碾压混凝土坝施工混凝土运输入仓方式的选择与应用

陈春1,陈钺2

摘要：运输入仓混凝土是碾压混凝土坝迅速施工的关键，其工程量和运输强度均较大。碾压混凝土主要有以下几种输送方式：自卸汽车输送、斜坡道升降系统输送、胶带运输机输送、负压溜槽联合输送、满管溜筒输送，输送方式视项目实际而定。入仓的条件、经济可能是分别使用或结合执行。本文主要对碾压混凝土坝施工混凝土运输入仓方式的选择与应用展开研究，以供相关人士参考。

关键词：混凝土坝；运输；入仓

引言：碾压混凝土坝具有坝体可全断面层连续摊铺、施工强度高、车速快、工期短和造价低、易于机械化施工等特点，在水利水电工程中被广泛采用，碾压混凝土坝的具体施工工艺一般为：混凝土拌和、输送、入仓、摊铺、碾压、切缝、养护等步骤。在施工时混凝土拌和设备，仓面设备选型一般都是固定不变的，可依据施工强度，规范及设计要求来选用对应的施工设备。但混凝土运输入仓受到坝址处的岸坡地形、地质条件、枢纽布置特征、坝高与施工布置、施工成本等诸多因素的影响。所以，在碾压混凝土坝建设中合理地选择混凝土运输入仓方式，发挥碾压混凝土速度快、强度高的施工特点显得尤为重要，是碾压混凝土坝能否如期竣工的决定性因素。

1自卸汽车输送混凝土的直接入仓模式

用自卸汽车直接从拌和楼输送混凝土入仓，是碾压混凝土坝建设中最为理想、方便和经济的输送入仓方案和目前使用最为普遍的输送入仓方式。在整个输送过程中，混凝土如果没有倒运的必要，就要使用最少的操作环节和简便的施工组织管理对其进行运输。混凝土在拌和楼至入仓之间间隔时间较短，混凝土质量易得到保证。因此，该运输方式最宜用于碾压混凝土薄层的连续摊铺施工工作中。

自卸汽车将拌和楼内的混凝土输送至大坝浇筑仓内，然后直接由坝址上、下游岸坡或者在下游河床中分层筑路完成。所以坝址岸坡地形，地质条件的完善与修建入仓道路，是该运输方式得以应用的前提。通常情况下，若坝址处岸坡地形比较复杂，岸坡失稳，岸坡过陡和筑路成本过高时，不宜建设上坝道路，使用这种单一的运输方式可能并不合适，而且所耗费的运输成本高，不够经济实惠。

实际工程施工经验表明，1层施工道路铺筑高度能控制在6至9m,且完成1个大坝施工建设不超过4到6层入仓道路较为经济，所以使用这种运输方式比较适合中低坝建设，但是由于这种运输方式具有突出优点，有时对碾压混凝土高坝、大方量混凝土建设来说，当坝址岸坡具有良好建设入仓道路时，仍会考虑这种运输方式；通过在大坝与施工道路衔接处增设梯桥来实现1层入仓道路铺筑高度15至25m,且铺筑高度可控，这样就超过了公路与大坝直接相连时的控制高度，使得碾压混凝土高坝混凝土车辆直接入仓施工成为可能，而不需要额外修建公路。

梯桥为可移动、可拆卸、一端可升降的装置。一般运行中一头支承于入仓道路端部的桥台，一头接大坝浇筑面。支承于坝体内筑金属结构桥台之上。升降系统安装于此端，使得梯桥端部可上升也可下降，其所形成坡度可达到使用车辆爬坡要求即可。梯桥跨径范围根据工程具体情况而定，一般不少于40m,过短则其控制铺筑高度不足，需加设多条入仓道路。但是不能过长，过长会因为它的成本过高影响到施工的经济性。

实践经验表明：梯桥造价昂贵，对混凝土浇筑量大的项目来说比较经济适用，但对低坝或者混凝土浇筑量少的项目来说就可能不够经济适用，所以在选用混凝土运输入仓的应用方式时，应作好足够的技术与经济上的分析工作[1]。

2自卸汽车、斜坡道升降系统联合输送入仓方式

应用斜坡道升降系统进行混凝土转运是碾压混凝土坝建设中较为常用的混凝土运输入仓方式，具有能够减少施工道路建设、输送能力大、有效确保混凝土施工质量、施工组织比较简单等特点。

斜坡道系统包括卷扬机、轨道和升降台。该体系布置依据地形、地质条件、枢纽布置和混凝土浇筑强度的不同而进行设置。一般情况下，该系统可设置为一岸也可设置为两岸，如果设置为一岸，就需要和混凝土生产系统位于同一侧。坡道的中线尽量靠近坝轴线的位置，但是也可以根据场地的地形情况，向左或向右偏移排列。坡道下坡起点根据地形、地质条件和上坝公路布置情况而定，既可以高于坝顶，也可以和坝顶的高度持平，但是一般不能低于坝顶，否则会加大施工成本，坡道坡度通常根据岸坡地形条件而定，但通常不得超过45度，有利于该系统工作灵活、可靠并具有较强的运输能力和确保混凝土不中断地连续浇筑。

2.1斜坡道系统将自卸汽车直接装载到仓内

该方法的主要操作方式为，自卸汽车将拌和楼内的混凝土输送到斜坡道系统中，并将汽车的轮胎清洗后驶向坡道系统的载车平台，该系统将车随混凝土输送到坝面，待停车后，将车从平台上开下来，把混凝土输送到铺筑工作面。这种运输方式具有以下几个优点：操作简便、机动灵活、扰动小、仓面设备和物料的出入比较容易，混凝土不需要倒着运输，可以有效地保证混凝土质量；缺点为建造这种类型坡道系统成本较大。所以这种运输方式更适于工程量大、浇筑强度较高、岸坡坡度在45度以上、岸坡地质、地形条件不宜建设入仓道路高坝的施工条件。

2.2斜坡道系统承载混凝土上坝

这种方式的坡道系统与直接装载自卸汽车的坡道系统相比，其主要不同之处在于将载车装置改为载料的储料箱。先用自卸汽车或者胶带输送机等把混凝土卸入系统储料箱中，再通过系统升降台把储料箱输送到坝面上，再把混凝土卸入坝面自卸汽车上，再通过自卸汽车把混凝土输送到铺筑工作面上。这种形式坡道系统具有操作更加灵活，便捷和高效等优点，相比于直接装载自卸汽车的运输入仓方式，坡道系统成本更低，但缺点在于：混凝土需倒运两次，且混凝土输送时间长，在输送时一定要加强对混凝土质量的控制，还要配置合适的起重设备以确保仓面设备和物料的出入[2]。

3胶带运输机输送混凝土的直接进仓模式

胶带运输机作为一种结构相对简单的轻型连续运输设备被广泛应用于水电工程建设中。随着碾压混凝土施工工艺的不断提高，胶带运输机输送直接入仓方式已经成为碾压混凝土坝建设中输送混凝土入仓的主要途径之一，尤其在一些碾压混凝土坝建设发展较为迅速的国家（如日本、美国等），更普遍地采用了这一混凝土输送方式。

胶带输送机包括胶带、滚筒、驱动机构和支承结构（如图1所示）。该系统具有适应地形及布置灵活、运行作业安全、便捷、可持续生产、输送强度高等优点，不足之处也比较突出，那就是施工组织管理比较复杂，需消耗大量人力物力，在混凝土输送过程中容易出现脱离现象，设备在运行中故障率高，拆卸时间长，而且还需要混凝土拌和系统更接近大坝等。

图1胶带运输机结构示意图

3.1胶带运输机运送的混凝土是直接进入仓面的

该方法是将胶带运输机系统连接于拌和楼的出料口处，混凝土经仓面外侧胶带输送机输送到坝面，仓面设塔带机直接输送到浇筑仓面铺设。目前较为先进的是ROTEC皮带机，它是美国ROTEC公司研制开发并制造的混凝土浇筑专用装置，是目前工艺较成熟的混凝土皮带运送装置，塔吊式皮带机（下称塔带机）为其中的主流产品，塔带机包括塔式起重机与皮带输送系统两个部分，皮带输送系统包括输送、给料、转料和布料皮带机。布料皮带经塔机吊钩牵引后，可以完成回转、升降、变幅多种运动。布料皮带的最大运行范围可达到84m。它的混凝土运送过程为：用皮带机或者运输车将拌和楼内的混凝土运至固定的上料点后通过给料皮带送至塔带机，最后通过转料皮带送至布料皮带口，再通过布料皮带将混凝土输送到浇筑部位，当输送能力达到最佳时，输送三级配混凝土420米每小时、输送四级配混凝土300米每小时，塔柱能自行上升，不需另配起吊设备，可以单独完成混凝土的起吊与运输。

这种运输方式具有机动灵活、快捷、浇筑强度大等优点，混凝土浇筑仓面能保持干净，并避免了仓内车辆等运行对浇筑好的混凝土的破坏；不足之处主要在于设备购置费用较高，所以只有当施工强度大、工期紧、浇筑混凝土量大、施工道路布置难度大、高坝情况下才较为合适。

对工期要求不会十分紧张的工程，仓面内部无需设置塔带机而只需要设置水平输送皮带机向铺筑面输送混凝土，水平输送皮带机相比塔带机模式具有设备投入成本低等优势；缺点为：坝体施工期，大坝上胶带输送机需要随着坝体上升不断上移，导致混凝土铺筑层间间歇持续时间较长，工期增加。

3.2胶带输送机协助其它运输设备转场入仓

这种输送方式为：坝上胶带运输机输送混凝土并通过溜筒卸入装设于坝面的活动型受料斗，然后由受料斗卸入到坝面自卸汽车上，混凝土通过其输送入仓。这种运输方式具有如下优点：尽管系统也需要随着坝体上升向上运移，但是运移数量比仓面设置水平皮带的运输方式要少，基本上可实现混凝土的连续摊铺，缩短混凝土层与层之间间歇时间、造价低、影响工期少、比设置水平皮带的运输方式使用频率高[3]。

4采用自卸汽车或者胶带输送机和负压溜槽相结合的运输模式

该输送方式为：混凝土通过汽车或者胶带输送机输送到溜槽受料斗，混凝土通过负压溜槽输送到坝面设置的活动接料斗，混凝土通过接料斗装入停在坝面转送的自卸汽车上，混凝土通过自卸汽车送入仓内。

负压溜槽作为一种施工简便的混凝土运输设备，可实现斜坡混凝土快速安全下行运输，特别适合无法修筑入仓道路，只能从两岸坡运输入仓的碾压混凝土运输。碾压混凝土筑坝时，混凝土拌和物通过车辆或皮带机传送到溜槽集料斗内，再通过溜槽传送到仓面接料车内，从而可完成全坝混凝土的运输。该装置构造简单，无需外加动力且输送能力强，当坝面上升时，可通过卸载部分溜槽后集料斗上移来实现设备与坝面的同步上升，该方式操作简便、快速，是适应深山峡谷地形修筑大坝的一种经济有效的混凝土输送方法。负压原理的应用使材料下滑速度得到有效控制，在防止混凝土骨料分离和确保输送质量等方面发挥着重要的作用，也使该项技术得到较为广泛的应用。

负压溜槽包括受料斗、溜槽和支承结构。布置要求如下：一级溜槽控制高度不宜超过30mm为宜。溜槽设置轴线宜靠近坝轴线，溜槽设置倾角以45度～75度为宜。溜料的基本原理是，溜槽上表面覆以弹性材料，混凝土经受料弧门连续地流入溜槽。受弹性材料影响，混凝土向下溜滑过程是成团状向下溜滑的，混凝土团上表面产生负压区，降低混凝土团向下溜滑速度，加以溜槽下部的集料斗将混凝土集中后卸到运输车辆内再入仓，使得混凝土入仓时分离现象得到缓解。

这种运输方式具有施工简便、造价低廉、施工组织方便、安装方便、快捷等优点。主要缺点有：修复工作量大，可使混凝土轻度脱离。所以在使用的过程中要加强对其进行严格的监测与调节，从而确保混凝土输送工作完成后的质量。

这种运输方式比较适用于坝轴线上岸坡陡峭，混凝土施工强度小于50000m3每月的工程，它具有施工简便，造价低廉等优点，该种运输方式在目前我国碾压混凝土坝建设中的应用已较为普遍[4]。

5采用自卸汽车或者胶带机、负压溜筒相结合的运输模式

这种方法和章节4中介绍的运输方式大致相同，不同之处在于落料的选择与适用坡度的不同。

负压溜槽是一种结构简单的混凝土输送设备,它能够在斜坡上快速、安全地向下输送混凝土,尤其是适用于碾压混凝土。溜筒的构成部件主要有：受料斗、落料管、出料弧形门及支撑钢结构。布置要求如下：一级溜筒控制高度不宜超过100m，可以多级结合布置，溜筒布置轴线宜靠近坝轴线，左、右岸都可以布置，溜筒布置倾角以45度以上为宜。运料原理：溜筒呈管状，由螺栓联接，受料斗及出口由弧形门操纵。溜筒入口接受料斗出料弧形门，出料弧形门可以将物料直接卸到仓面上的车辆上。汽车或者胶带输送机向受料斗内输送混凝土时经过受料斗的出料弧形门从溜筒内卸下混凝土。由于溜筒的直径很小，落料时不易发生分离现象，但应注意在胶带机运输时混凝土的VC值损失。溜筒内填充混凝土过半时，可实现上下连续操作，具体技术参数可如图2所示。

图2负压溜筒的各项技术参数示例

这种运输方式具有如下优点：构造简单、比负压溜槽方式造价低。目前已广泛用于高坝混凝土入仓的运输工作中，并已成功地用于我国南方的一些工程的高坝上，收到了良好的效果。混凝土在输送过程中不脱离，确保了混凝土质量，并且具有安装方便的特征，可迅速投入生产，且随坝面上升仅逐段取出落料筒即可，层与层之间间歇期较短。不足之处在于生产调度较为复杂。所以选择这种运输方式要加强生产调度、确保施工连续性、在有环节出现问题的情况下对溜筒中物料进行及时放空和清洗，避免更严重的问题出现。

这种运输方式适用于坝轴线上岸坡比较陡峭的施工项目。该方法首次设计并运用后取得了良好的混凝土运输效果，后又经过其他施工项目在运用过程中的不断完善与提高，用实际应用证明了该方法在混凝土运输入仓过程中的应用是非常可取的，它的使用范围在日后的施工当中会越来越广，有着较光明的发展前景[5]。

总结：碾压混凝土坝具有施工速度快、造价低廉等优点早已被大家所认识。然而在达到强度、进度和质量等要求的同时，怎样降低施工成本，是建设者研究的首要课题，混凝土运输方式就是其中一个值得关注的环节，文中所介绍的几种运输入仓方式，在国内外碾压混凝土坝建设中经常采用。采取何种运输方式主要是根据每个项目本身的特点而定，在实际施工过程中还需要相关工作者对不同运输入仓方案经技术经济分析对比后择优选择。

参考文献：

[1]贾洪波,安新.堆石坝面板混凝土入仓方式对比分析[J].四川水力发电,2021,40(03):52-55.

[2]任长春.乌东德水电站水轮机层以下大体积混凝土快速入仓施工技术[J].四川水利,2021,42(02):60-64.

[3]黄雪林,刘玲玲.黄登水电站大坝混凝土运输入仓方式[J].云南水力发电,2021,37(01):138-141.

[4]张胜强,张广辉.苗尾水电站溢洪道挑流鼻坎混凝土施工技术[J].人民黄河,2020,42(S2):178-179.

[5]梅勇.大坝大体积混凝土不同运输方式对浇筑温度的影响分析[J].建筑施工,2020,42(09):1791-1793.