李寶國(guó)

（山西省水利建筑工程局 太原 030006）

1 工程概況

哈達(dá)山水利樞紐工程由位于我國(guó)第二松花江干流下流河段，由壩區(qū)樞紐工程、防護(hù)區(qū)工程和輸水工程組成。輸水工程則包括渠首閘、輸水干渠及其交叉建筑物等。本文論述其用于輸水干渠護(hù)坡的模袋混凝土施工。該工程為吉林省最大的水利工程項(xiàng)目。山西省水利建筑工程局于2009年9月中標(biāo)，承建哈達(dá)山輸水干渠A-23標(biāo)段 (渠道樁號(hào)為72+050～75+250 m)的模袋混凝土工程，2011年7月順利完工驗(yàn)收。在這近兩年的施工管理中，對(duì)模袋混凝土護(hù)坡施工中輸送泵選型進(jìn)行研究總結(jié)，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，本文討論如何根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行輸送泵選型。

2 輸送泵主要參數(shù)

通常一臺(tái)輸送泵有以下幾個(gè)主要參數(shù)：輸送量、出口壓力、電機(jī)功率和分配閥形式?，F(xiàn)以“HBTS60-13-90”型混凝土輸送泵為例說明其代表意義。HB—混凝土輸送泵的漢語(yǔ)拼音縮寫；T—拖式混凝土輸送泵；S—分配式為S型擺管閥（D表示蝶形閥，Z表示閘閥）；60—最大理論輸送量，m3/h；13—混凝土輸送泵出口處的最大壓力，MPa；90—電機(jī)功率，kW；按照所標(biāo)注的出口壓力等級(jí)，分為低壓泵（≤5 MPa）、中壓泵（6～10 MPa）和高壓泵（＞10 MPa）；按每小時(shí)的最大輸送量，有20～100 m3不等，且大多數(shù)混凝土輸送泵都可以實(shí)現(xiàn)兩檔變排量或無級(jí)變量。

3 輸送泵主要參數(shù)的選定

根據(jù)工程的實(shí)際需要，輸送距離的高度，選擇出口壓力；根據(jù)攪拌站供料的能力，選擇混凝土輸送量的范圍；根據(jù)泵送混凝土的骨料情況，選擇分配閥的形式。蝶形閥對(duì)骨料的適應(yīng)性最好，但是換向擺動(dòng)的截面積較大，適合于低、中壓等級(jí)的混凝土輸送泵，適用于基礎(chǔ)建設(shè)；S形擺管閥在泵送過程中壓力損失少，混凝土流道順暢，但受管徑的限制，對(duì)骨料要求較高，適合于中、高壓泵，適用于高層建筑和混凝土質(zhì)量較高的遠(yuǎn)距離、高揚(yáng)程輸送；閘閥的性能介于蝶閥和S閥之間，在中壓泵上應(yīng)用較多。哈達(dá)山輸水干渠A-23標(biāo)段全長(zhǎng)3.2 km，渠左渠右進(jìn)行模袋混凝土澆筑，共澆筑6.4 km.渠道渠底坡度為1/3000，渠道邊坡坡度為1/2.5.渠道兩側(cè)均有四五米寬巡渠路，路面與渠底一致，基本平坦。本工程模袋由廠家加工成幅寬2 m，長(zhǎng)度10 m，厚度12 cm，6幅連成一個(gè)單元，一個(gè)單元混凝土大約130 m3.在每塊模袋布中間間隔4 m設(shè)置直徑15 cm注料口，順?biāo)鞣较虺?2 m的成品袋。澆筑一個(gè)單元混凝土?xí)r，必須澆筑完整個(gè)單元，混凝土輸送泵才能停止，這與澆筑模板混凝土相似，主要怕混凝土初凝形成冷縫。根據(jù)GB50290-98《土工合成材料應(yīng)用規(guī)范》和SDJ207-82《水工混凝土施工規(guī)范》的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工程實(shí)際通過試驗(yàn)得出下列混凝土配合比，見表1.

表1 模袋混凝土配合比

根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際道路平坦，毫無疑問一定選擇拖式輸送泵，因?yàn)橥鲜捷斔捅眯凶叻奖阕匀?，組裝節(jié)約時(shí)間。下面再討論選擇分配閥。工程渠道全長(zhǎng)6.4 km,屬于遠(yuǎn)距離輸送，在出口壓力能滿足要求的前提下，混凝土泵輸送距離越遠(yuǎn)對(duì)施工越有利，減少拌和站挪移、組裝的次數(shù)，節(jié)約成本。S形擺管閥在泵送過程中壓力損失少，混凝土流道順暢，有利于長(zhǎng)距離輸送。根據(jù)配合比骨料，也能滿足S形擺管閥的要求。

4 混凝土輸送泵電機(jī)功率的選定

一臺(tái)混凝土輸送泵的電機(jī)功率是決定出口壓力和輸送量的前提條件，在電機(jī)功率一定的情況下，壓力的升高必將使輸送量降低；相反，降低出口壓力，將會(huì)使輸送量增加。為了保證混凝土輸送泵既要有較大輸送量，又能有一定的出口壓力和與之相匹配的經(jīng)濟(jì)功率，在混凝土輸送泵的設(shè)計(jì)中，大都采用了恒功率柱塞泵；即恒功率值選定后，當(dāng)出口壓力升高時(shí)，輸送量會(huì)自動(dòng)降低，達(dá)到與功率設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的值；如果既要達(dá)到出口壓力高，又想得到輸送量大的目的。惟一的途徑就是增加電機(jī)功率。因此，在國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)中，引用了混凝土輸送泵的能力指數(shù)概念（以MPa·m3/h為度量單位）；即混凝土輸送泵的實(shí)際出口壓力與每小時(shí)實(shí)際輸送量之乖積，該值越大，其能力指數(shù)也越大，電機(jī)的功率也將越大，由此實(shí)現(xiàn)大輸送量、高揚(yáng)程的目的。許多廠家在設(shè)計(jì)時(shí)，還采用了高低壓切換的功能設(shè)計(jì)，以滿足不同的施工要求，在經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下，又能產(chǎn)生較大的輸送量，或者以相同的電機(jī)功率，產(chǎn)生較高的出口壓力。仍以“HBTS60-13-90”型混凝土輸送泵為例，當(dāng)其處于最大輸送量63 m3/h時(shí)，出口壓力為7.7 MPa，可實(shí)現(xiàn)低壓大輸送量的快速泵送，當(dāng)切換成輸送量為37 m3/h時(shí)，最大出口壓力達(dá)到13 MPa，可實(shí)現(xiàn)高壓小輸送量的高揚(yáng)程、遠(yuǎn)距離輸送。哈達(dá)山輸水干渠A-23標(biāo)段(渠道樁號(hào)為72+050～75+250 m)，渠道長(zhǎng)度3.2 km，渠道左右邊坡均設(shè)計(jì)模袋混凝土。攪拌站設(shè)立的次數(shù)多，就會(huì)加大工程成本，延長(zhǎng)施工工期，而設(shè)立的少難免加大混凝土輸送距離，否則會(huì)因出口壓力不夠而影響混凝土澆筑。經(jīng)過施工現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)，結(jié)合混凝土輸送泵參數(shù)，該工程選用“HBTS60-13-90”型混凝土輸送泵。渠道左右兩邊各組裝三次攪拌站，可經(jīng)濟(jì)可靠完成施工任務(wù)。每次混凝土輸送泵組裝渠道可澆筑1.1 km，輸送泵到澆筑點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離可達(dá)到510 m.當(dāng)輸送泵到澆筑點(diǎn)的距離在300 m以內(nèi)時(shí)用輸送量63 m3/h的檔位，實(shí)現(xiàn)近距離大輸送量的目的；當(dāng)輸送泵到澆筑點(diǎn)的距離在300 m以上時(shí)用輸送量37 m3/h的檔位，使其出口壓力達(dá)到13 MPa，達(dá)到遠(yuǎn)距離輸送的目的。

5 混凝土輸送泵元件配置

5.1 液壓泵

液壓泵是混凝土輸送泵的“心臟”，根據(jù)產(chǎn)地不同有國(guó)產(chǎn)液壓泵和進(jìn)口液壓泵之分；根據(jù)液壓泵的結(jié)構(gòu)形式有齒輪泵、葉片泵、柱塞泵之分。不同形式的液壓泵適合于不同的壓力等級(jí)。齒輪泵因造價(jià)低廉、適應(yīng)性強(qiáng)，在初期的混凝土輸送泵上被廣泛采用，但因其承壓較小、脈沖阻力大，通常配置在低壓泵上，或只用在中、高壓泵的輔油路系統(tǒng)；柱塞泵分斜盤式和斜軸式，因其適應(yīng)的壓力范圍大，目前被廣泛采用。如夾江水工機(jī)械廠生產(chǎn)的hbtd40—6—55型低壓混凝土輸送泵，主液壓泵就采用德國(guó)哈威公司的v30d斜盤式柱塞泵，以高檔次的元件配置，提升了整機(jī)的品質(zhì)。進(jìn)口液壓泵，如德國(guó)力士樂公司的a4vg、alOvg、al lvg系列產(chǎn)品和日本川崎公司的k3v、k5v斜盤式柱塞泵，都是世界一流水準(zhǔn)的產(chǎn)品。國(guó)產(chǎn)斜軸式柱塞泵中，以貴陽(yáng)力源液壓為代表的a7v、a8v系列產(chǎn)品是國(guó)產(chǎn)柱塞泵的精品，質(zhì)量相對(duì)可靠。因此，從使用液壓泵的檔次，就可以窺視一臺(tái)混凝土輸送泵整機(jī)性能的一斑。

5.2 液壓閥

液壓閥是液壓泵的“助手”，包括順序閥、減壓閥、換向閥、卸荷閥、單向閥和切換閥等。國(guó)產(chǎn)的換向閥、卸荷閥以上海立新、北京華德的產(chǎn)品較優(yōu)，但在順序閥、減壓閥等技術(shù)難度大、可靠性要求高的閥類上，以選用德國(guó)哈威、力士樂、美國(guó)伊頓、威格仕、意大利阿拖斯(atos)、日本油研等世界知名品牌為佳，這樣可使混凝土輸送泵性能有可靠的保障。如果一個(gè)液壓閥組出現(xiàn)故障，則會(huì)影響整機(jī)的動(dòng)作；因此選購(gòu)混凝土輸送泵時(shí)，不僅要看“心臟”，還要看其“助手”，實(shí)現(xiàn)最佳配置。

5.3 電氣元件

混凝土輸送泵上的電氣元件有接觸器、斷路器、繼電器等，它們按邏輯程序動(dòng)作，控制相關(guān)元件的工作。國(guó)產(chǎn)電氣元件在價(jià)格上雖占優(yōu)勢(shì)，但可靠性和壽命與進(jìn)口或合資品牌的元件質(zhì)量仍有差距。如法國(guó)施耐德的接觸器、德國(guó)西門子的斷路器、日本歐姆龍的小型繼電器，都是同類產(chǎn)品中的佼佼者。為了減少電器觸點(diǎn)多帶來的故障，目前有些廠家相繼把plc（可編程控制器）應(yīng)用到混凝土輸送泵上，以使其電氣系統(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)減少到最低程度。plc的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了無觸點(diǎn)程序控制，又便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制，用微電腦編寫故障檢測(cè)程序，顯示故障原因，方便了系統(tǒng)的操作和維護(hù)。

6 結(jié)束語(yǔ)

近年來國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)加大投入，混凝土機(jī)械市場(chǎng)也得以加速發(fā)展，其中混凝土輸送泵在日益蓬勃的建設(shè)市場(chǎng)中發(fā)揮著重要的作用。工欲善其事，必先利其器，面對(duì)眼花繚亂的混凝土輸送泵產(chǎn)品市場(chǎng)我們應(yīng)甄別其性能，選擇最經(jīng)濟(jì)最可靠的產(chǎn)品。綜上所述，選購(gòu)混凝土輸送泵時(shí)，要多查看工程實(shí)際情況，認(rèn)真分析、選擇適用的混凝土輸送泵參數(shù)，再根據(jù)輸送距離、壓力等選擇合適的電機(jī)功率。選好一臺(tái)混凝土輸送泵對(duì)于一個(gè)泵送混凝土工程無疑是重要的。