输电线路砼集中搅拌站的应用
1前言
1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程，是国家电网公司建设特高压坚强电网的奠基工程，该工程的建设，将为我国今后构筑以特高压输电工程为骨架的坚强国家电网，具有重要的示范意义和里程碑意义。
本次特高压工程提出了很高的安全、质量、环保、科研等目标，全国十八家单位同台竞技，因此要高质量的完成各项施工任务，打造特高压工程建设品牌，必须用全新的思想观念来认识特高压工程，大力开展施工创新和研发。为此在基础施工阶段，我们在对本标段现场实际充分调查分析的基础上，对地形、道路满足条件的桩位设置砼搅拌站，实施集中搅拌。实践证明，实施集中搅拌，能够进一步提高施工质量、效率和文明施工水平，能够更有利的做好环境保护工作。
2 工程概述
我公司施工的07标段起自于N490至N600(中间有部分空号)，标段全长35.901km，途径伊川县、汝州市，共有铁塔基础70基，其中板式斜柱基础33基、板式直柱基础16基、掏挖式基础17基、岩石锚杆基础1基、灌注桩基础1基、大板基础2基。混凝土总量6932.36m3，平均每基方量99.04m3，单基最小方量19.016m3(N558岩石锚杆基础)，最大方量752.18m3(N555大板基础)。
3 搅拌站的意义，可行性、必要性分析
采用集中搅拌站的意义：特高压输电工程的建设，是我国输电史上一个划时代的创举，这是一个全新的课题，面临着诸多复杂和困难的问题，对这些问题，国家电网公司站在整个国家能源优化配置的角度，以长远倡议发展的眼光，提出了以自主创新、研发为主，借鉴国际上特高压发展已取得的相关经验为辅的倡议思路，同时提出了利用特高压的建设所取的成果及经验，反哺超高压电网的建设，大力提升我国的电网建设水平，为我国的国民经济发展提供更好、更优质的服务。这要求每个参建单位都要以最高的热情、最高的水平投入本工程的建设。而集中搅拌在强化环境保护工作，进一步提高施工质量、效率和文明施工水平具有重大优势，它有效的克服了现场分散搅拌计量准确度易受人为因素影响、搅拌能力低、备料受场地限制等不足。因此对本标段地形、道路满足条件的桩位尽最大可能的设置砼搅拌站，对混凝土进行集中搅拌，是本标段创新工作的一个重大举措。
可行性分析：
1、国网公司、省公司、公司对采用集中搅拌站均十分支持，在资金、人力、物力上没有任何问题;
2、目前市场集中搅拌机械产品丰富，种类较多，此类施工方法在社会上已成熟应用;
3、本标段地形、道路条件能满足集中搅拌条件的桩位较多;
必要性分析：
1、使用集中搅拌站可以做到自动上料，自动称量、机动出料和集中操纵控制，使搅拌站后台上料作业走向机械化、自动化生产，能更精确的满足混凝土的配合比要求，使混凝土质量得到有效控制，确保工程质量，能进一步克服现场分散搅拌计量准确度易受人为因素影响提高施工质量。
2、采用集中砼搅拌站可进一步减少施工现场占地面积，提高现场文明施工水平。
3、对大板基础，设计明确不能留施工缝，采用集中砼搅拌站可提高工效，有效满足混凝土的凝固要求，保证施工质量。
4 现状调查及搅拌机械确定
4.1市场上搅拌机械的情况
目前市场上的混凝土搅拌机有HZS型、WBZ型、JS型等系列搅拌机。HZS型系列混凝土属强制、高效型设备，适用于大、中型建筑施工，道路桥梁工程及生产商品混凝土的预制厂中;WBZ型系列属组合可拆卸式，适用于高速公路、等级公路等基层材料施工;JS型系列搅拌机系双卧轴强制式搅拌机，该机具备了单独作业和与PLD系列配料机组成简易式混凝土搅拌站的双重优越性，是一种高效率机型，应用非常广泛，具有重量轻，转场方便等优点，适用于输电线路施工，其搅拌能力也能满足线路施工需要;
4.2搅拌机械的确定
4.2.1 混凝土在施工过程中必须考虑其凝固时间问题，对绝大多数基础而言，底板的混凝土量在整个基础中是最大的，而底板在浇制过程中，一方面要考虑每一盘浇制的混凝土都能被后续混凝土有效覆盖，另一方面还要考虑底板顶面与基础二台接触的部分必须在其凝固前开始二台的浇制。设搅拌机从上料、拌合、出料、浇制、振捣整个过程综合用时为t，混凝土的凝固时间设为T，搅拌机一次生产量为V，则一台搅拌机最大能浇制的混凝土量可按下式计算：
公式1
式中h：基础底板的厚度
δ：完成以底板高为正方体的混凝土量时，该正方体的顶面混凝土覆盖层厚度，可根据实际施工水平给定。
4.2.2根据公式1计算出W值后，可将W与基础底板混凝土量D相比较。
当W≥D时，说明一台搅拌机能够满足基础底板的浇制要求。
当W 设χ=D/W，当χ为整数时，完成基基础底板的浇制需χ台搅拌机，否则应配置χ+1台搅拌机方能满足底板浇制要求。
当基础底板较厚时，施工时可以考虑对底板进行分层浇制，此时设底板分层混凝土量为Df，则有：
当W≥Df时，说明一台搅拌机能够满足基础底板分层浇制要求。当W 设χ=Df/W，当χ为整数时，完成基基础底板分层浇制需χ台搅拌机，否则应配置χ+1台搅拌机方能满足底板分层浇制要求。
由于基础的分层不能无限制的进行，比如最低按20cm分层，若此时仍有W 4.2.3当底板顶面不考虑凝固问题时，如本标段的两基大板基础的大板的浇制，此时一台搅拌机最大能浇制的大板的混凝土量可按下式计算：
公式2
式中k=T/t
Δ：底板浇制时后续混凝土覆盖前层混凝土的厚度，可根据实际施工水平给定。
根据公式2计算出W后同样与大板的混凝土量相比较确定搅拌机的数量，计算时大板按整体考虑。
4.2.4需注意的是，公式1中的δ和公式2中的Δ的实际取值略有不同，实际施工时δ宜取较小值，如10cm;Δ宜取较大值，如20cm，以符合实际施工需要。
4.2.5利用上述公式进行计算，并结合现场实际进行各方面的综合比较分析，我们选用了JS500型搅拌机和PLD800配料机组成简易的搅拌站。PLD800配料机可由搅拌机提升料斗直接接料，也可由皮带输送机接料。其配料机的称重系统采用重量控制仪及传感器，可对物料进行定量、配料和控制，并自动修改落差;该站由上料、搅拌、卸料、供水、气动、电气控制等部份组成。具有结构紧凑、体积小、重量轻，转场方便、灵活，生产效率高、搅拌质量好，能耗低、噪音小，工作可靠、自动化程度高、操作维修方便等优点，适合输电线路工程基础施工中使用。
5 集中搅拌站的地点选择
集中搅拌桩位情况
经对现场详细调查、分析，本标段集中搅拌桩位情况见表一。
|
桩号 |
单基砼量(m3) |
单腿砼量(m3) |
基础类型 |
搅拌站位置 |
|
N496 |
37.71 |
9.428 |
插入式 |
江左乡温寨村公路旁 |
|
N497 |
74.47 |
18.62 |
地脚螺栓台阶式 |
|
N498 |
73.36 |
18.34 |
地脚螺栓掏挖式 |
|
N499 |
43.12 |
10.78 |
插入式 |
|
N500 |
35.56 |
8.89 |
插入式 |
|
N501 |
58.91 |
15.06、13.73 |
地脚螺栓台阶式 |
|
N502 |
58.91 |
15、14.46 |
地脚螺栓掏挖式 |
|
N503 |
33.24 |
9.48、7.97、7.9 |
插入式 |
|
N504 |
36.24 |
9.06 |
插入式 |
|
N505 |
38.25 |
9.16、9.7 |
插入式 |
|
N506 |
29.75 |
7.44 |
插入式 |
|
N507 |
37.03 |
17.98、19.05 |
插入式 |
|
N510 |
36.3 |
9.48、9.94 |
插入式 |
|
N551 |
124.12 |
31.03 |
地脚螺栓台阶式 |
|
N552 |
97.22 |
23.72、24.5 |
地脚螺栓台阶式 |
|
N557 |
221.78 |
55.45 |
地脚螺栓台阶式 |
|
N555 |
左 |
175.24(大板量)
19.83(单腿量) |
大板基础，分体塔 |
半坡乡小郭沟村公路边 |
|
中 |
160.98(大板量)
17.87(单腿量) |
|
右 |
185.86(大板量)
19.83(单腿量) |
|
N556 |
457.71 |
367.24(大板量)
90.47(单腿量) |
大板基础 |
6 施工要点
6.1搅拌站原材料
⑴、水泥及粉煤灰
选用天瑞集团汝州水泥厂生产的普通硅酸盐水泥。该厂生产能力达2500t/d，生产工艺符合国家标准。
对大体积基础(如大板基础)，选用P·O32.5普通硅酸盐水泥，并选购粉煤灰掺入，以降低混凝土的水化热。为减少水泥水化热，降低混凝土的温升值，在满足设计和混凝土可泵性的前提下，通过掺加适量的粉煤灰，改善混凝土的和易性、可泵性，减少水泥用量和水化热量，减少温度应力。粉煤灰拟选择汝州电厂生产的Ⅱ级粉煤灰。施工前对水泥的安定性、初凝时间、终凝时间及强度等相关指标进行复检。
⑵、外加剂
对本标段N555、N556两基大板基础需使用混凝土缓凝剂，缓凝剂选用TMS-F6型复合混凝土缓凝剂，其能改善混凝土的工艺特性，减水率达15%-20%，延缓混凝土凝结时间，保水性好，同时还放慢水泥水化热释放速度，推迟和降低水化热峰值，使用前需进行配合比试验，坍落度按100-140mm设计，根据基础型式进行计算，混凝土初凝时间按4小时设计能够满足施工需要。
⑶、混凝土用砂石
使用天然中砂，细度模数为2.3～3.0，碎石采用人工碎石，其直径为20～40mm，对大板基础需采用地泵运输的其碎石粒径为5～20mm，品质和级配均应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006的标准。
6.2混凝土施工配合比设计
根据设计强度及泵送混凝土坍落度的要求，混凝土用所有原材料、外加剂均经试验室检验合格、再经试验室试配优选确定。现场实测砂、碎石含水率进行用水量调整。
根据混凝土生产方式、运送(输)方式及基础型式，对混凝土是否掺入粉煤灰及设计的坍落度有不同的要求，现列表说明。
|
生产及运送方式 |
基础型式 |
煤粉灰 |
缓凝高效减水剂 |
坍落度 |
集中搅拌
地泵运送 |
大体积 |
掺入 |
掺入 |
140±20mm |
|
桩基 |
掺入 |
掺入 |
180-220mm |
|
灌注桩承台 |
掺入 |
掺入 |
140±20mm |
|
其余型式 |
掺入 |
掺入 |
80-100mm |
集中搅拌
翻斗车直接运送 |
大体积 |
掺入 |
掺入 |
60-90 |
|
其余型式 |
\ |
掺入 |
40-60 |
|
现场搅拌 |
大体积 |
\ |
\ |
60-80mm |
|
桩基 |
\ |
\ |
180-220mm |
|
灌注桩承台 |
\ |
\ |
30-50mm |
|
其余型式 |
\ |
\ |
30-50mm |
6.3混凝土运输方案
⑴一般桩位在搅拌站至塔位之间采用翻斗车运输，运输时尽量利用机耕路，少占农田，少污染周围环境。
⑵对翻斗车料斗是否有渗漏，做到每天检查一次，发现问题立即整改，以防止水泥浆泄漏，并经常清理粘附和硬化的混凝士残渣。
⑶混凝土自从搅拌机卸入翻斗车开始至翻斗车开始卸料为止，在气温低于25度时，不超过1.5小时卸料，在气温大于或等于25度时，不超过1小时卸料。
⑷N555、N556桩位采用在桩位附近设场，直接用地泵泵送混凝土。
⑸混凝土运输前，对运输路线、运输距离、一个往返行程运输时间进行详细测定;结合基础浇筑的混凝土量、搅拌站的生产能力进行详细施工设计。
如：某基础(单腿)50m3,根据现场条件，只能采用翻斗车运送。综合考虑8h浇筑完成，搅拌站生产能力完全满足。该施工桩位距搅拌站距离为10km，翻斗车料斗体积0.6 m3，往返一次需35分钟，考虑上料、下料时间及途中间隙时间，共按45分钟考虑。
施工效率：50m3/8h=6.25m3/h
一台翻斗车每小时运送：60/45×0.6=0.8m3
需翻斗车：6.25/0.8=7.8台，即需8台
6.4混凝土集中搅拌主要工器具
下面按一个搅拌站考虑的施工主要工器具配置
|
序号 |
名 称 |
型号或规格 |
单位 |
数量 |
备注 |
|
1 |
混凝土搅拌站 |
Js500搅拌机和PL800A混凝土配料机 |
套 |
1 |
|
|
2 |
翻斗车 |
FC-15 |
台 |
6 |
一般桩位 |
|
3 |
地泵 |
|
套 |
1 |
大板基础桩位用 |
|
4 |
运水车 |
|
台 |
2 |
一般桩位 |
|
5 |
运水车 |
|
台 |
1 |
大板基础设水池 |
|
6 |
装载机 |
|
台 |
1 |
|
|
7 |
挖掘机 |
WY80 |
台 |
1 |
|
|
8 |
汽油打夯机 |
|
台 |
1 |
|
|
9 |
立柱模板固定架 |
自制 |
套 |
4 |
|
|
10 |
插入式振动器 |
HZ6X-50 |
台 |
4 |
|
|
11 |
经纬仪 |
J2 |
台 |
1 |
|
|
12 |
砼料板 |
1.5m×1.5m |
块 |
2 |
|
|
13 |
坍落度筒 |
|
个 |
1 |
|
|
14 |
台秤 |
|
台 |
1 |
|
|
15 |
试块盒 |
150mm×150mm |
套 |
4 |
|
7 集中搅拌站优缺点分析
|
序号 |
项目 |
商品砼 |
集中搅拌站 |
小搅拌机 |
|
1 |
经济分析 |
|
|
|
|
2 |
受限制条件 |
最多 |
一般 |
少 |
|
3 |
工效 |
最高 |
高 |
差 |
|
4 |
所需劳动力 |
最少 |
少 |
多 |
|
5 |
所需机械 |
多 |
最多 |
少 |
|
6 |
施工质量 |
好 |
好 |
易波动 |
|
7 |
环境保护 |
好 |
较好 |
一般 |
8 结束语
本标段应用集中搅拌进行施工，施工质量和施工工效均得到明显提升，施工管理、安全及环境保护工作进一步实现了规范化、标准化，得到了国网建设有限公司、监理公司等单位认可，同也给地方关系协调等带来了方便，具有较好的推广价值。
