悬臂移动龙门式布料机在箱涵混凝土入仓中的应用

袁野 王德智 王钰

摘要：作为南水北调中线天津干线工程的组成部分--廊坊市段代建工程，在解决工程沿线的饮水问题上发挥着重要作用。针对泵送和移动龙门式布料机运输等入仓方式从技术、质量和经济等方面进行对比，发现采用布料机解决垂直入仓问题是切实可行的。

关键词：悬臂移动龙门布料机混凝土浇筑南水北调中线

中图分类号： TV544 文献标识码： A 文章编号：

一、立项背景

南水北调中线天津干线工程是南水北调中线一期工程的组成部分，其主要供水目标是天津市，并为沿线河北省部分城镇供水。天津干线廊坊市段代建项目工程位于河北省廊坊市的霸州市、安次区境内。线路全长19.76km。其中TJ4-4标段采用了悬臂移动龙门式布料机对标段的箱涵涵身混凝土进行浇筑。TJ4-4标段的主体工程为有压箱涵混凝土浇筑，混凝土浇筑方量约为35.02万m3。

二、主要科学技术内容

2.1悬臂移动龙门式水平布料系统结构

（一）结构参数

(1)结构尺寸： 龙门布料机支腿高6750mm左右，顶部桁架高2400mm(分为两层，依布料机而设定)，宽2400mm，侧部桁架高1500mm；

(2)轨距：两侧为17700mm左右(居中对称布置)。

(3)操作空间：侧部有1500mm左右的支模操作空间，顶部有1650mm的钢筋编织和抹面空间，桁架内部有两侧800mm左右的行走空间；

（二）行走系统

一套系统共设置四个车轮，其中两个主动轮，两套动力驱动系统，其中每套驱动系统包含一台电动机、一台减速机、一条完整电路、一套电控箱、一套液压制动系统。内部车轮：直径为400mm的铸钢车轮(45号钢)。轴承为锥形轴承，每个轴承承载力为10吨。轮槽70mm、双边、表面淬火处理煮黑；减 速 机：行走速度约为10m/min；

（三）布料系统

一套布料机共设置三条皮带，通过上料斗至卸料口分别是：上料斗，上料皮带桁架，主桁架皮带，布料小车。

2.2布料机配置

（一）布料机浇筑强度：理论混凝土入仓强度为100m³/h，而根据各仓号其它浇筑因素综合考虑最大浇筑速度不小于50 m³/h，所以该布料机能够满足混凝土入仓强度要求。

（二）采用“3拖1”形式搭配：即每3台钢模台车配1台龙门式布料机，仅考虑布料机闲时用于各仓号间调运侧模，不吊装钢筋。

（三）布料机总体配置：根据施工总进度计划需要，本工程沿线共布置6台悬臂移动龙门式布料机，平均每台布料机控制长度为1.76km，负责118节箱涵的施工任务。

2.3与泵车方案机械使用费比较

布料系统全套成本费为642.78万元，而泵车成本费为891万元，布料系统全套成本费远比泵车便宜，浇筑速度却提高1倍以上，大大提高了运输车辆和拌合系统的有效利用率，降低了混凝土浇筑全过程的机械使用与人工等费用。

2.4与泵车浇筑方案比较节约材料费

表2-3

从上表可见，由于布料机浇筑混凝土和泵送混凝土相比，每方节约水泥等胶凝材料约40kg，35.02万m3混凝土总共可节约水泥等胶凝材料1.4万t左右，节约材料费约为380万元。

2.5布料机节能分析

采用布料机浇筑方案耗电14.31万元，而泵车浇筑方案耗柴油81.99万元，将减少67.69万元的能耗成本。

2.6悬臂移动龙门式布料系统优点分析

通过施工实践，悬臂移动龙门式布料机达到了预期的使用效果，布料系统在使用中表现出优势的主要有：

（一）遮阳防雨：布料系统全长36 m，在整个钢架上搭设遮阳、防雨棚，既可减少混凝土水分流失，又可防止雨天淋雨，从而保证混凝土入仓质量。

（二）节省人力：整套布料系统只需4～6人操作布料和负责监控，节省人力。同时便于对不合格混凝土料和异物随时发现，及时清除，杜绝杂物入仓。

（三）安全可靠：布料系统基本为半封闭式，两侧设有防护栏网，工作面用木板和铁板镶铺，可以保证操作人员安全和防止杂物下落。

（四）环保节能：布料系统行走机构及皮带均为电机带动，使用的清洁能源，相比泵送和反铲浇筑节约了大量的柴油。

（五）节省投资：布料系统全套成本费远比泵车便宜，浇筑速度却提高1倍以上，大大提高了运输车辆和拌合系统的有效利用率，降低了混凝土浇筑全过程的机械使用与人工等费用。

三、主要技术发现、发明、创新点

3.1上料皮带桁架悬臂结构

布料机受料皮带桁架采用悬臂式结构既节省了一道轨道也，可以避免基坑边坡遭到布料机行走时破坏。

3.2卸料口、橡皮筒

每台布料机共设7个卸料口，各卸料口分别对准箱涵的边墙、底板/顶板、中墙，沿横向移动布料小车和沿纵向行走布料机可向仓号各点卸料。

橡皮筒，为保证卸料的稳定性，防止混凝土落差太大产生离析等，在布料机卸料口采用了串筒及缓降橡皮管结合将混凝土送入仓内。

3.3仓号照明

仓号照明，在布料机桁架上安装了6盏照明灯，夜间浇筑时照明灯光随布料机行走而移动，保持直射浇筑面，浇筑面犹如白昼，对作业方便和安全有利。

四、与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较，目前在南水北调中线工程及国内其它工程中已完成了数量众多的箱涵及倒虹吸工程浇筑，已积累了丰富的施工经验，其入仓方式亦多样化，可直接借鉴引用于本工程。下面将其入仓方式与目前常用的入仓方式进行横向、纵向比较：

4.1与反铲、泵车等入仓手段横向比较

本次布料机方案主要是解决箱涵混凝土入仓问题，从目前（4个月完成5.2万m3混凝土浇筑）的施工实践来看，采用布料机解决垂直入仓问题是切实可行的，并且在使用过程中也突显出它独有的多方面的优点。

从入仓强度上，解决了单仓浇筑历时长的问题，减少胶凝材料和拌合用水量利于预防裂缝，保证了浇筑的质量。布料机入仓可比长臂反铲入仓节约大量的其它辅助工程费用，比泵车入仓节约了大量的机械费用。

4.2与其它工程布料机入仓纵向比较

本工程采用了钢模台车与布料机“3拖1”的组合方式，使得平均每台布料机控制长度为1.76km，负责118节箱涵（布料机设计使用寿命为120节）的施工任务，提高了布料机的利用率。

通过细节优化设计，较大的提高了布料机的实用性能，本工程所用悬臂移动龙门式布料机与其它工程使用的布料机相比具有操作更灵活、故障率更低、使用更方便、造价较低等综合优势。

4.3综合比较结果

通过上述可见，本工程所用悬臂移动龙门式布料机不论横向与泵车反铲等常用混凝土入仓方式比较，还是纵向与其它工程所用普通布料机相比较，在技术上切实可行，在工程质量上能有效保障，经济上节约了成本，值得在类似的工程中广泛推广。

五、课题研究成果

5.1经济效益

与其它标段采用全泵送相比，采用移动龙门式布料机首先每月减少泵车租赁81台，节约设备使用费208.22万元；其次节约胶凝材料1.4万吨，节约材料费用380万元；最后节约柴油122.57吨，节约能源消耗费用67.69万。共产生经济效益655.91万元。

5.2社会效益（安全可靠）

布料系统基本为半封闭式，两侧设有防护栏网，工作面用木板和铁板镶铺，可以保证操作人员安全和防止杂物下落，有效的保障了施工人员的安全，为工程创造了和谐安全的良好建设环境。

5.3推广前景

该项技术目前已在举世瞩目的南水北调工程中得到了广泛应用和推广，在南水北调工程的很多个标段的倒虹吸、箱涵等混凝土结构施工中均采用布料机作为主要入仓手段，浇筑强度和质量均能满足要求，取得了较大的经济效益和一定的社会效益。

悬臂移动龙门式布料机入仓，将是以后箱涵、倒虹吸等类似结构混凝土浇筑的首选方式。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。