彭　岡

摘要：塔帶機澆筑混凝土的突出特點是供抖連續(xù)、強度高，并具有倉面布料功能，但也存在預(yù)冷混凝土在運輸途中溫度回升較大、控制不當(dāng)時較易出現(xiàn)混凝土骨料分離現(xiàn)象等問題。因此，如何確保塔帶機澆筑混凝土既高速度，又高質(zhì)量，是工程施工中必須解決的關(guān)鍵問題。通過三峽二期廠壩工程混凝土施工實踐，總結(jié)出塔帶機澆筑大壩混凝土?xí)r在原材料質(zhì)量控制、倉面配套設(shè)備、倉面施工工藝、設(shè)計方面的配合及設(shè)備管理方面的要點。

關(guān)鍵詞：塔帶機；混凝土澆筑；配合比；配套設(shè)備；施工工藝

1 概述

塔帶機是美國羅泰克公司(ROTEC)開發(fā)出的大壩混凝土澆筑專用設(shè)備，是塔機與皮帶機的有機結(jié)合。它將混凝土水平運輸、垂直運輸及倉面布料功能融為一體，具有很強的混凝土澆筑能力。塔帶機與混凝土供料線配合使用實現(xiàn)了混凝土從拌和樓到倉面施工的連續(xù)、均勻、高效的工廠化作業(yè)方式，是目前世界上最先進的大壩混凝土澆筑設(shè)備。塔帶機及混凝土供料線配備了一系列混凝土輸送專用設(shè)備，如刮刀、轉(zhuǎn)料斗及下料皮筒等，基本上克服了普通皮帶機輸送混凝土?xí)r存在的骨料分離、灰漿損失等大的缺陷，提高了混凝土輸送質(zhì)量，使其在大壩混凝土澆筑中有了較大發(fā)展。

中國三峽總公司于1994年率先引進一臺羅泰克公司生產(chǎn)的TC2400型塔帶機，在三峽右岸一期工程中進行生產(chǎn)性試驗，取得了較好效果。在此基礎(chǔ)上，三峽二期廠壩工程則采用以6臺塔帶機為主的混凝土施工方案，截止到2000年6月底，6臺塔帶機共澆筑混凝土230萬m3，很好地發(fā)揮了主導(dǎo)施工設(shè)備的作用。實際施工中，單臺塔帶機的最高月澆筑強度達5萬m3/月，所澆混凝土質(zhì)量也滿足設(shè)計要求，但也反映出預(yù)冷混凝土在運輸途中溫度回升較大、控制不當(dāng)時較易出現(xiàn)混凝土骨料分離現(xiàn)象等問題，工程施工中針對產(chǎn)生問題的原因采取了一系列措施。

2 混凝土原材料與配合比

2.1 粗骨料

四級配混凝土中特大石的粒徑為150mm，部分超徑石的粒徑達175mm，甚至更大。超徑石過多，容易導(dǎo)致混凝土運輸過程中骨料分離，而且也會影響到皮帶機的正常運行。根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗結(jié)果分析，應(yīng)適當(dāng)降低特大石比例(將常規(guī)比例30%降為20%～25%)，嚴格控制特大石超徑比例。

2.2 細骨料

砂的細度模數(shù)過大時，對混凝土和易性及泌水性影響較大，應(yīng)嚴格按設(shè)計要求控制在2.6±0.2。砂的含水率要嚴格控制在6%以內(nèi)，并盡量減少波動值，以控制混凝土坍落度的穩(wěn)定性。

2.3 粉煤灰

Ⅰ級粉煤灰中的微珠在混凝土中起“軸承”作用，可大大提高混凝土的和易性，從而改善了皮帶機轉(zhuǎn)接及下料時容易出現(xiàn)的堵料現(xiàn)象。故對塔帶機澆筑方案，有條件時應(yīng)盡量選用Ⅰ級粉煤灰。

2.4 混凝土配合比與坍落度

①對四級配混凝土，除適當(dāng)降低特大石比例外，還應(yīng)注意對混凝土中最小膠凝材料用量的控制。膠材偏少時，粗骨料易分離，影響混凝土的和易性。②合理選擇混凝土坍落度。隨著大型振搗臂的普遍采用，一般傾向于選擇低坍落度混凝土(1～3cm)，以有效降低混凝土的單位用水量，但過低的坍落度使混凝土變干，易出現(xiàn)堵料及分離現(xiàn)象。因此，在采用塔帶機澆筑混凝土?xí)r，以適中的坍落度(5～7cm)為好。

3 倉面配套設(shè)備

3.1 平倉機

一方面，由于塔帶機本身具有布料功能，在操作比較熟練時，可以比較均勻地布料，另一方面，塔帶機存在一定范圍的死區(qū)、盲區(qū)，這些部位的施工必須配備平倉機。因此，倉面上是否配備平倉機，應(yīng)根據(jù)倉面具體情況和塔帶機下料條件確定。一般而言，以下情況應(yīng)配平倉機，以便較好地控制層厚、較好地改善模板周圍粗骨料集中問題：(1)采用皮筒定點下料、平倉機推料的方法澆筑塔帶機的死區(qū)、盲區(qū)時；(2)塔帶機操作不熟練，布料不均勻時。而以下情況，原則上不需配備平倉機：①倉面較小時。此時倉面上設(shè)備已經(jīng)較多，如再配平倉機，設(shè)備間的干擾太大；②倉面上布有水平鋼筋網(wǎng)時；③對倉面上存在的部分骨料分離已采取綜合措施解決，效果較好時。這些措施包括：加強塔帶機的布料培訓(xùn)、人工分散粗骨料、控制下料工藝、降低混凝土級配、加強振搗等。

3.2 振搗設(shè)備

塔帶機澆筑能力強，倉面上必須配備足夠的振搗設(shè)備，其振搗能力應(yīng)按澆筑強度的1.5～2倍配置。針對倉號的具體情況，采用大功率振搗臂(如φ50×850mm，振頻7000～8000次/min，振幅2.8mm)與手持式振搗棒相結(jié)合的配套方式。對止水片、止?jié){片及模板、埋件、廊道周圍混凝土，必須有專人負責(zé)，并用手持式振搗棒細心振搗，以保證其密實性。

3.3 布料機

采用布料機接力澆筑塔帶機的死區(qū)、盲區(qū)是一種較好的配套辦法，但也有一定的局限性，主要是目前的布料機皮帶帶寬均偏小，不能澆筑四級配混凝土。一般認為，是否配備布料機，要根據(jù)塔帶機死區(qū)、盲區(qū)的大小、分布情況及大壩上下游配備的其它澆筑手段而定。

4 倉面施工工藝

4.1 下料

塔帶機采用9～15m長的皮筒下料，為防止混凝土在這一環(huán)節(jié)產(chǎn)生分離，應(yīng)重點控制以下事項：①對沒有鋼筋的倉面，皮筒卸料口應(yīng)距倉面1.5～2m，并均勻移動布料，不得堆積過高；②布料條帶清晰，并有足夠?qū)挾?；③在模板周圍布料時，卸料點與模板的距離保持在1～1.5m，人工分散粗骨料后，再用平倉機或振搗臂將混凝土就位；④對布有水平鋼筋網(wǎng)的倉面，應(yīng)優(yōu)化鋼筋布置或調(diào)整混凝土分層高度，盡量減少鋼筋下的空間；或適當(dāng)改變鋼筋接頭方式與施工程序，使皮筒伸到鋼筋網(wǎng)下面布料，防止骨料撞擊鋼筋而產(chǎn)生飛石現(xiàn)象。同時，應(yīng)盡量將壩體前后塊、相鄰塊高差控制在6m之內(nèi)，為減小布料皮帶與倉面之間的落差創(chuàng)造好的條件。

4.2 層間結(jié)合

實際施工情況表明，塔帶機不宜輸送砂漿：因砂漿易粘站在轉(zhuǎn)料斗中而產(chǎn)生堵塞，堵塞到一定程度后呈團跌落到倉面上，引起飛濺?，F(xiàn)場生產(chǎn)性試驗證實，采用“軟著陸法”既方便施工，又可保證新老混凝土層間結(jié)合質(zhì)量：對新澆混凝土的第一坯，在大壩迎水面8m范圍內(nèi)采用20cm厚相應(yīng)標(biāo)號二級配混凝土、其他部位采用40cm厚相應(yīng)標(biāo)號三級配富漿混凝土代替層面砂漿。

4.3 澆筑方法

塔帶機具有連續(xù)高強度的混凝土澆筑能力，混凝土澆筑方法必須與此相匹配。①對面積不超過500m2的倉號，原則上應(yīng)采用平鋪法，其澆筑強度不得低于100m3/h。此法倉面組織簡潔，鋪料厚度易于控制，更利于保證質(zhì)量；②對面積較大的倉號，只要條件允許，也盡可能采用平鋪法，確有困難而采用臺階法澆筑時，必須采用較大的臺階寬度(4～6m以上)，臺階層數(shù)控制在3層；采用4臺階2m厚的澆筑層時，其混凝土澆筑強度應(yīng)達到150m3/h左右。否則，臺階過窄，界線不清，鋪料層厚難以控制，易產(chǎn)生漏振。

4.4 粗骨料集中的處理

倉面上必須配3～4名工人專門分散集中的粗骨料，應(yīng)特別注意分散止水片、止?jié){片和模板周圍的粗骨料，防止架空。

4.5 人工振搗

倉面上除配備大功率的振搗臂外，還應(yīng)專門配備4～5名振搗工，手持振搗棒進行止水片、止?jié){片、預(yù)埋件和模板周圍混凝土的振搗，以保證這些部位混凝土的密實性。

4.6 倉面積水的排除

倉面積水排除不及時是導(dǎo)致混凝土不密實的重要原因，必須派專人負責(zé)此項工作。另外，混凝土收倉時應(yīng)盡量平整，不留坑、洼，為下一倉的澆筑創(chuàng)造較好條件。

4.7 冷卻水管的固定

冷卻水管易受下料的沖擊而產(chǎn)生位移、變形甚至折斷，故應(yīng)在混凝土收倉時預(yù)埋部分小型埋件，將冷卻水管予以固定。

5 設(shè)計方面的配合

5.1 混凝土標(biāo)號

與傳統(tǒng)的吊罐澆筑法相比，塔帶機澆筑混凝土標(biāo)號分區(qū)較多的倉號難度較大：①改變混凝土品種必須短暫中斷混凝土供料，而料頭、料尾混凝土易產(chǎn)生骨料分離，對混凝土質(zhì)量不利；②皮帶機上的混凝土量難以準確估計，易造成下料錯誤；③影響塔帶機的澆筑速度。因此，同一倉號應(yīng)盡量簡化混凝土標(biāo)號，以不超過2～3種為宜。

5.2 混凝土級配

對下料困難的部位，應(yīng)盡量避免使用四級配混凝土，如塔帶機死區(qū)、盲區(qū)、廊道和電梯井等孔洞周圍鋼筋密集區(qū)。對下料特別困難的部位，如設(shè)有兩排水平鋼筋、豎向鋼筋的部位，應(yīng)采用二級配混凝土。

5.3 鋼筋布置

對必須鋪設(shè)鋼筋的部位，在鋼筋型式、鋼筋間距等方面應(yīng)充分考慮塔帶機皮筒下料的適應(yīng)性，應(yīng)預(yù)留下料槽口，以便皮筒伸到水平鋼筋網(wǎng)下進行布料。為此，設(shè)計應(yīng)在鋼筋安裝中允許采用一定數(shù)量的綁扎接頭。

6 預(yù)冷混凝土在運輸途中的溫度回升

這是一個受到普遍關(guān)注的問題。一方面，皮帶機輸送混凝土的速度快，達4m/s左右，可極大地縮短預(yù)冷混凝土暴露在高溫環(huán)境中的時間，對溫控有利；另一方面，攤鋪在皮帶機上的混凝土層厚很薄，熱量倒灌時，容易將其“熱透”，對溫控很不利。三峽工地實測資料表明，70℃預(yù)冷混凝土在供料線上的溫度回升值約10℃ 150m，總回升量4℃～60℃，故如何避免預(yù)冷混凝土在皮帶機運輸途中溫度回升值過大，保證預(yù)冷效果，顯得十分重要。

6.1 在皮帶機上設(shè)置一定的保溫設(shè)施

在皮帶機上蓋以白色或鋁制的防雨遮陽保溫罩，不僅可以防止太陽入射引起的溫度回升，還可減少滯留在皮帶機周圍的空氣引起的熱量對流損失，并排除廠混凝土表面風(fēng)的對流。值得注意的是，出于對風(fēng)荷載及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定方面的考慮，不允許在混凝土供料線及塔帶機布料皮帶上設(shè)置全封閉式的保溫廊道，這使預(yù)冷混凝土的保溫受到了一定限制。

6.2 加強管理，使皮帶上的混凝土盡可能滿，勿使料流中斷或不連續(xù)

羅泰克皮帶機采用較大的槽角，物料斷面基本上是矩形，其混凝土表面積與體積的比值較小，有利于控制熱量倒灌，但皮帶上攤鋪的畢竟是薄層混凝土，易引起熱量倒灌，故應(yīng)加強管理，使混凝土生產(chǎn)正常、連續(xù)地進行，從而使皮帶上的混凝土層厚盡量厚一些。

6.3 高溫季節(jié)盡量選擇低溫時段澆筑混凝土

利用塔帶機入倉強度高的特點，在高溫季節(jié)盡量利用夜間澆筑，以避開中午高溫時段。

6.4 進一步降低混凝土出機口溫度

通過現(xiàn)場試驗，實測預(yù)冷混凝土在皮帶機上的溫度回升值，根據(jù)此值確定滿足混凝土澆筑溫度的混凝土出機口溫度。這是目前塔帶機澆筑預(yù)冷混凝土?xí)r采取的主要溫控措施，效果是肯定的，但有其局限性：①當(dāng)混凝土出機口溫度達70℃時，溫度很難繼續(xù)下調(diào)；②工程量大時，經(jīng)濟上的代價較高。

7 設(shè)備管理

如前所述，塔帶機及其混凝土供料線具有很強的混凝土澆筑能力，但也存在很大風(fēng)險，主要是塔帶機基礎(chǔ)埋入壩體之內(nèi)，且澆筑范圍大，仟何一個環(huán)節(jié)一旦出現(xiàn)故障，都會因相互間支援較差而影響眾多倉面的混凝土生產(chǎn)。故必須建立嚴格的設(shè)備日常保養(yǎng)、維護及定期檢修制度，使設(shè)備能持續(xù)、穩(wěn)定地保持完好狀態(tài)。

7.1 必須嚴格推行強制性維護、檢修制度

應(yīng)針對每種設(shè)備的特點，制定相應(yīng)的定期維護、檢修的具體規(guī)定，并嚴格貫徹落實。要特別加強皮帶、轉(zhuǎn)料斗、刮刀等關(guān)鍵部件的沖洗與維護，保證混凝土的輸送質(zhì)量。此外，在制訂生產(chǎn)計劃時，必須為設(shè)備維護、檢修安排足夠的時間。

7.2 及時更換易損件

刮刀、下料皮筒等零部件損壞后，應(yīng)及時更換，否則，不僅影響混凝土質(zhì)量、加劇相關(guān)部件的磨損，還會增加非正常停機時間，其負作用相當(dāng)大。

7.3 盡可能提高設(shè)備完好率，使混凝土供料連續(xù)、均勻

混凝土供料連續(xù)、均勻時，可有效減少混凝土的骨料分離，減少混凝土溫度回升，也便于均衡地組織倉面生產(chǎn)。故一旦開澆混凝土，就要求混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、供料線、塔帶機這“一條龍”能正常運行，不出故障。這對設(shè)備的維護、保養(yǎng)和檢修提出了嚴格要求，必須精心管理才能達到。

7.4 從設(shè)備配套和倉面組織上著手，使塔帶機澆筑混凝土的小時強度穩(wěn)定在較高水平

當(dāng)供料充分、各環(huán)節(jié)配合很好時，塔帶機的平均澆筑強度可達200m3/h以上，實際施工中，應(yīng)采取各種措施，使塔帶機的澆筑強度穩(wěn)定在150m3/h或以上。強度偏低時，一方面使塔帶機的生產(chǎn)能力受到制約，另一方面，對混凝土的輸送質(zhì)量也有較大影響：①混凝土在下料時易產(chǎn)生骨料分離；只有當(dāng)混凝土下料強度較高時，混凝土在下料皮筒中因擠滿給料而形成局部真空，從而對混凝土下落產(chǎn)生阻滯作用，起到緩降效果。如強度偏低，混凝土在皮筒中所受阻力很小，從而因跌落高度過大而引起骨料分離；②皮帶機上混凝土層厚較薄，對預(yù)冷混凝土的溫度回升控制不利；③倉號澆筑時間長，不利于在夏天高溫季節(jié)避開中午高溫時段澆筑混凝土。因此，必須從設(shè)備配套和倉面組織等各方面著手，盡量使混凝土的澆筑強度穩(wěn)定在較高水平，克服上述不利影響。

8 結(jié)束語

塔帶機澆筑大壩混凝土在我國是一項新工藝，其關(guān)鍵問題是預(yù)冷混凝土在皮帶機運輸途中的溫度控制及澆筑四級配混凝土?xí)r防止骨料分離。對此，在三峽二期廠壩工程混凝土施工中，從混凝土原材料質(zhì)量控制、倉面配套設(shè)備、倉面施工工藝、設(shè)計方面的配合及設(shè)備管理等方面進行了一系列探索，取得了較好效果，但也存在一些薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)進一步細化施工工藝，加強管理，確保塔帶機澆筑混凝土既高速度，又高質(zhì)量。

[作者簡介]

作者簡介：三峽總公司建設(shè)部廠壩項目部副主任，高級工程師。