高空移动式皮带机在大坝闸墩混凝土浇筑中的成功应用.docx
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高空移动式皮带机在大坝闸墩混凝土浇筑中的成功应用
高空移动式皮带机在大坝闸墩混凝土浇筑中的成功应用
【摘要】移动式皮带机混凝土运输系统构造简单,适用于混凝土无法通过自卸车或搅拌罐车直接运输到施工面、入仓手段受限制、混凝土入仓强度中下的特殊施工情况。
观音岩工程项目部在右岸大坝C2标溢流表孔闸墩工程中,通过架设高空移动式皮带机混凝土输送系统,安全运行,实现了闸墩混凝土的无死角全覆盖灵活布料,满足了工程施工进度要求,保证了施工质量,取得了良好的经济效益。
【关键词】高空移动式皮带机;溢流表孔闸墩;灵活布料
1、高空移动式皮带机作为闸墩混凝土入仓手段的可行性研究
武警水电部队三支队观音岩工程项目部承建观音岩水电站右岸C2标大坝24#-35#坝段的施工。
为了加快28#-31#坝段溢流表孔5个闸墩常态区的施工进度,确保进度目标的实现,项目部通过充分讨论研究,采取泵送方案行不通,再安装大型塔机没有足够的工作空间,只有采取架设皮带机系统才是解决的出路所在。
决定另辟28#-31#坝段闸敦常态区的入仓通道,从坝顶公路旁的空旷地段EL1092平台→堆石坝区→溢流表孔5个闸敦部位架设皮带机,并且在溢流表孔5个闸敦施工区域内架设可以前后左右四个方向移动的皮带机,实现灵活布料。
另外分别利用31#坝段坝后及28#坝段坝后原来安装的2台TC6020塔机,承担1-4#表孔5个闸敦施工的模板吊装、钢筋吊装及皮带机维修等任务,这样就能把28#-31#坝段溢流表孔5#-9#闸敦的常态区的施工独立解放出来,不受其他施工区的施工干扰,为该区施工区域进度的可控性奠定了坚实的基础。
皮带机系统整体布置规划如图1所示,整个皮带机系统共4段,1#-3#皮带机为固定式,4#皮带机为移动式。
皮带机输送量按200方/小时设计,每个闸敦工作面尺寸40M(长)*5.5M(宽)*3M(高),每仓混凝土浇筑量700方左右,5个闸敦采取循环备仓,循环浇筑的模式,浇筑方向从下游向上游模式进行,完全能满足施工进度要求。
2、系统组成、安装提升的细节考虑
2.1、系统组成
确定皮带机架设整体轴线走向、各立柱的中心点位置、每个立柱的架设高度、相邻皮带段的连接方位、相邻立柱的中心距离、各段皮带机的仰角控制、安装提升是施工的关键。
设计人员与测量技术人员经对现场地形地貌的周密考察及分析计算,对现场各个皮带机拟安装立柱的位置进行了逐一实地测量、调整,提供了皮带机受料斗地点、各立柱安装的准确位置、各立柱安装的高度数据等,为立柱的制作安装提供了重要的参考数据。
该皮带机系统总共4段组成,总长约325米,其中供料固定式皮带三段(1#-3#皮带机),移动式布料皮带一段(4#皮带机),1#皮带机118米,仰角10°,2#皮带机90米,仰角10°,3#皮带机81米,水平安装,4#皮带机38米,水平安装。
在闸敦施工区合适范围内架设两排约19米高的高空平行轨道,为4#皮带机提供移动轨道。
架设后的皮带机实物图如下:
2.2、系统提升
分两次提升皮带机,第一次安装高程从EL1109-EL1126,皮带机立柱架设高度范围为14.7m-31.5m(以各立柱预埋基础面顶部为参照面),第二次从EL1126-EL1141高程,皮带机立柱架设高度范围为14.7m-31.5m,提升时利用仓面安装的2台TC6020塔机或坝顶30吨缆机吊装。
重点考虑的是要避免皮带机和建筑物(例如塔机)之间的互相影响,确保皮带机安装位置不影响塔机等设备的正常施工,同时应考虑闸敦体型的变化,使皮带机始终处于混凝土浇筑仓面之内,不能因为闸敦上升和体型的变化而使皮带机处于坝体之外,失去皮带机系统对5个闸敦系统混凝土输送的应有覆盖功能。
3、系统的移动布料功能
1#-3#皮带机为固定式皮带输送机,闸敦浇筑的布料主要靠4#皮带机实现。
在3#皮带机与4#皮带机上分别设有移动式分料小车,3#皮带机移动小车主要实现把来自1#-3#皮带机的混凝土成90?
方向输送给4#皮带机的功能,4#皮带机移动分料小车主要实现把混凝土灵活分布到5个闸敦施工区内任何一个下料点的功能。
移动小车由2套正反转小型减速机构滚轮系统(低转速电机、滚轮减速机构)组成,由滚轮在皮带机桁架上边两侧的角铁轨道上走动,可以在皮带机桁架上前进、后退,移动速度为0.05米/秒.移动小车设有防止侧翻的锁紧装置,保证移动小车可以安全沿皮带机桁架上边缘的角铁轨道面直线移动,但不会向侧面侧翻。
4#皮带机是移动式皮带,利用2套同步正反转滚轮系统(低转速电机、槽式滚轮减速机构组成)牢固连接在4#皮带机桁架下面,由槽式滚轮在高空的两排工字钢轨道上面实现前进、后退的移动功能,移动速度为0.02米/秒。
系统工作时,先把4#移动皮带机从高空轨道上沿垂直水流方向移动到需要施工的闸敦的位置,再利用4#移动皮带机上自身的移动分料小车,沿上下游方向移动,移动到闸敦的具体下料点,下料耐磨橡皮筒固定在移动小车上,随着小车一同移动到适当的下料点。
同时3#供料皮带机的移动小车出料口也要与4#移动皮带机的接料口提前对接好,这样就能实现混凝土从受料斗→1#皮带机→2#皮带机→3#皮带机→4#皮带机→闸敦任何位置的顺序下料。
系统工作原理见图5、图6(皮带机布料工作原理示意图)。
4、钢结构部件的制作安装
4.1、立柱的制作安装
立柱基础断面尺寸为1.22m×2.44m,采用材质为Q325,规格¢127*6的无缝钢管焊接。
在施工前期的准备工作中对立柱的加工全部完成,在制作场下料制作,每节立柱高度为6m,运到安装现场拼装连接。
立柱在浇筑碾压混凝土或常态混凝土时埋设基础节,埋设位置依据现场测量放样确定,预埋深度1.5m,宽度在立柱底座的基础上每边加宽0.5m,外露长度0.5m以便于基础节和上部连接为宜。
埋设工作完成后,待混凝土达到一定强度,即进行每段立柱连接焊接,施工中采用吊车或塔吊合吊装。
每一根立柱连接至顶部高程时,都对高程进行测量控制,以保证立柱的架设符合设计要求。
皮带机立柱之间的中心距离,控制在18m左右.以保证钢结构系统的稳定性。
4.2、皮带机桁架、驱动系统工作平台、移动轨道的制作安装
皮带机桁架采用材质为Q325的等边角钢75×75×8提前在加工厂进行加工,皮带桁架长度为6m每节,桁架之间先采用8.8级高强度螺栓连接,在安装现场每3节拼装成一段,再焊接加固,用塔机或缆机吊装,与立柱进行牢固焊接。
根据电机、减速机、传动滚筒等的型号尺寸,及它们之间的安装位置、装配高度等综合条件确定工作平台的制作尺寸。
工作平台主要由Q325槽钢220×79×9及&12mm厚的花纹钢板焊接而成,工作平台立于立柱上,与立柱垂直接触面处先牢固焊接,并于立柱两侧点(距离立柱顶部约占立柱高度1/4处)打对称斜支撑,斜支撑角30?
,斜支撑使用Q325槽钢(180*70*9),增加立柱对工作平台的斜向支撑力,使工作平台在安全承载硬齿面减速机、电机、逆止器、电器控制柜等重量时更加保险。
移动轨道主要为4#皮带机的移动承载平台,主要由Q325工字钢320×132×11.5焊接而成,其轨道工作面平整度、垂直度都必须控制在规定的范围内,以确保4#皮带机的滚轮行走系统能平稳、直线行走,不偏离轨道,不出现安全事故。
移动轨道立于立柱上,与立柱在垂直接触面处先牢固焊接,并于立柱两侧点(距离立柱顶部约占立柱高度1/3处)打对称斜支撑,斜支撑角45?
,斜支撑使用Q325槽钢(126*53*5.5),增加立柱对移动轨道的支撑力。
在焊接过程中,所有接头为对接焊缝,焊缝焊接保证一级,对工作平台及高空移动轨道等重点部位进行焊缝超声波探伤检查,执行标准GB50205-2002《钢结构工程施工质量验收规范》中相关规定。
5、皮带机运行方面采取的技术措施
5.1、防止皮带运行跑偏、漏浆上采取的措施
(1)受料斗出料口采用可调节阀门,根据现场实际情况调节阀门,下料可大可小,并确保出料口正对准皮带的正中,使料源均匀分布在皮带两端。
(2皮带机桁架上边与收料斗接触的周边部位每隔1.2米安装一组?
89*305的缓冲托辊(托辊槽角30?
),其他位置每隔1.2米均匀安装一组?
89*305的槽型承载托辊(托辊槽角30?
),托辊上表面位于同一平面,相邻三组托辊间高差不大于2mm.桁架下边每隔2.4米安装一组?
89*950的平行回程段下托辊。
.在承载段和回程段均每隔10组托辊增加一组调心托辊组。
(3)在安装皮带机桁架时,控制好下列尺寸:
①各滚筒轴线对皮带机机架中心线的垂直度公差不大于2/2000;②桁架中心线直线度不大于50,并保证在任意25m长度内偏差不大于5;③滚筒及托辊与桁架中心线对称度公差不大于3.
(4)桁架输送带接缝应平直,10m长度上的直线度公差不大于20.并经常检查胶带接头,对受损处应及时割除重做,保证割口与胶带中心线垂直。
(5)经常检查托辊转动情况,及时更换转动不灵活的托辊。
(6)在每段皮带机的主滚桶皮带下缘处安装了电机清扫器及牛筋板刮刀2道清理工具,这2道清理装置把粘在皮带机上的水泥浆干净的刮回中转料斗,继续传输到下一段皮带机上,防止浆液的流失,保证了混凝土的质量。
5.2、电器控制上的优化
该皮带机启动启动顺序按照4#皮带机→3#皮带机→2#皮带机→1#皮带机进行,相隔启动时间差2分钟。
停机顺序按照1#皮带机→2#皮带机→3#皮带机→4#皮带机进行,相隔停止时间差2分钟.以上启动、停机时间差均由延时继电器控制实施。
在皮带机受料斗及皮带机下料点处设有双向报警装置,下料点处需要下料时,按铃通知受料斗处的人员,受料斗工作人员启动皮带机,便可实施供料。
下料点处需要停料时,按铃通知受料斗处的人员,受料斗工作人员按下停止按钮,皮带机停止,便可实施停料。
5.3、安装了清洗系统
混凝土输送带出现故障的多数原因是对漏下的混凝土清理不及时,漏下的混凝土粘到或堆积到系统的某些传动部件,待混凝土凝固后,部件运转严重受阻,若不经清理,强制启动,会造成电机烧坏、减速机损坏、拉断皮带等故障。
及时清理漏料,避免系统传动部件因漏掉混凝土凝固而出故障,是运行维护管理的一项重要措施。
为此,整个皮带机系统安装了高压冲洗管道,方便及时清理漏下的混凝土,为皮带机系统的维护保养创造了有利条件。
6、系统的运行情况
在四条皮带机输送中,4#皮带机电机功率最小,混凝土输送速度稍微小于其它皮带机段。
以输送速度最慢的4#皮带机计算该皮带机系统的理论输送量。
4#皮带机电机型号Y200L-4-30kw(功率30kw,转速1445r/m),减速机型号DCY180-25(硬齿面,速比25),传动滚筒为¢630*950,皮带型号为EP800*8.根据经验公式皮带机带速V=w*r*&,其中w为传动滚筒的角速度,r为传动滚筒的半径,&为速度效率系数(取0.85)。
传动滚筒的角速度w=1445*2*3.14/60/25=6.05(rad/s),皮带机带速V=w*r*&=6.05*0.315*0.85=1.6(m/s)。
根据DTII皮带机设计手册,皮带输送量计算公式Q=K*B2*R*V*C。
Q:
皮带输送量,t/h;
B:
皮带宽,m;
K:
皮带断面系数;
R:
物料容重,t/m3;
V:
皮带速度,m/s;
C:
倾角系数;
根据皮带机设计手册查找,取R=1.5t/m3,B=0.8,K=385,V=1.6,C=0.9,代入数据如下:
Q=385*0.8*0.8*1.5*1.6*0.9=532t/h,皮带机理论输送速度约212方/小时。
在皮带机运行过程中,设立系统运行班组负责人,每班运行人员不少于6人。
各段皮带机上设有专职人员,分管各段皮带的运行,并及时处理每段皮带机漏料、堵料、维护保养事项。
交接班时上班人员把系统清理干净,确认系统运行正常才能交接给接班人员。
每次收仓后,及时组织人员对皮带机系统进行全面的检查、保养、调整、紧固、易损件的更换等,做到故障及时发现及时解决。
通过保养、维修、运行系列管理措施的强力推行,系统运行完好率达到了90%以上。
项目部对系统运行情况作了统计,闸敦浇筑,每次下36方料左右仓面需要打一次振动棒,每次振捣时间约12分钟,为防止混凝土料打伤振捣人员,振捣期间皮带机必须停止运转下料,系统实际下料有效功率为85方/小时左右,每个仓面从开仓到收仓需要约9个小时左右的有效工作时间,能满足闸敦浇注的进度、质量、安全需求。
为了提高皮带机系统的使用效率,不使其闲置时间过长,项目部在26#-27#坝段再架设皮带机延伸系统,与该皮带机系统3#皮带段处连接,把混凝土输送到26#、27#坝段,再利用长臂反铲配合浇注,加快26#-27#坝段的进度,把皮带机系统的利用率提高到80%左右。
经测算,利用该皮带机系统输送混凝土,如果连续运行,最高工作效率能达到155方/小时,混凝土入仓费用约24元/方.项目部做过利用缆机浇注闸敦方面的效益、功效统计:
由于受施工面狭小,下料难以准确掌握,需要大量的协调指挥工作,加上缆机装料点到仓面卸料点距离长、来回移动的距离较长,移动速度慢,工作效率较为低下,在协调指挥正常的条件下,缆机有效下料功率约24方/小时,混凝土入仓费用约37元/方。
实践证明,采用移动式皮带机系统,为解决项目部大坝的几个混凝土入仓手段严重受限的难点坝段的施工创造了有利条件,经济上也取得了较好效益,值得推广使用。
7、结语
观音岩大坝右岸C2标溢流表孔闸敦在高空移动皮带机的使用上突破了溢流表孔浇注只采用皮带机进行混凝土输送并固定点下料,再用其它辅助手段(如采用塔吊或反铲二次配合入仓)的惯例。
移动式皮带机在溢流表孔闸敦的常态混凝土施工中实现了直接从远处自卸车卸料点到每个闸敦角落施工点的一次性灵活布料,减少了中间环节,节省了大量劳力,实现了没有死角的全面覆盖,运行安全可靠,发挥了重要作用,工程进度和质量均满足各方要求,且经济成本比采用缆机有较大节约。
其中溢流表孔闸敦常态混凝土3.4万m3,均采用移动式皮带机实施浇注施工,用时仅3个半月完成施工,为同类工程施工提供了借鉴经验。
参考文献:
[1]机械工业部北京其重运输机械研究所编.DTII型固定带式输送机设计用手册[M].北京:
机械工业出版社,1994年10月
[2]西北工业大学机械原理及机械零件教研室,濮良贵,纪名刚等编著.机械设计[M].第九版.北京:
高等教育出版社2010.5
[3]张钺.新型带式输送机设计手册[M].北京:
冶金工业出版社,2009.2
作者简介:
李植丰(1973.9),男,汉族,广东汕头人,现为武警水电三支队技术室工程师,观音岩工程指挥部副指挥长,从事水电工程施工设备及与施工管理工作多年。
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