水工混凝土输水箱涵一体化施工技术工法

'水工混凝土输水箱涵一体化施工技术工法刘治峰郭永为刘斌(河北省水利工程局石家庄050021)【摘要】水工混凝土输水箱涵一体化施工技术工法，将混凝土各个环节的分散施工形成一条具有现代化水平的混凝土流水作业生产线，减少中间诸多不利环节，将混凝土原材料供应，混凝土拌制、运输、浇筑等环节有机结合，组成一个系统整体，克服了传统混凝土浇筑施工缺乏连续性的弊端，避免了混凝土浇筑过程中易老化、坍落度损失、强度无保证等现象的发生，减少了安全、质量隐患，有效保证了浇筑强度和工程质量。工法同时结合应用实例进行效果分析，经济效益和社会效益明显。【关键词】水工混凝土输水箱涵一体化工法特点工艺流程1概述时间及装载机、混凝土搅拌车、塔吊等机械故障对施工的2005年8月河北省水利工程局自行研制成功水工混困扰，经济上也减少了此部分机械购置费用。凝土一体化连续施工系统，2007年经国家知识产权局认2．2主要技术创新点定为发明专利，专利号：ZL200510048195．8。系统装置现场布置紧凑合理，将单机产能优化集合，该系统是集混凝土原材料称量、投料、搅拌设备于一形成一条具有现代化水平的流水作业生产线。本发明的体具有地面双平行轨道、带有混凝土输送机的行走式起重大型混凝土工程一体化连续施工系统装置，包括混凝土原机系统的大型混凝土工程一体化连续施工系统装置。材料称量、投料和搅拌设备及行走式砌筑布料机，其特征在于具有混凝土过渡输送机与主带机，混凝土搅拌设备与2工法特点混凝土过渡输送机相连，混凝土过渡输送机与主带机相2．1工法特点连，主带机的输送带上设有多个转料口，上述行走式起重工法在“大型混凝土工程一体化连续施工系统装置”布料机为带有混凝土输送机的行走式起重布料机，上述转专利技术的基础上，结合工程实例进行系统配置，将物流料口与行走式起重布料机上的混凝土输送机相连，行走式供应原材料、混凝土生产、混凝土拌和、运输和浇筑仓内的起重布料机上的混凝土输送机设有多个布料口，混凝土从布料机等环节有机组合，实现混凝土工厂化生产，保证了搅拌设备输出经输送带进入自行式布料机，可将混凝土混凝土箱涵整体施工质量。与传统的施工工艺相比，有下输送到任何建筑部位，从而实现大体积}昆凝土的一体化列特点：连续施工。a．免除了装载机给混凝土拌和系统供料的装卸而代3适用范围之以地垄自动取料。b．免除了多台混凝土搅拌车装运混凝土而代之以斜本工法属于水利建筑工程施工技术。可广泛应用于人工水道、桥梁、涵洞、水坝等大型水工混凝土工程施工。带机和主带机以1．6m／s速度向浇筑仓面输送混凝土。c．免除了塔吊装罐做垂直和水平运输混凝土的布料4工艺原理模式而代之以起重布料机的运行布料，其施工连续性是传4．1工艺设计思想统混凝土施工模式所没有的。a．一个可控的具有足够生产能力的混凝土自动化生d．施工过程中避免了装车、卸车和装罐、卸罐耽搁的产系统。·19· ■水利建设与管理2011年·第10期b．一个能将混凝土拌和楼生产的拌和物输送至仓面该装置分别由行走式起重布料机(主机)和行走式辅布料的连接装置。助输送机(副机)两个独立单元组成，副机与主皮带有效C．一个行走式集混凝土布料和钢筋、模板吊装于一对接，主机与副机对接，主机、副机均为行走式装置，可同体的施工装置。形成从原材料集料、下料、投料、搅拌、混向移动，也可相向移动。主、副机的行走轨道与主皮带机凝土输送入仓、布料浇筑各个环节有效对接的系统，各个的输送线路呈平行布置，以适应弯道输送的需要。混凝土环节的配合由计算机监控运行。拌和物通过以上三个子系统输送至布料机，再由布料机分4．2工艺原理布到仓面的任何一个部位。非浇筑混凝土时，可以利用该a．料仓子系统。为保证混凝土原材料的优质及时供机的起重功能吊装钢筋、模板等物料入仓进行作业。该系应，料仓系统分设大、中、小石、砂料4个分料仓，整个料仓统装置可沿施工基坑内架设的轨道，平行于施工轴线任意由遮阳、防雨棚覆盖。仓面以下设有地垄，由计算机控制移动，可覆盖整个作业面，与国外类似设备塔带机相比，不自动下料，并将各种原材料按配合比要求输送至拌和楼。仅增加了仓面延伸作业和吊装功能，而且大大节省了b．拌和楼自动投料、自动称量子系统。通过计算机投资。控制使各种原材料的称量误差控制在规范以内。4．3控制电路及系统连接C．混凝土输送子系统。建立一条由出机口皮带、过上述一体化系统装置通过分段控制电路来控制，并通渡斜皮带和与施工轴线平行的主皮带子系统。三部分皮过有机组合形成联合运行系统，将混凝土输送到建筑物仓带的有机连接可将混凝土输送到预定位置，并可完全替代面的任何部位。多台混凝土搅拌车的往返运输，省去了施工道路、车辆维5施工工艺流程及操作要点修，抑制了运输造成的扬尘，减少尾气排放，做到安全、文5．1施工工艺流程明、环保施工。工艺流程为：料仓一地垄一拌和站一过渡皮带一主皮d．一台集起重布料为一体的施工装置，主体结构为h带一行走式副机一行走式起重布料机主机一}昆凝土人仓。形。见图1。混凝土箱涵一体化施工系统见下页图2。行走式起重机行走式布料机5．2操作要点a．考察优选砂石料、水泥、粉煤灰及钢材原料，招标选择原材料供应商；建立储存料仓遮阳棚并实现地垄取料，有效降低骨料温度。地垄内安装砂、石料自动称量系统和有计算机控制的取料口门，向搅拌机输送骨料。b．选择具备微机控制、电子称量和投料搅拌、地垄取料和胶带机输送供料功能的强制式拌和系统拌制混凝土。C．胶带输送机运送混凝土。机架两侧设置竖向转轴，进料口附近安装集料槽，两条胶带输送机之间设挡板或漏斗。d．起重布料机布料运输混凝土熟料。布料机分料口数量和位置根据浇筑需要设置。各个分料口经吊筒将混凝土连续快速分布到各个部位。e．施工运行及维护：④混凝土浇筑期间加强设备维护和保养。皮带机驱图1起重布料一体装置动滚筒定期换油；·20· 刘治峰等／水工混凝土输水箱涵一体化施工技术工法图2混凝土箱涵一体化施工系统⑥混凝土浇筑前，对混凝土物流系统、混凝土浇筑供币，对比结果节约了632．45万元临时工程费。混凝土入仓料系统、浇筑人仓运输系统设备、系统机械、电气配件及电速度快，达到了75～85m／h，最大限度地缩短了混凝土在缆进行全面检查；空气中的暴露时间，使浇筑的混凝土质量大大提高。@注意观察布料机运行状态及现场施工情况，确保6材料与设备系统运行正常；输水箱涵混凝土一体化施工技术工法，所用材料均为⑧开机时皮带上应无任何障碍物。停机时需把皮带常用的建筑材料。修建地垄使用红机砖，修建混凝土原材上混凝土卸干。故障停机时要采用人工及时清理混凝土。料的遮阳防雨棚使用碳钢钢管及型钢，制作布料机、支腿清扫器要专人随时清理，皮带偏移及时调整；及吊车梁使用碳钢钢管及型钢。⑥正常布料要均匀，控制胶带机的运行速度在允许工法需要配备的设备为：计算机、强制式混凝土拌和范围内。为防止胶带运行“跑偏”，机架两侧应设置竖向站(具备微机控制、电子称量和投料搅拌、地垄取料和胶带转轴，进料口附近还应安装集料槽，使混凝土顺利送出；机输送供料功能)、电气控制系统、电动机、螺旋输送机、胶①依靠缓降串简实现混凝土垂直运输。串通依箱涵带输送机、起重布料机、测量仪器。浇筑部位的不同分别设置。7质量控制f．劳动力组合。输水箱涵混凝土施工过程中，作业人工法技术实施中要加强混凝土组成材料的计量，混凝员经过培训合格后上岗。人员要职责分明、各负其责、协土拌和物的搅拌、运输、入仓、布料等的质量控制，严格按调工作并且相对固定。将作业组主要岗位及职责绘制成照《水工混凝土施工规范》组织施工。标识牌悬挂。8安全控制g．节能减排：开工前，向全员进行安全技术交底，针对工程特点和⑧节省劳动力。传统的混凝土施工方式，从原材料危险点进行危险源辨识，制定防范措施、应急避难和急救供应、称量、投料、拌和，混凝土成品料运输、人仓到布料浇措施。配备相应防护用品。筑混凝土等环节，每班大约需要劳动力25人；采用一体化布料、运输等操作人员应经培训合格后持证上岗，严施工技术，相同工况，现场混凝土浇注仅需要6人即可完格按照设备操作说明操作。混凝土布料时应有专人指挥，成。比传统方式节省人力l9人，节约76％；上下协调，避免安全事故的发生。⑥减少混凝土成品料的损耗。传统施工方式，混凝认真做好机械设备的保养和维护。土从原材料运输到成品料人仓，各个施工环节损耗率较高，总体}昆凝土损耗率约为5％～8％。如果施工条件较9环保措施差，混凝土损耗率能达到10％。采用一体化施工技术工施工中产生的少量废弃物，如混凝土废料、机械设备法施工，经工程应用实例比较，相同工况条件，混凝土损耗保养的废机油等，按有关环保要求处理，防止污染环境。率仅为2％左右，大大节约施工材料；拌和站、布料机等机械设备冲洗废水汇集到集水坑后@降低机械成本，提高浇筑速度。以古运河枢纽为经过滤、沉淀处理后，达标排放。例，按传统施工方法，需投入763．45万元，用于搅拌车和塔对拌和站的粉尘、噪声污染制定措施，降低对周围环吊购；改用一体化连续施工技术装置，仅投人131万元人民境的影响。·21· ■水利建设与管理2011年·第10期l0效益分析11．2工程实例二：天津干线天津市2段工程a．工程概况。南水北调中线一期工程天津干线天津a．工法首先应用在古运河枢纽工程中。采用水工混市2段工程位于天津境内，其中输水箱涵段长3．986km，凝土箱涵一体化施工技术，从2005年5月开始进行管身为2孔3．6m×3．6m钢筋混凝土箱涵，混凝土强度等级为混凝土浇筑至2007年4月底，古运河枢纽工程浇筑混凝C30W6F150。箱涵混凝土6．5万m。箱涵每节平面尺寸土5万ITI，拌和系统生产能力和人仓能力均达到80m／h15m×8．75m(长×宽)，基坑最大深度9．5Ill。单节最大混以上，节约资金共762．45万元。凝土方量263m。b．自2005年5月以来，在我局承建的南水北调京石采用水工混凝土输水箱涵一体化施工技术工法组织段应急供水工程古运河枢纽项目、天津干线天津市2段工箱涵混凝土施工。2009年3月现场组装调试完成并投入程、天津干线保定市1段工程¨2_5施工标等工程中实使用。经过一个施工期箱涵混凝土浇筑作业，于2010年5际应用，混凝土箱涵施工质量满足设计及相关规范要求。月顺利完成天津干线天津市2段工程箱涵混凝土浇筑施共节约和增加经济效益达1543．22万元，经济效益显著。工任务。共完成箱涵混凝土浇筑65000m。大大提高了C．采用水工混凝土输水箱涵一体化施工技术工法组混凝土施工效率和混凝土浇筑质量。保证了施工期安全。织混凝土施工，有效解决了混凝土生产、运输和布料浇筑b．应用效果。天津市2段工程采用了工法中的大型的连续性，使分散作业的工艺流程，集合形成具有现代化混凝土工程一体化连续施工系统，初步计算，按传统的施水平一条龙式的流水作业施工生产线。实现了大体积混工模式需投入438．89万元用于搅拌车、输送泵等购置，改凝土浇筑安全、环保、高效、节能、优质的特性，实现了大体用一体化连续施工系统，仅需投入116万元，对比节约了积混凝土浇筑的时效控制、强度控制和质量控制。符合国322．89万元临时工程费。实践证明：一体化连续施工装家产业政策。而且临时工程费用投入仅为传统模式临时置实现了高速输送混凝土入仓，达到75～85m／h，最大限工程费的1／6，运行费用低廉，为水工混凝土箱涵施工提度地缩短了}昆凝土在空气中的暴露时间，加快了混凝土人供了成熟的系统装置，是一项技术、经济和社会效益十分仓和浇筑速度，大大提高了混凝土的浇筑质量，为后续土显著、具有广阔应用前景的创新技术。其实施应用，将为方回填施工及时提供了工作面。有效降低了基坑降排水国家和社会带来重大的经济效益和社会效益。对大体积作业时间，减少降排水施工措施费用100万元，提高了工输水箱涵混凝土浇筑有极高的应用价值。程经济效益。1l工程实例11．3工程实例三：南水北调中线天津干线保定市1段工l1．1工程实例一：古运河枢纽项目(S1标)程TJ2—5施工标a．工程概况。古运河枢纽工程位于石家庄市郊区，a．工程概况。南水北调中线一期工程天津干线保定距市中心7km。枢纽工程包括渠道、古运河暗渠和田庄分市1段工程TJ2—5施工标主体建筑物输水箱涵长水闸。古运河暗渠总长565m，洞身过水断面为三孔一联6．87km，为3孔4．4m×4．4mC30现浇有压输水混凝土结拱涵结构，单孔过水断面6．6m×8．2m(宽×高)。混凝土构，箱涵标准单节长度为15m。单节最大断面平面尺寸浇筑7．61万m，钢筋制安6439t。工程投资1．183亿元。15m×15．8m(长×宽)，箱涵最大埋深5．8m。单节最大混b．施工情况。古运河枢纽使用工法中的一体化连续凝土方量540．42m。单节最大钢筋量39．226t。施工系统及浅埋暗挖施工技术，完成了穿石太高速公路段b．应用效果。采用了水工混凝土输水箱涵一体化施拱涵施工及565m运河暗渠施工。自2005年5月开始进行工技术工法施工，2010年3月一2011年3月，共浇筑箱涵管身混凝土浇筑至2007年4月底，浇筑混凝土5．35万rn3，混凝土14万m，高峰浇筑强度达到1060m／天，节约拌和系统生产能力和入仓能力均达到80m。／h，混凝土经341．88万元临时工程费，浇筑速度比计划提高了1．3倍，3—4min运输即可入仓，胶带机速度达1．4rn／s，布料机行走大大缩短了仓面层间的布料时间，入仓混凝土各项指标符速度达到10m／min，运行稳定、可靠，未发现任何安全或机合现行规范要求。已完单元工程质量评定合格率和优良械故障，已完工程单元质量评定合格率100％，优良率100％。率均为100％，施工期安全无事故。·22·'