头。
12、6 预冷混凝土在运输途中的温度回升这是一个受到普遍关注的问题。一方面，皮带机输送混凝土的速度快，达4m/s左右，可极大地缩短预冷混凝土暴露在高温环境中的时间，对温控有利；另一方面，摊铺在皮带机上的混凝土层厚很薄，热量倒灌时，容易将其“热透”，对温控很不利。三峡工地实测资料表明，70预冷混凝土在供料线上的温度回升值约10 150m，总回升量460，故如何避免预冷混凝土在皮带机运输途中温度回升值过大，保证预冷效果，显得十分重要。6.1 在皮带机上设置一定的保温设施在皮带机上盖以白色或铝制的防雨遮阳保温罩，不仅可以防止太阳入射引起的温度回升，还可减少滞留在皮带机周围的空气引起的热量对流损失，并排除厂
13、混凝土表面风的对流。值得注意的是，出于对风荷载及结构稳定方面的考虑，不允许在混凝土供料线及塔带机布料皮带上设置全封闭式的保温廊道，这使预冷混凝土的保温受到了一定限制。6.2 加强管理，使皮带上的混凝土尽可能满，勿使料流中断或不连续罗泰克皮带机采用较大的槽角，物料断面基本上是矩形，其混凝土表面积与体积的比值较小，有利于控制热量倒灌，但皮带上摊铺的毕竟是薄层混凝土，易引起热量倒灌，故应加强管理，使混凝土生产正常、连续地进行，从而使皮带上的混凝土层厚尽量厚一些。6.3 高温季节尽量选择低温时段浇筑混凝土利用塔带机入仓强度高的特点，在高温季节尽量利用夜间浇筑，以避开中午高温时段。6.4 进一步降低混凝
14、土出机口温度通过现场试验，实测预冷混凝土在皮带机上的温度回升值，根据此值确定满足混凝土浇筑温度的混凝土出机口温度。这是目前塔带机浇筑预冷混凝土时采取的主要温控措施，效果是肯定的，但有其局限性：当混凝土出机口温度达70时，温度很难继续下调；工程量大时，经济上的代价较高。7 设备管理如前所述，塔带机及其混凝土供料线具有很强的混凝土浇筑能力，但也存在很大风险，主要是塔带机基础埋入坝体之内，且浇筑范围大，仟何一个环节一旦出现故障，都会因相互间支援较差而影响众多仓面的混凝土生产。故必须建立严格的设备日常保养、维护及定期检修制度，使设备能持续、稳定地保持完好状态。7.1 必须严格推行强制性维护、检修制度应
15、针对每种设备的特点，制定相应的定期维护、检修的具体规定，并严格贯彻落实。要特别加强皮带、转料斗、刮刀等关键部件的冲洗与维护，保证混凝土的输送质量。此外，在制订生产计划时，必须为设备维护、检修安排足够的时间。7.2 及时更换易损件刮刀、下料皮筒等零部件损坏后，应及时更换，否则，不仅影响混凝土质量、加剧相关部件的磨损，还会增加非正常停机时间，其负作用相当大。7.3 尽可能提高设备完好率，使混凝土供料连续、均匀混凝土供料连续、均匀时，可有效减少混凝土的骨料分离，减少混凝土温度回升，也便于均衡地组织仓面生产。故一旦开浇混凝土，就要求混凝土生产系统、供料线、塔带机这“一条龙”能正常运行，不出故障。这对设备的维护、保养和检修提出了严格要求，必须精心管理才能达到。7.4 从设备配套和仓面组织上着手，使塔带机浇筑混凝土的小时强度稳定在较高水平当供料充分、各环节配合很好时，塔带机的平均浇筑强度可达200m3/h以上，实际施工中，应采取各种措施，使塔带机的浇筑强度稳定在150m3/h或以上。强度偏低时，一方面使塔带机的生产能力受到制约，另一方面，对混凝土的输送质量也有较大影响：混凝土在下料时易产生骨料分离；只有当混凝土下料强度较高时，混凝土在下料皮筒中因挤满给料而形成局部真空，从而对混凝土下落产生阻滞作用，起到缓降效果。如强度偏低，混凝土在皮筒中
