混凝土系统工艺设计

混凝土系统工艺设计

一、 设计依据及原则

1、设计依据

（1）《云南澜沧江大华桥水电站引水发电系统土建及金属结构安装工程》招标文件（合同编号：DHQ/C2）及其答疑文件；

（2）系统场地目前条件、地形与地质资料；

（3）本标混凝土生产总量以及施工进度、强度安排；

（4）《水利水电工程混凝土生产系统设计导则》（DL/T5096-1999）；《水利水电施工组织设计规范》（SDJ303-2004）；

（5）发包人发布的其它与本设计工作内容有关的技术文件；

（6）我公司混凝土拌和系统设计、建设及运行管理经验。

2、设计原则

（1）按施工强度、级配要求以及温控要求设计；

（2）确保开挖边坡稳定（少开挖，强支护）；

（3）设计中以静载荷计算，动载荷校核。结构设计中，传力明确，保证构件有足够的强度、刚度和稳定性。钢结构的立柱、横梁、撑杆等采用轧制型钢，构件断面尽量统一、标准化；

（4）胶带机桁架梁按标准节设计。标准立柱，根据不同情况可采用钢管塔柱、组合钢管柱及桁架柱；

（5）拌和楼和胶凝材料罐基础尽可能放在原状土或基岩上。

二、 混凝土系统工艺

1、工艺流程设计原则 混凝土生产系统工艺流程必须满足混凝土设计强度（包括预冷混凝土）生产的要求。

2、系统工艺

根据系统规划以及招标文件的要求，混凝土拌和系统的工艺流程见附图，《HZS90自落式型混凝土拌和系统运行结构示意图》。

（1）拌和楼

根据本标施工进度安排及现场地形地质条件，混凝土系统拟选用管理系统先进、集中控制、工作可靠、性能优越的拌和楼，且需具备风冷设备配置条件。

（2）制冷楼

预冷系统主要由粗骨料风冷系统、制冷水系统、制冰系统以及相配套的辅助设备组成。粗骨料的风冷在风冷骨料仓中进行，冷却方式为连续分层冷却。粗骨料由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、离心式风机（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。

制冷水由螺旋管式蒸发器生产，拌和用冷冻水储存于拌和楼冷冻水箱内，拌和混凝土时再由水管输送到水称称量。

制冷楼紧邻拌和楼布置，采用气力输送向拌和楼供应片冰。输送过程为：储冰库内的耙冰机将冰耙向冰库一侧，经库底的螺旋机将冰送至混合泵，空气经风机加压空气冷却器冷却后至混合泵与冰混合，再通过输冰管道送至拌和楼称量层的储冰库，输冰螺旋送至冰称计量后卸入拌和楼集中料斗。制冷楼氨系统原理详见附图，制冷楼工艺布置见附图所示。

（3）空压机站 为提供拌和站楼仓泵、外加剂车间、卸料弧门、水泥煤灰运输车辆卸灰的气源，系统内考虑配置一座空压机站。空压机站布置及工艺见附图所示。

（4）水泥、掺和料料罐

水泥、掺和料主要考虑为散装料，配备储料罐储存。水泥输送管道采用双管路互相调剂，即水泥供应管道可以各罐独立同时输送，亦可交相输送。

（5）成品骨料仓

成品骨料仓利用1号公路开挖边坡的地势优势填筑出上料平台作为内侧墙体，混凝土隔墙分仓平行布置。成品骨料仓工艺及布置见附图所示。

（6）外加剂车间

系统内设置一座外加剂车间，配制好的外加剂溶液经防腐泵分别由管路系统送至拌和楼，回液装置设置在拌和楼体内，外加剂储液箱安装液位开关，控制外加剂泵，实现自动输送。外加剂车间工艺及布置见附图所示。

（7）胶带机

系统内所有骨料运输均由胶带机完成。主要胶带机布置见附图所示。

三、 成品骨料输送线设计

本合同临建工程砂石骨料由导流洞标段的右岸下游砂石加工系统提供，永久工程用的砂石骨料由甸尾成品骨料仓处提供。

系统所需骨料由自卸车从甸尾成品骨料仓经系统上方1#公路后卸入成品骨料仓存储。

四、 混凝土系统设计

1、拌和楼

根据招标文件要求及施工进度计划安排，本标高峰期混凝土强度约为1.86万m3/月，预冷混凝土高峰强度约为0.9万m3/月。其中喷混凝土总量为2.76万m3，因此混凝土系统按一座HZS90自落式型混凝土拌和楼和1套YHZD-50混凝土拌和站进行设计，满足本标生产强度要求。

（1）YHZD-50混凝土拌和站

采用普通混凝土搅拌设备不能满足喷钢纤维混凝土的施工要求，因此选择配置1套YHZD-50混凝土拌和站使用全自动称量双卧轴强制式拌合系统，拌制钢纤维混凝土。该系统理论生产能力为50m3/h，以保证地下厂房，尾水系统等部位喷混凝土施工需求。

（2）混凝土拌和系统

1）混凝土生产系统设备选型

引水发电系统工程混凝土施工高峰期出现在进水口塔体基础混凝土、出线平洞、开关站、尾水管洞、尾水隧洞、压力管道混凝土浇筑同时施工时段，混凝土高峰浇筑强度出现在2015年9月～2016年10月，最大浇筑强度1.86万m3/月（其中预冷混凝土浇筑强度0.9万m3/月），日平均高峰浇筑强度为620m3/日。

混凝土工厂小时生产能力 Qh=Kh×Qm/(20×25)

式中 Qh——小时生产能力，m3/h；

Kh——小时不均匀系数，取1.5；

Qm——混凝土高峰月浇筑强度，m3，取Qm=1.86万m3/月；

由上式可得Qh=Kh×Qm/(20×25)=56m3/h，预冷混凝土Qh＝39m3/h。

其小时生产能力如下：

单套混凝土搅拌楼小时生产能力Qh=60VNK/(t1+t2+t3) 式中 Qh——小时生产能力，m3/h；

V——拌和机容量；

N——拌和机台数；

K——时间利用系数，取0.85；

t1——装料时间；

t2——卸料时间；

t3——净搅拌时间；

由上式可以计算出自落式型搅拌楼小时生产能力h=60VNK/(t1+t2+t3)＝83.3 m3/h，预冷混凝土生产能力60m3/h，均大于工程实际需求的56m3/h和39 m3/h生产量。再加上原临时混凝土拌和站生产能力，混凝土搅拌站小时生产能力完全可以满足本工程高峰期混凝土浇筑施工要求，并可以进行三级配混凝土的拌制。

该拌和系统为钢结构件装配式，立式布置由进料、配料、拌和、出料层组成，可自动、半自动和手动生产，自动化程度高。混凝土拌和楼由骨料配料系统、骨料输送系统、搅拌系统及电控系统等组成。混凝土拌和楼布置及混凝土生产系统施工工艺流程见附图，自落式型混凝土拌和系统运行结构示意图。

2）拌和系统主要功能如下：

①骨料配料系统（配料机）

采用2套 PLD3200 系列混凝土配料机，该机由胶带输送机、称量系统、电气控制系统等组成。其特点是胶带机给料，自动配料，称量方式采用传感器作为称量元件，计量准确。

②骨料输送系统 根据现场地形，选择胶带机上料方式，从砂石系统成品料仓地垄取料，经胶带机运送到拌和楼进料储料仓后，进入搅拌罐内。

根据混凝土生产小时能力，粗骨料输送能力约为150m3/h，砂的输送能力约为60m3/h。粗骨料及砂运输采用DT75-B800胶带机供应拌和楼配料仓上料。

③搅拌系统

每座拌和楼搅拌主机采用JF1500双锥型、自落式系列搅拌机3台，该机具有结构合理、搅拌质量好、时间短、能耗低、噪声小等特点。

④电控系统

采用 WINDOWS系列混凝土拌和站控制系统，性能稳定，工作可靠；采用微机自动控制，对全过程进行管理。整机操作只需一人在操作室内即可完成。

2、胶凝材料系统

本系统主要采用散装水泥和掺和料，根据前述胶凝材料供应条件，混凝土系统散装水泥储量按高峰强度7天用量设计，粉煤灰储量按高峰强度7天用量设计。该工程最大浇筑强度1.86万m3/月，单方混凝土所需水泥用量按300kg，粉煤灰比水泥用量按1:5计，7天浇筑强度为4200m3。因此7天所需水泥用量为1260t，7天所需粉煤灰用量为260t。设置3个500t、4个100t粉煤灰罐，以满足生产高峰期胶凝材料储存的要求。

在混凝土系统内设100t地衡对散装水泥、掺和料车、砂石骨料计量。配置仓泵6台，计量后的水泥、掺和料车在水泥、掺和料罐旁将水泥掺和料气送入罐（散装水泥、掺和料罐车卸装气力输送的外接风源由系统的压缩空气站供气）。

3、成品骨料仓

根据招标文件要求及现场骨料供应条件，系统成品骨料仓按高峰强度用量5～7天容量设计。该工程最大浇筑强度1.86万m3/月，单方混凝土砂用量按824kg，小石用量按524kg，中石用量按524kg计。单日最大浇筑强度为620m3/日，7天浇筑量为4340m3；设置大石、中石、小石、米石及砂仓共5种级配料仓，其中中石、小石、米石仓尺寸均为18×10m（长×宽），堆高6m；大石仓尺寸为18×6.5m（长×宽），堆高6m；砂仓3个，尺寸为18×6m×3（长×宽×个），堆高8m。运行过程中大石、米石料仓根据混凝土施工进度及级配要求适时调配为砂仓。混凝土料仓采用混凝土隔墙分隔，成品料仓下设地垄出料。

另在下游侧布置骨料存储料仓，设置大石、中石、小石、米石及砂仓共5个料仓，其中中石、小石、大石、米石仓尺寸均为18×20m（长×宽），堆高8m；砂仓为两个料仓，尺寸为18×20m（长×宽），堆高8m。设置防雨棚。增设二次筛分系统及风冷系统。

4、制冷楼

根据计算：厂房混凝土系统制冷系统装机容量120×104Kcal，其中风冷60×104Kcal，制冷水25×104Kcal，制冰35×104Kcal（详见制冷系统设计）。选用3台LG16ⅢA螺杆式氨压机作为制冷系统主要设备，冷凝器和高压储氨器、低压循环贮氨器、氨泵、高效空气冷却器、冷却塔等作为制冷系统辅助设备。

5、空压机站

系统拟配置100m3/min压风站一座，选用2台5L-40/8型和1台4L-20/8型空压机。为减少压缩空气中油及水汽对输送胶材的影响，空压机配置后冷却器、高效除油器、空气干燥器等。

6、外加剂车间

根据招标文件、施工强度及外加剂种类要求，各系统按同时使用2～3种外加剂来设置配液池。外加剂的输送选用IH25-32-250型防腐泵。

7、试验室

为进行混凝土配比设计及检测混凝土原材料、混凝土质量，且为方便取样以及场地规划要求，在拌和系统场地内设置现场试验室。

8、胶带机系统

混凝土系统内所有骨料运输均由胶带机完成。各条胶带机设计参数见下表所示。

表4-1 混凝土系统胶带机设计参数表

编号 带 宽(mm) 带速(m/s) 水平距离(m) 尾轮高程（m) 头轮高程(m) 提升高度(m) 输送量

(t/h) 选用功率(kw) 角度

B1 800 2 150.00 1424.80 1436.27 10.3 600 75 12.62

B2 800 2 107.3 1434.27 1447.60 13.33 600 55 7.08

9、系统主要技术指标

混凝土系统主要技术指标见下表。