浇筑碾压混凝土坝的自升式输料布料系统及其施工方法与流程

本发明涉及大坝施工技术领域，具体涉及一种浇筑碾压混凝土坝的自升式输料布料系统及其施工方法。

背景技术：

目前，在碾压混凝土施工领域，碾压混凝土输料和布料通常采用如下方式：

(1)汽车运料方案：自卸汽车从拌合站运输碾压混凝土料到仓号附近，入仓前对自卸车轮胎进行冲洗，之后汽车需要行驶一段碎石路面保证轮胎的脱水，入仓后依次均匀卸料，然后用推土机将料堆进行平整完成平仓，接着振动碾对平整后的混凝土料进行压实。该方法的缺点：一是汽车轮胎冲洗不干净或脱水不彻底，容易污染仓号，影响碾压混凝土层间结合质量；二是汽车入仓口封仓工序多，影响混凝土浇筑速度；三是仓号内设备多，相互干扰大，容易发生安全事故；四是自卸汽车在仓号内频繁行走、刹车、转弯，对仓号内刚收面的碾压混凝土频繁扰动，影响混凝土强度的增长；五是当遇到坝内廊道时，汽车跨越廊道比较困难；

(2)坝外皮带机、坝内塔带机和自卸汽车配合运料方案：坝外供料皮带自拌合站输送碾压混凝土料至坝内的塔带机，在塔带机覆盖范围内由塔带机完成输料和布料，塔带机覆盖不到的部位由自卸汽车从塔带机溜筒下接料，然后运输、卸料，之后由推土机平仓和振动碾压实。该方法的缺点：一是因塔带机的覆盖半径一般在100m以内，只能对部分坝面进行供料和布料，覆盖范围之外的部位还得采用自卸汽车在仓号内接料、运输和卸料，仓号内设备多容易发生安全事故，自卸汽车对刚收面的碾压混凝土频繁扰动影响混凝土强度的增长；二是塔带机一般配长溜筒布料，容易发生骨料分离，影响混凝土的质量；三是塔带机比较笨重，安装和拆除风险高、难度大；

(3)坝外自卸汽车、负压溜管(或满管溜管)，坝内自卸汽车运料方案：坝外自卸汽车从拌合站运料到坝肩顶部，然后转入负压溜管(或满管溜管)输送混凝土料到仓号的端部，由自卸汽车接料并转运到浇筑点，之后由推土机平仓和振动碾压实。该方案存在如下缺点：一是仓号内设备多，容易发生安全事故；二是自卸汽车对刚收面的碾压混凝土频繁扰动影响混凝土强度的增长；三是溜管容易堵管，清理和安拆难度大，影响混凝土浇筑速度。

基于现有技术存在的上述技术问题，本发明人结合多年的施工经验提出一种浇筑碾压混凝土坝的自升式输料布料系统及其施工方法。

技术实现要素：

本发明提供一种浇筑碾压混凝土坝的自升式输料布料系统及其施工方法，通过配合采用坝外供料装置、坝内外过渡皮带、坝内输料皮带及履带式布料机进行碾压混凝土的输送，减少了碾压混凝土在输送过程的转料环节，能够有效保证混凝土的浇筑质量。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种浇筑碾压混凝土坝的自升式输料布料系统，包括坝外供料装置、坝内外过渡皮带、坝内输料皮带、行走式卸料器、坝内输料皮带、顶升装置及履带式布料机，其中：坝外供料装置，连接于坝内外过渡皮带，并能够将拌合站拌制的碾压混凝土料输送至设置在坝内外之间的坝内外过渡皮带，拌合站采用螺旋式双卧轴强制式搅拌主机；

坝内外过渡皮带，连接于坝内输料皮带，并能够将碾压混凝土料输送至坝内输料皮带上；

坝内输料皮带，通过输料皮带顶升装置实现与坝面的同步上升；

行走式卸料器，设置在坝内输料皮带上且能够在输料皮带上行走，并能够将坝内输料皮带上的碾压混凝土料卸放至连系皮带上，经过连系皮带的后混凝土料进入用于对号仓进行布料作业的履带式布料机；

输料皮带顶升装置，由若干根钢支柱组成，钢支柱能够受液压顶力对坝内输料皮带进行顶升作业，其中，钢支柱的底部设有液压千斤顶。

进一步地，坝内外过渡皮带的供料端能够转动的连接于坝内输料皮带，其中，坝内输料皮带，在坝内输料皮带上升的过程中，为了利于碾压混凝土料的输送，坝内外过渡皮带能够坝内外过渡皮带上扬或下俯实现与坝内输料皮带的联接。

进一步地，履带式布料机上设置有伸缩布料皮带，其中，伸缩布料皮带能够360度旋转以及上扬和下俯。

进一步地，坝内输料皮带平行于坝体的轴线。

进一步地，连系皮带能够在行走式卸料器上移动及摆动，从而使履带式布料机距坝内运输皮带的距离能够进行动态调整。

本发明还提供一种应用浇筑碾压混凝土坝的自升式输料布料系统的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：拌和碾压混凝土料，采用强制拌和装置进行碾压混凝土料的搅拌，其中，碾压混凝土料的原料配比为：120-125份的水、55-65份的水泥、110-120份的粉煤灰、740-755份的细骨料、1245-1350份的粗骨料及2.0-2.5份的外加剂；

步骤2：采用拌合机出料口下面的皮带将拌和完成的碾压混凝土料运送至坝外供料装置的接料端，坝外供料装置将碾压混凝土料输送至坝内外过渡皮带，坝内外过渡皮带再将碾压混凝土料输送至坝内输料皮带上，配合操作坝内输料皮带上的行走式卸料器、连系皮带和履带式布料机进行碾压混凝土料在坝体的仓号内的摊铺，至仓号内均匀铺满；

步骤3：采用推土机进行仓号平仓，采用振动碾将仓号内的碾压混凝土料压实；

步骤4：对压实完的碾压混凝土料进行密实度检测，达到设计要求后进行下一层碾压混凝土料的施工；

步骤5：继续对坝内输料皮带进行碾压混凝土料的输送，对碾压混凝土料进行摊铺、推平及压实，逐层施工，至完成坝体施工，回收支撑坝内输料皮带的钢柱，由钢柱在碾压混凝土料内留有的孔洞用碎石进行填充并灌浆。

进一步地，步骤2中，碾压混凝土料在坝体的仓号内虚铺的厚度为34-36cm。

进一步地，步骤4中，还包括对不达设计要求的碾压混凝土料进行补充压实的步骤。

进一步地，步骤4中，还包括采用液压设备对支撑坝内输料皮带的钢柱进行顶升步骤。

与现有技术相比，本发明的优越效果在于：

1、本发明所述的浇筑碾压混凝土坝的自升式输料布料系统，通过配合采用坝外供料装置、坝内外过渡皮带及坝内输料皮带进行碾压混凝土的输送，减少了碾压混凝土在输送过程的转料环节，能够有效保证混凝土的浇筑质量；

2、本发明所述的浇筑碾压混凝土坝的自升式输料布料系统，通过行走式卸料器、连系皮带和履带式布料机的协调配合，能够使布料厚度均匀，推土机平仓效率提高，从而减少平仓推土机的数量；能够实现跨廊道的输料和布料；能够实现整个仓号范围内的输料和布料；

3、本发明所述的浇筑碾压混凝土坝的自升式输料布料系统，通过设置输料皮带顶升装置，能够利于坝内输料皮带的提升；

4、本发明所述的浇筑碾压混凝土坝的自升式输料布料系统的施工方法，通过快速输料、均匀布料和压实，以及进行密实度检测的步骤，有效的保证了碾压混凝土的强度；

5、本发明所述的浇筑碾压混凝土坝的自升式输料布料系统的施工方法，通过逐层施工的步骤，使碾压混凝土的密度更为均匀。

附图说明

图1是本发明实施例中浇筑碾压混凝土坝的自升式输料布料系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中所述自升式输料布料系统在大坝中施工的示意图；

图3为本发明实施例中斜层碾压的示意图；

图4是本发明实施例中坝内外过渡皮带和坝内输料皮带连接的示意图；

图5是本发明实施例中履带式布料机的结构示意图；

图6是本发明实施例中行走式卸料器和连系皮带连接的示意图。

附图标记：

1-坝内外过渡皮带、2-坝内输料皮带、3-行走式卸料器、4-连系皮带、5-履带式布料机、51-360°转盘、52-转动底座、53-伸缩皮带第一节、54-伸缩皮带第二节54、55-伸缩皮带第三节55、56-液压油缸、6-输料皮带顶升装置、7-坝外供料装置、9-转接支架。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

如图1和图2所示，浇筑碾压混凝土坝的自升式输料布料系统，所述系统包括坝外供料装置7、坝内外过渡皮带1、坝内输料皮带2、行走式卸料器3、连系皮带4、履带式布料机5及输料皮带顶升装置6：

坝外供料装置7，连接于坝内外过渡皮带1，并能够将拌合站拌制的碾压混凝土料输送至设置在坝内外之间的坝内外过渡皮带1；

坝内外过渡皮带1，连接于坝内输料皮带2，并能够将碾压混凝土料输送至坝内输料皮带2；

坝内输料皮带2，通过输料皮带支撑及顶升装置6能够实现与坝面的同步上升；

行走式卸料器3，设置在坝内输料皮带2上并能够将坝内输料皮带2上的碾压混凝土料卸放至连系皮带4上；

连系皮带4，与履带式布料机5连接，能够将混凝土输送至履带式布料机5，利用布料机在仓号内进行连续布料；

输料皮带顶升装置6，由若干根钢支柱组成，钢支柱能受液压顶升装置的液压顶力对坝内输料皮带2进行顶升作业，其中，输料皮带顶升装置6设有8根直径1m、高度11m的钢管支柱，在浇筑间歇时利用液压顶升装置对钢支柱进行依次顶升，使坝内输料皮带2实现抬升，以与坝面的施工高程相匹配。

在本实施例中，坝外供料装置7、坝内外过渡皮带1、坝内输料皮带2及连系皮带4均采用宽度为910mm的桁架输送带，履带式布料机5的型号为cp-90-36，其覆盖范围为27.4m。

在本实施例中，行走式卸料器3采用犁式卸料器。

在本实施例中，坝外供料装置7通过皮带支柱顶部的门型架、挡料桶和刮板实现与坝内外过渡皮带1的搭接和物料转输；坝内外过渡皮带1通过皮带支柱顶部的门型架、挡料桶和刮板实现与坝内输料皮带2的搭接和物料转输。

坝内外过渡皮带1的供料端能够转动的连接于坝内输料皮带2，作为本实施例的另一种改进，坝外供料装置7的供料端能够转动的连接于坝内外过渡皮带1。

如图4所示，坝内外过渡皮带1的两端均支撑在转接支架9上，位于坝内的供料端与转接支架9铰接固定，位于坝外接料端插在另一个转接支架9内，并能够在转接支架9内实现自由滑动，初期的坝内外过渡皮带1为下俯状态，随着坝面的升高，通过输料皮带顶升装置6对钢支柱进行顶升，坝内输料皮带2连同转接支架9同步抬升，从而带动坝内外过渡皮带1抬升，逐渐由下俯状态过渡到水平状态再过渡到上扬状态。

履带式布料机5上设置上扬、下俯和水平360度旋转的可伸缩布料皮带。

如图5所示，履带式布料机5设有360°转盘51、转动底座52和依次连接的伸缩皮带第一节53、伸缩皮带第二节54及伸缩皮带第三节55，360°转盘51能够转动的设置在转动底座52上，伸缩皮带第一节53的首端铰接在转动底座52的顶端，伸缩皮带第二节54能够移动的插接在伸缩皮带第一节53，伸缩皮带第三节55能够移动的插接在伸缩皮带第二节54内，转动底座52通过液压油缸56连接于伸缩皮带第一节53的中部。360°转盘51在转动底座52上的转动，实现履带式布料机5的360°旋转，液压油缸56能够控制履带式布料机5上扬或下俯，伸缩皮带第一节53、伸缩皮带第二节54、伸缩皮带第三节55能够调整布料范围。

坝内输料皮带2平行于坝体的轴线。坝内输料皮带2，在浇筑初期，为适应坝基地形，在垂向上为折线布置，随着坝面的升高逐渐过渡为水平直线。在本实施例中，如图2所示，在坝体施工的系统初始位置，坝基纵剖面形状呈折线状，随着施工的进行，坝内输料皮带2上升至所述系统施工中期位置呈直线型。

连系皮带4能够在行走式卸料器3上移动及摆动。

如图6所示，连系皮带4插在行走式卸料器3的口字型支架内，能够前后自由抽送和左右摆动，连系皮带4插入行走式卸料器3的深度能够调整，从而改变布料机与坝内输料皮带2之间的距离，行走式卸料器3、连系皮带4、履带式布料机5的相对位置由控制器统一控制，保证相互之间的协调工作。

本发明还提供一种应用浇筑碾压混凝土坝的自升式输料布料系统的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：拌和碾压混凝土料，采用强制拌和装置进行碾压混凝土料的搅拌，其中，碾压混凝土料的原料配比为：120-125份的水、55-65份的水泥、110-120份的粉煤灰、740-755份的细骨料、1245-1350份的粗骨料及2.0-2.5份的外加剂；

步骤2：采用拌合机出料口下面的皮带将拌和完成的碾压混凝土料运送至坝外供料装置7的接料端，坝外供料装置7将碾压混凝土料输送至坝内外过渡皮带1，坝内外过渡皮带1再将碾压混凝土料输送至坝内输料皮带2上，配合操作坝内输料皮带2上的行走式卸料器3、连系皮带4和履带式布料机5进行碾压混凝土料在坝体的仓号内的摊铺，至仓号内均匀铺满，碾压混凝土料在坝体的仓号内虚铺的厚度为34-36cm，其中，坝外供料装置7的接料端设有储料斗，拌合机拌制好的混凝土料通过皮带先进入储料斗，然后利用储料斗底部安装的螺旋供料机将混凝土料均匀送至坝外供料装置7上；

步骤3：采用推土机进行仓号平仓，采用振动碾将仓号内的碾压混凝土料压实，压实后，每层碾压混凝土料的厚度为30cm；

步骤4：随着碾压混凝土料的高度增加，在浇筑间歇期利用液压顶升装置对钢支柱进行依次顶升，从而使坝内输料皮带2抬升；

步骤5：继续对坝内输料皮带进行碾压混凝土料的输送，对碾压混凝土料进行摊铺、推平及压实，逐层施工，至完成坝体施工，回收支撑坝内输料皮带的钢柱，由钢柱在碾压混凝土料内留有的孔洞能够用于坝体排水通道，亦能够采用碎石料填充并进行灌浆固结。

其中，步骤4中还包括采用压实度控制仪对压实完的碾压混凝土料进行密实度检测，碾压混凝土料的密实度达到95-98％后达到设计要求，进入下一层碾压混凝土料的施工。

在本实施例中，细骨料的粒径为0-5mm、粗骨料粒径为5-63.5mm，外加剂采用高效减水剂和缓凝剂。

在本实施例中，碾压混凝土料在坝体的仓号内虚铺的厚度为35cm。

在本实施例中，当大坝通仓平层浇筑仓面面积过大时，拌合站拌合能力不能满足浇筑强度的要求时，可以采取：采用斜层碾压的技术，如图3所示，浇筑从仓号一端向另一端推进，斜层坡度为10％，能够减小碾压混凝土单层的摊铺面积；或者采用将大仓号分为2～3个仓号的技术，逐个仓号施工，进行平层碾压，仓号间的设备转移采用混凝土斜坡道或可拆卸式钢制斜坡道，通过在先浇仓号一侧设置混凝土斜坡道，或者采用移动式钢制斜坡道，保证设备在仓号间的转移。

本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。