一种复杂地质条件下拌和站筒仓补装的施工工法的制作方法

本发明属于混凝土搅拌站筒仓补装技术领域，具体为一种复杂地质条件下拌和站筒仓补装的施工工法。

背景技术：

混凝土搅拌站是基础建设工程中必不可少的设备之一，根据项目实际情况及施工现场的需要，在施工现场就近建设混凝土搅拌站，为施工工点及时提供混凝土。一套标准的混凝土搅拌机组主要由七部分组成，储料系统、输送系统、计量系统、搅拌系统、控制系统、电气系统、辅助系统。但储料系统的配置多少直接影响混凝土的生产效率，同时也会影响整个项目的施工进度。储料系统又包括骨料仓，粉料仓、外加剂仓。如图1所示，一般一套机组筒仓的标准配置是4-6个，这些筒仓位于一条直线或位于以机组为圆形的第一圆弧曲线上。若机组筒仓数量超过6个时就要另行考虑在筒仓外边再加装筒仓。目前，加装机组筒仓存在以下四个方面存在问题：

第一，由于在复杂地质条件及以机组为圆心的圆弧曲线上空间距离是有限的，故无法在第一圆弧曲线加装筒仓，面对工期紧张的项目，机组筒仓的不足会导致原材料储备量不足，混凝土无法及时供应，影响工程进度。

第二，对于普通的地质，一般都采用换填原有基础土质，通过夯实换填基础，之后根据图纸要求，设计相应的钢筋混凝土，使得浇筑完成后的基础满足筒仓安装时承载力要求，但是对于复杂地质条件下不能采用常规方法对基础进行处理，如果筒仓基础处理不当可能会导致筒仓在后期使用过程中出现沉降，甚至会导致整个机组倾覆，造成严重的安全事故。

第三，筒仓预埋件是筒仓与地面基础的连接体和承载体，筒仓支腿通过焊接在矩形的预埋件上，使筒仓起到一定的稳固、防倾覆作用。预埋件位置的确定关系到筒仓的安装位置，如果预埋件位置安装不得当，就会在后期造成筒仓无法安装或者安装不到位，造成一定的安全隐患。目前一个筒仓有4块预埋件，如图5所示，第一预埋件、第二预埋件、第三预埋件和第四预埋件，分别选择每一块预埋件的中心点a0，b0、c0、d0作为控制点，且以“中点对中点”的方式来安装，但是在预埋件上寻找中心点的准确率低，通常凭借感觉进行操作，这种安装方式容易造成安装误差大，预埋件安装不准确的问题。

第四，螺旋输送机是一种利用电机带动螺旋回转，推移物料以实现输送目的的机械。它能水平、倾斜或垂直输送，具有结构简单、横截面积小、密封性好、操作方便、维修容易、便于封闭运输等优点。螺旋输送机在输送形式上分为有轴螺旋输送机和无轴螺旋输送机两种，在外型上分为u型螺旋输送机和管式螺旋输送机。有轴螺旋输送机适用于无粘性的干粉物料和小颗粒物料，例如：水泥、粉煤灰、石灰、粮等；而无轴螺旋输送机适合输送机由粘性的和易缠绕的物料，例如：污泥、生物质、垃圾等。螺旋输送机的工作原理是旋转的螺旋叶片将物料推移而进行螺旋输送机输送，使物料不与螺旋输送机叶片一起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。螺旋输送机旋转轴上焊的螺旋叶片，叶片的面型根据输送物料的不同有实体面型、带式面型、叶片面型等型式。螺旋输送机的螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承以随物料给螺旋的轴向反力，在机长较长时，应加中间吊挂轴承。由于在复杂地质条件及以机组为圆心的圆弧曲线上空间距离是有限的，故补加的筒仓无法与既有筒仓安装在同一圆弧曲线，那么导致补装筒仓的下料口距离机组计量秤较远，如果选用较长的螺旋输送机一方面会减低粉料的输送效率，另一方面还需要拆除机组的外封装，影响机组的正常运转。

技术实现要素：

本发明旨在解决上述四个方面的技术问题，提供了一种复杂地质条件下拌和站筒仓补装的施工工法。

本发明解决其技术问题采用的技术手段是：一种复杂地质条件下拌和站筒仓补装的施工工法，包括以下步骤：

步骤一、外加筒仓安装位置选定：所有外加筒仓安装至以机组为圆形的第二圆弧曲线上，每个外加筒仓与既有筒仓相错排列，且每个外加筒仓的位置保证外加筒仓与其距离最近的一对相邻既有筒仓三者在同一横截面上的圆心连线后形成“等边三角形”或“等腰三角形”；

步骤二、外加筒仓基础处理：借鉴桥梁施工工艺，在外加筒仓选定的位置处建设相应的桩基和承台；

步骤三、预埋件位置的确定；将预埋件的直角拐点作为控制点，提前计算好四个控制点的坐标，根据坐标进行放点，施工时，将四个预埋件直角拐角点对应放置在投放好的四个点处，将控制点拉线首尾相连，形成包围四个预埋件的规则正方形，每个预埋件控制点处的直角与正方形的四个直角重合，此时预埋件的位置即为准确的安装位置；

步骤四、新设螺旋输送机的安装：给外加筒仓配置新设螺旋输送机，且新设螺旋输送机的输送管短于原有螺旋输送机，在原有螺旋输送机的管壁上开口，用软连接将原有螺旋输送机的开口处和新设螺旋输送机的出料口相连接，新设螺旋输送机的输送管倾角小于等于外加筒仓椎体与水平面的角度。

本发明步骤一中，选择等腰三角形或者等边三角形原理，布置外加筒仓，这种安装方式极大的增加了场地利用率，减少了安装位置的土方开挖量，同时避免了后续螺旋输送机的输送管加长或无法安装的问题，保证了后期外加筒仓的螺旋输送机与既有筒仓的螺旋输送机对接简单。步骤二中，采用桩基和承台对外加筒仓进行支撑，通过承台能够增大筒仓基础的承载力，最大限度上避免了后续外加筒仓出现沉降。步骤三中，利用四个预埋件的四个拐角点作为控制点，构建规则正方形，这种安装方式效率快，安装精度高，避免了后续因为安装误差对预埋件进行再次处理，进而避免影响正常施工进度。步骤四中，由于外加筒仓位于以机组为中心的第二圆弧曲线上，外加筒仓的下料口距离机组计量秤较远，如果选用较长的螺旋输送机一方面会减低粉料的输送效率，另一方面还需要拆除机组的外封装，影响机组的正常运转，所以本发明中选择输送管较短的螺旋输送机，通过与以机组为圆形的第一圆弧曲线上临近的既有筒仓螺旋输送机搭接，构成一个“1+1=1”形式的螺旋输送机，而且选择输送管较短的螺旋输送机也能增加场地的利用率，且要保证选择的第二螺旋输送机性能和第一螺旋输送机的性能相同或者相近。

优选的，步骤一中，若外加筒仓的直径与既有筒仓的直径相等，则采用“等边三角形”原理得到外加筒仓的最佳位置，两个既有筒仓轴线的水平距离为等边三角形的边长；若外加筒仓的直径大于或小于既有筒仓的直径，则采用“等腰三角形”原理得到外加筒仓的最佳位置，两个既有筒仓轴线的水平距离为等腰三角形的底边长度，等腰三角形的腰长为既有筒仓的直径、外加筒仓的直径与相邻筒仓的安全距离之和。这样设置，最大程度上增加了场地利用率，减少安装位置土方开挖量的同时，缩短了工期，保证了施工项目如期顺利进行。

优选的，步骤四中，新设螺旋输送机的输送管与原有螺旋输送机的输送管相平行。这是为减小对原有螺旋输送机的改造，提高螺旋输送机的输送效率，减低螺旋输送机的能耗。

优选的，步骤四中，新设螺旋输送机的输送量略小于原有螺旋输送机的输送量。当新设螺旋输送机的输送量大于原有螺旋输送机的输送量时，会导致原有螺旋输送机的输送量不能满足要求，很容易造成原有螺旋输送机堵塞，反而会造成生产效率下降，影响生产。当新设螺旋输送机输送量远小于原有螺旋输送机输送量时，会造成输送量不足，机组待料时间过长，生产效率低下，能耗过高，故新设螺旋输送机的输送量略小于原有螺旋输送机的输送量时，刚好能满足输送量的要求，也能保障生产效率，保障生产进度。

优选的，步骤二中，根据地质情况还可选择通过一个桩基支撑两个筒仓。当地质情况塌陷较严重时，选择一个桩基支撑一个筒仓，当地质情况较好时，可视情况选择一个桩基支撑两个筒仓，这能够在保证地基强度要求的基础上，节约成本。

本发明的有益效果是：采用本发明所述方法解决了外加筒仓因为空间有限、地质条件复杂导致无法快速安装的问题，而且外加筒仓安装快速、安全且可靠，拌合物原材料储量增加，满足了输送量的要求，施工工期较传统工艺大大提前，节约了成本，改造之后的混凝土搅拌机组生产效率明显提高，降低损耗率，提高了项目工程施工进度，避免了粉料储存量不足对施工进度的影响，杜绝了原材料未检先用的情况，保证了混凝土质量，确保了施工质量，具有较强的实用性。

附图说明

图1为原有拌和站的整体结构示意图。

图2为本发明拌和站增加所述外加筒仓后的安装结构示意图。

图3为图2中外加筒仓和既有筒仓处的局部放大示意图。

图4为图3中外加筒仓和两个既有筒仓按等边三角形排列的结构示意图。

图5为现有预埋件的放点示意图。

图6为本发明所述预埋件的直角拐点作为控制点的示意图。

图7为四个预埋件拉线形成规则正方形的示意图。

图8为新设螺旋输送机和原有螺旋输送机连接的结构示意图。

图9为螺旋输送机螺旋叶片上粉料的受力示意图。

图10为图9中粉料在螺旋叶片上形成的三角形示意图。

图11为拌和站增加所述外加筒仓后的整体结构示意图

图中：1-外加筒仓；2-机组；3-第二圆弧曲线；4-既有筒仓；5-预埋件；6-新设螺旋输送机；7-原有螺旋输送机；8-第一圆弧曲线；9-螺旋叶片；10-粉料；a0、b0、c0、d0分别为四个预埋件的中心点；a1、b1、c1、d1分别为四个预埋件的直角拐点；∠a2、∠b2、∠c2、∠d2分别为规则正方形的四个直角；f1为螺旋输送机运动时的平行于输送管的倾斜力,f为螺旋输送机运动时的水平力，g为粉料的重力，△abc为粉料在螺旋叶片上形成的三角形，α为f1和f之间的夹角即螺旋输送机输送管的倾斜角，α1为△abc中∠a的大小。

具体实施方式

参照图1至图11，对本发明所述的一种复杂地质条件下拌和站筒仓补装的施工工法进行详细说明。

一种复杂地质条件下拌和站筒仓补装的施工工法，包括以下步骤：

步骤一、外加筒仓1安装位置选定：如图2、图3和图4所示，所有外加筒仓1安装至以机组2为圆形的第二圆弧曲线3上，每个外加筒仓1与既有筒仓4相错排列，且每个外加筒仓1的位置保证外加筒仓1与其距离最近的一对相邻既有筒仓4三者在同一横截面上的圆心连线后形成“等边三角形”或“等腰三角形”；

步骤二、外加筒仓1基础处理：借鉴桥梁施工工艺，在外加筒仓1选定的位置处建设相应的桩基和承台；

步骤三、预埋件5位置的确定；如图6和图7所示，将预埋件5的直角拐点作为控制点，提前计算好四个控制点的坐标，根据坐标进行放点，施工时，将四个预埋件5直角拐角点a1、b1、c1、d1对应放置在投放好的四个点处，将控制点拉线首尾相连，形成包围四个预埋件5的规则正方形，如图7所示，每个预埋件5控制点处的直角与正方形的四个直角∠a2、∠b2、∠c2和∠d2重合，此时预埋件5的位置即为准确的安装位置；

步骤四、新设螺旋输送机6的安装：如图11所示，给外加筒仓1配置新设螺旋输送机6，且新设螺旋输送机6的输送管短于原有螺旋输送机7，在原有螺旋输送机7的管壁上开口，用软连接将原有螺旋输送机7的开口处和新设螺旋输送机6的出料口相连接，如图8所示，新设螺旋输送机6的输送管倾角小于等于外加筒仓1椎体与水平面的角度。

本发明步骤一中，选择等腰三角形或者等边三角形原理，布置外加筒仓1，这种安装方式极大的增加了场地利用率，减少了安装位置的土方开挖量，同时避免了后续螺旋输送机的输送管加长或无法安装的问题，保证了后期外加筒仓1的螺旋输送机与既有筒仓4的螺旋输送机对接简单。步骤二中，采用桩基和承台对外加筒仓1进行支撑，通过承台能够增大筒仓基础的承载力，最大限度上避免了后续外加筒仓1出现沉降。步骤三中，利用四个预埋件5的四个拐角点作为控制点，构建规则正方形，这种安装方式效率快，安装精度高，避免了后续因为安装误差对预埋件5进行再次处理，进而避免影响正常施工进度。步骤四中，由于外加筒仓1位于以机组2为中心的第二圆弧曲线3上，外加筒仓1的下料口距离机组2计量秤较远，如果选用较长的螺旋输送机一方面会减低粉料10的输送效率，另一方面还需要拆除机组2的外封装，影响机组2的正常运转，所以本发明中选择输送管较短的螺旋输送机，通过与以机组2为圆形的第一圆弧曲线8上临近的既有筒仓4螺旋输送机搭接，构成一个“1+1=1”形式的螺旋输送机，而且选择输送管较短的螺旋输送机也能增加场地的利用率，且要保证选择的第二螺旋输送机性能和第一螺旋输送机的性能相同或者相近，具体见图11。螺旋输送机输送管的倾斜角度对于螺旋输送机输送过程的生产率和功率消耗都有影响，一般它是以一个影响系数的形式来体现的，螺旋输送机输送能力将随着倾斜角度的增加而迅速降低，同时，螺旋输送机布置时倾斜角度也将影响物料的输送效果。另外倾斜角度的大小还会影响填充系数，倾斜角度对填充系数的影响如倾斜角度越大，允许的填充系数越小，螺旋输送机的输送能力越低，通过对螺旋输送机受力分析，如图9所示，f1为螺旋输送机运动时的平行于输送管的倾斜力,f为螺旋输送机运动时的水平力，g为粉料10的重力，△abc为粉料10在螺旋叶片9上形成的三角形，α为f1和f之间的夹角即螺旋输送机输送管的倾斜角，α1为△abc中∠a的大小，由图9和图10可知，螺旋输送机的倾角α与直角三角形abc中的α1相等，当α变化的时候α1也随着变化。根据直角三角形的余切定理及直角三角形面积，当螺旋输送机倾角α增大，cotα的值减小，螺旋输送机的水平力f保持不变，根据余弦定理则粉料10重力g减小，即螺旋输送机输送量减小。当螺旋输送机倾角α=0°时，螺旋输送机的输送量最大，但如果螺旋输送机按0°布置，一方面筒仓整体高度就会加高，筒仓重心上移，筒仓安全系数减低；另一反面螺旋输送机在后期运行时，由于输送量过大，很容易造成螺旋输送机堵塞，反而会减低输送效率，同时能耗还会增加。当螺旋输送机倾角α＞60°筒仓椎体与水平面的角度时，会导致螺旋输送机无法与筒仓连接，所以输送管的倾斜角度不能超过外加筒仓1的椎体与水平地面的角度。

进一步的，作为本发明所述的一种复杂地质条件下拌和站筒仓补装的施工工法的一种具体实施方式，步骤一中，如图4所示，若外加筒仓1的直径与既有筒仓4的直径相等，则采用“等边三角形”原理得到外加筒仓1的最佳位置，两个既有筒仓4轴线的水平距离为等边三角形的边长；若外加筒仓1的直径大于或小于既有筒仓4的直径，则采用“等腰三角形”原理得到外加筒仓1的最佳位置，两个既有筒仓4轴线的水平距离为等腰三角形的底边长度，等腰三角形的腰长为既有筒仓4的直径、外加筒仓1的直径与相邻筒仓的安全距离之和。这样设置，最大程度上增加了场地利用率，减少安装位置土方开挖量的同时，缩短了工期，保证了施工项目如期顺利进行。

进一步的，作为本发明所述的一种复杂地质条件下拌和站筒仓补装的施工工法的一种具体实施方式，步骤四中，如图11所示，新设螺旋输送机6的输送管与原有螺旋输送机7的输送管相平行。这是为减小对原有螺旋输送机7的改造，提高螺旋输送机的输送效率，减低螺旋输送机的能耗。具体实施例中，我们选择第二螺旋输送机与第一螺旋输送机相同的倾角α=26°的方式布置，即第一螺旋输送机的输送管平行于第二螺旋输送机的输送管。

进一步的，作为本发明所述的一种复杂地质条件下拌和站筒仓补装的施工工法的一种具体实施方式，步骤四中，新设螺旋输送机6的输送量略小于原有螺旋输送机7的输送量。当新设螺旋输送机6的输送量大于原有螺旋输送机7的输送量时，会导致原有螺旋输送机7的输送量不能满足要求，很容易造成原有螺旋输送机7堵塞，反而会造成生产效率下降，影响生产。当新设螺旋输送机6输送量远小于原有螺旋输送机7输送量时，会造成输送量不足，机组2待料时间过长，生产效率低下，能耗过高，故新设螺旋输送机6的输送量略小于原有螺旋输送机7的输送量时，刚好能满足输送量的要求，也能保障生产效率，保障生产进度。具体实施例中，原有螺旋输送机7每小时的输送量是120吨，电机功率是15kw，则新设螺旋输送机6选择时其输送量要≤120t/h。当第二螺旋输送量＞120t/h，由于输送量过大，原有螺旋输送机7的输送量不能满足输送要求，很容易造成原有螺旋输送机7堵塞，反而会造成生产效率下降，影响生产。当新设螺旋输送机6输送机输送量远小于原有螺旋输送机7输送量时，会造成输送量不足，机组2待料时间过长，生产效率低下，能耗过高，具体实施中，选择输送量为每小时110吨的螺旋输送机作为新设螺栓输送机。

进一步的，作为本发明所述的一种复杂地质条件下拌和站筒仓补装的施工工法的一种具体实施方式，步骤二中，根据地质情况还可选择通过一个桩基支撑两个筒仓。当地质情况塌陷较严重时，选择一个桩基支撑一个筒仓，当地质情况较好时，可视情况选择一个桩基支撑两个筒仓，这能够在保证地基强度要求的基础上，节约成本。

以上具体结构是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或者替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。