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聚焦龙滩:世界一流水电工程的典范
2006年6月19日 14:25  来源:《建设机械技术与管理》杂志  作者:彭白水 王刚

    我国是一个有着丰富水能资源的国家。据有关专家介绍,我国水力蓄能高达6.9亿多千瓦,技术上可开发的约5.4亿千瓦,经济上能开发的为4亿千瓦。

    至2005年止,我国实际已开发利用水能1亿千瓦,还有近3亿千瓦水能尚待开发。目前,我国水电工程已投产项目达到了5000万千瓦,继龙滩水电工程之后,向家坝、溪洛渡、小湾、锦屏等大型、特大型水电工程已相继开工,“十一五”期间,我国水电工程开工将达3809万千瓦,预示着我国水电工程已进入一个新的发展时期。

    在木棉花红的四月,本刊记者应中国水力发电工程学会施工机械化专业委员会之邀来到南国广西天峨县,走进了红水河畔的龙滩电站。

    龙滩水电工程是我国西部大开发的十大标志性工程和西电东送的战略性项目之一。工程位于红水河上游的广西天峨县境内,距天峨县城15km。工程开发以发电为主,兼有防洪、航运等综合功能。工程按正常蓄水位400m设计,库容达273亿m3,规划总装机容量630万千瓦,建成后年均发电量187亿千瓦时。工程总投资为258亿元。主体工程已于2001年7月1日开工,2003年11月6日完成了大江截流。电站工程主要由碾压混凝土重力坝、左岸地下厂房、右岸通航建筑物三大主体构成。

    目前,大坝己累计完成混凝土浇筑400多万m3,大坝河床溢流坝段混凝土浇筑最高上升了90m,进水口坝段混凝土浇筑最高上升了112m,工程累计完成投资110多亿元。今年工程计划完成年度投资49亿元,计划于10月提前下闸蓄水,并在明年实现提前发电,2009年底前全部建成投产发电。

    正在紧张施工中的龙滩水电工程将创造三项世界之最,即:最高的碾压混凝土大坝(最大坝高216.5m,坝顶长849.44m,坝体混凝土736万m3);规模最大的地下厂房(长388.5m,宽28.5m,高76.4m);提升高度最高的升船机(最大提升高度179m,全长1800m)。

    “龙滩工程施工,实现了优质、高效;完全称得上是世界一流!”4月1日至3日,中国水利水电工程建设领域三位知名专家——中国工程院院士谭靖夷、陆佑楣、马洪琪,在亲临龙滩工程工地实地检查后,对工程施工给予了高度评价。

    首届施工系统与装备技术交流会

    随着各种大型、特大型专用工程机械设备在我国工程施工中的运用,无论是工程设计单位和建设业主单位,还是工程施工承包商和设备制造商,对工程设备的技术性能、产品特点、选型配置等都更为关注和重视。正是根据我国水利水电工程建设蓬勃发展形势和日益先进高效的施工设备广泛运用,中国水力发电工程学会施工机械化专业委员会与龙滩水电开发有限责任公司、以及中国水利水电第七工程局一道,于4月1~3日,在广西天峨县及龙滩电站工地召开了中国水利水电工程首届施工系统与装备技术交流会。中国工程院谭靖夷、陆佑楣、马洪琪三位院士与来自投资开发业主、水电勘察设计、工程建设施工和监理、工程装备制造以及专业媒体的160多名专家、代表出席了这次会议。

    会场设在天峨县龙滩水电开发有限责任公司宽阔的阶梯会议室。龙滩公司整洁优美的办公、生活环境给与会专家、代表留下了深刻的印象。龙滩水电开发有限责任公司总经理戴波在开幕式上向到会的专家、代表致欢迎词,中国水电建设集团公司副总经理孙洪水、中国水电七局刘明江局长到会讲话,中国水力发电工程学会施工机械化专业委员会常务副主任兼秘书长阮光华作了专委会工作汇报,中国工程院院士陆佑楣、马洪琪对我国能源建设现状和未来以及龙滩碾压混凝土大坝施工情况发表了重要讲话,中国长江三峡开发公司副总经理曹广晶、中国水电顾问集团公司副总工程师周尚洁到会作了讲话,龙滩水电开发有限责任公司副总经理龙先进、初曰亭针对龙滩水电站工程建设与施工设备管理作了大会发言。大会给专委会2005年优秀论文颁发了奖状和奖金。

    大会重点就龙滩水电工程混凝土预冷拌和生产、人工砂石骨料开采生产、砂石与砼输送设备等项施工系统和装备进行了主题发言和广泛交流,并到施工现场参观研讨。

    在龙滩水电站,业主单位——龙滩水电开发有限责任公司和施工单位——“78葛联营体”(水电七局、八局和葛洲坝集团公司)、“1478联营体”(水电十四局、七局和八局)详细介绍了龙滩工程施工设备的选型与配置。

    根据龙滩水电工程设计结构和施工总体布置,工程施工设备主要由四个系统的装备组成,即人工砂石系统设备、砼搅拌系统设备、砂石输送与混凝土浇筑设备、隧洞开挖设备。

    大法坪——国内最大的人工砂石加工系统之一

    龙滩水电站大法坪砂石加工系统位于右岸下游4.5公里处,主要担负水电站3标所包括的大坝和围堰工程共计约643万m3混凝土所需砂石骨料的生产任务,共需生产成品砂石料1412万吨,其中粗骨料939万吨,细骨料473万吨。

    大法坪砂石生产系统占地面积约10万平方米,系统根据大坝所需混凝土骨料级配的要求,以生产三级配骨料为主,同时也可以生产四级配骨料。大法坪砂石加工系统于2002年7月1日开工建设,2003年9月开始试运行。目前已按业主要求的混凝土高峰浇筑强度32.5万m3/月扩容建设完成,系统处理能力2650t/h。2005年11月、12月分别向大坝供应合格的砂石骨料85万吨和95万吨,大大超过了设计能力。

    该系统由中南勘测设计院与葛洲坝砂石拌和研究所联合设计,由葛洲坝集团公司及广西水电工程局组成的联营体承建和运行,是龙滩水电站混凝土施工的重要粮仓。实践证明,大法坪砂石加工系统是迄今为止国内最大的人工砂石加工系统之一,具备了布局合理、工艺可靠、设备先进的优点,通过近两年的运行管理,为国内即将新建的大型、特大型水电混凝土大坝工程人工砂石料系统提供了借鉴。

    龙滩水电站为国家重点工程,砂石加工系统不仅产量巨大,运行时间长(2003年12月至2008年),且对成品料质量要求高。业主要求所有设备均是技术先进、单机产量高、性能可靠,且是全新的设备。因此,如重要的破碎机、洗石机、石粉回收装置等,选用了国外知名品牌设备。其余的如棒磨机、筛分机、分级机、给料机、胶带机等选用国内大型专业生产厂家的产品。

    大法坪砂石加工系统选用的大型进口设备较多,费用较高,加大了建设成本和运行成本。随着国内设备制造业水平的提高,在今后类似的工程项目中如能有计划地使用部分国产设备,将可降低生产运行成本,并可充分利用国产设备售后服务的有利条件。

    大法坪砂石加工系统溜井下安装了山特维克公司生产制造的1312HD型鄂式破碎2台,给矿设备为山特维克公司生产液压槽式给矿机,达到了生产平稳,放矿连续的效果,已投入运行一年多,满足使用要求。

    大法坪砂石系统在招标设计中选用了3套芬兰Metso(美卓)公司的Lokotrack140移动式破碎站,该设备在国内属首次采用,决定先采购两套以积累使用经验,再决定是否采用第三套。在实际生产中,每套日产毛料在12000吨以上,在场地足够大,降层转换不频繁的情况下采用,不失为一个较好的方案。但其设备费用较高,每套约为1500万元人民币左右,目前只使用了两套移动式LT140,且只当作400多万元的固定式破碎站使用。

    2×6m3特大型强制式搅拌楼——我国生产能力最大的混凝土搅拌设备

    龙滩水电工程混凝土生产系统分为左、右岸生产系统。其中右岸布置了两套设计生产能力分别达660m3/h和570m3/h的混凝土搅拌楼,共安装三座2×6m3双卧轴强制式搅拌楼和一座4×3m3自落式搅拌楼。左岸混凝土生产系统选用了二座HL120-3F1500L自落式搅拌楼,设计生产能力为常态混凝土220m3/h,碾压混凝土170m3/h。扩容后左岸混凝土生产系统又增加了一座HL120-2S1500强制式搅拌楼。

    龙滩水电站大坝混凝土浇筑总量约736万m3,其中碾压混凝土约480万m3,最大月浇筑强度近34万m3/月。针对大方量、高强度的混凝土浇筑,结合混凝土浇筑方式和施工场地,若采用普通混凝土搅拌设备(楼、站)均不能满足龙滩水电站大坝混凝土施工的要求。因此,搅拌楼选型必须具备:

    (1)单楼生产能力大,即搅拌机容量大;

    (2)搅拌机适用于碾压混凝土拌制;

    (3)受施工场地限制和供料线运输要求,现场无法布置多台设备,搅拌楼数量要求尽可能少。

    为了满足以上几方面的要求,龙滩公司在我国水电站施工中首次选用了郑州水工混凝土机械有限公司和杭州国电机械设计研究所制造的2×6m3特大型强制式搅拌楼,这也是我国目前生产能力最大的混凝土生产设备。该搅拌楼主机采用德国BHS和日本IHI(石川岛)单锅容量9m3双卧轴强制式搅拌机,具有生产能力大、自动化程度高、生产可靠性强等特点,尤其是DKX7.0双卧轴强制式搅拌楼,特别适用于石灰岩骨料的碾压混凝土拌和,生产的碾压混凝土各项指标均优于传统的双锥自落式搅拌机。

    HL360-2S6000L型搅拌楼主体高34.5m,楼体为钢结构,由上至下分为进料层、骨料仓、衡量层、拌和层、放料层和出料层,副楼顶设三个胶凝材料罐。拌和层布置两台DKX7.0双卧轴强制式搅拌机;骨料与砂上料采用胶带机;胶凝材料采用气力输送上料;外加剂外配成品泵送上料;片冰为风送上料。所需气源为外供,搅拌楼控制方式为微机自动控制。

    2×6m3搅拌楼与普通混凝土搅拌设备(楼、站)相比,具有以下特点:

    (1)DKX7.0双卧轴强制式搅拌单锅容量大、拌制速度快、70秒搅拌时间,压实系数v>1.25;

    (2)生产碾压混凝土用的碾压砂石粉含量高达16~20%,在混凝土拌制过程中易对搅拌设备产生粘结(特别是自落式搅拌机),从而减少搅拌机容积,影响搅拌机正常工作,并且处理难度很大,对拌制的碾压混凝土而言,石粉流失,将影响混凝土的和易性和可碾性;

    (3)选用的DKX7.0双卧轴强制式搅拌具有独立的动力系统、自动加油润滑系统、卸料液压系统,保证了设备的运行可靠、使用寿命长、噪音小和维护简单;

    (4)搅拌楼从原材料的储存、称量、进料到混凝土拌制全过程采用了封闭式运转,有效地解决了搅拌楼内粉尘污染等环境问题。

    以目前龙滩水电工程正在使用的混凝土生产系统中的3号楼(BHS)为例,该楼2004年3月投产,截止2005年12月20日,共生产混凝土110万m3,最高月生产强度为14.71万m3,单楼最高班产量4770m3,混凝土生产合格率100%,质量评定优良(s=3.45)。

    由此可见,2×6m3特大型强制式搅拌楼适用于水工混凝土拌和,特别适用于碾压混凝土拌和,能够满足碾压混凝土快速施工的要求。

    我国水电系统输送料最大、单机最长的带式输送机

    该系统包括长距离砂石骨料输送系统和大坝混凝土垂直与水平运输系统。

    由于龙滩水电工程的成品砂石料供应强度较高,而大法坪砂石生产系统与大坝混凝土生产系统距离较远,因此大坝右岸混凝土生产系统所用砂石骨料的输连采用了通常在矿山与港口物料输送中使用的长距离带式输送机。这是我国水电系统第一条输送量最大(3000t/h)、单机长度最长(3945.419m)的带式输送机,也是中国水电施工史上首次采用长距离物料运输机械设备的一次成功尝试。

    该条长距离带式输送机承担了从大法坪砂石生产系统到大坝右岸混凝土拌和系统约1408万吨砂石料的运输任务,该系统由多条首尾相接的带式输送机组成,布置在高低起伏的地形上,穿过三个隧洞、跨越二条山沟,至今已运输砂石料832万吨,成为龙滩水电站大坝混凝土浇筑的生命线。

    龙滩水电工程大坝混凝土垂直和水平输送系统设备主要由2台塔式布料机、1台移动式塔式起重机、1台固定式塔式起重机、2台缆索式起重机、2台高架门机、1台轮胎式皮带输送机(胎带机)、3条高速皮带输送机等一系列设备组成。

    龙滩水电工程中,龙滩公司进口了2台POTAIN(波坦)生产的大型塔机,一台为MD1800移动式塔机,一台为MD2200固定式塔机。

    塔式布料机也称塔(顶)带机,是塔式起重机与输送皮带结合而成。龙滩水电工程采用的塔带机是美国ROTEC(洛泰克)公司制造的曾经在三峡工程中使用过的TC2400型塔带机,由固定式塔机和带机两部分组成。塔机最大工作半径80m,最大起重量为60t/40m内、30t/80m内,塔身最大自由高度95m,由10节每节高9.3m的圆筒型塔筒和基础节组成,各节驱动均采用液压装置,具备自顶升功能;带机部分由2条布料皮带机和1条转料皮带机以及系统爬升机构组成,布料皮带机总长85m,带宽762mm,整个带机系统能够通过液压装置自行爬升。

    龙滩水电工程新购进的顶带机是由法国POTAIN(波坦)公司(负责塔机)和日本NC公司(负责带机)联合设计和生产的,型号为MD2200-TB30,整体形式与塔带机类似,所不同的是顶带机起重能力略弱,但输送能力较塔带机强。顶带机塔身由13节自由桁架式标准节组成,塔身最大高度87.2m;2条布料皮带机总长100m,带宽800mm。因塔身结构原因其爬升套架结构较为复杂,塔机顶升和皮带机系统爬升采用液压装置,其余均采用电动驱动。

    此外,为了克服门塔机布置难度大、移动及工作覆盖范围有限等缺陷,龙滩水电工程租赁了一台美国ROTEC(洛泰克)生产的CC200-24型胎带机(轮胎式皮带输送机)。胎带机以美国GROVE(格鲁夫)RT-990型轮胎起重机底盘为机身,机身上支撑一台三节伸缩式皮带输送机(最大伸展范围53.19m,最大高度33.53m,最小布料半径22.6m,最大布料半径61m,最大斜角+30。),其主要部分由格鲁夫轮胎起重机底盘、支撑结构件及配重、伸缩式皮带输送机、给料输送机、回转料斗、发电机组、防护盖板(工作平台)以及操作室等组成。

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