摘要：簡要介紹了錦屏一級水電站混凝土骨料長距離帶式輸送機系統的設計與應用情況。長距離帶式輸送機應用于水電站工程混凝土骨料運輸，經濟合理可靠，是一種值得推廣的方案。長距離帶式輸送機在高山峽谷地區水電站工程的應用價值較突出。
關鍵詞：長距離帶式輸送機；砼；骨料；運輸；布置；錦屏一級水電站
1 前言
錦屏一級水電站混凝土總量約780萬m3，其中大壩、水墊塘、二道壩及泄洪洞混凝土量約680萬m3，共需混凝土成品骨料約1600萬t。其混凝土工程施工強度高，成品骨料運輸任務繁重。成品粗骨料由距壩址約5km的下游左岸印把子溝人工骨料加工系統供應。為了滿足錦屏一級工程高峰期混凝土澆筑強度的需要，必須采用合理可靠的混凝土成品骨料運輸方案。
2 帶式輸送機系統的規劃
在工程可研設計階段，對混凝土骨料運輸方案進行了公路運輸與帶式輸送機運輸的比較研究。公路運輸方案，需新增裝車設施和骨料運輸循環線公路等土建項目。由于受錦屏工程場地和交通條件現狀限制，骨料運輸車輛會導致場內公路交通量超限，對交通安全存有隱患，因此公路運輸方案會給工程建設帶來一定的風險，且公路和運輸車輛的日常維護費用也很高。相比之下，帶式輸送機運輸方案相對獨立，受各方面影響較小，工藝和結構設計在技術上均可行。雖然帶式輸送機方案的土建工程和設備采購等一次性投入費用大，但運行費用大大低于公路運輸方案。經過經濟比較，兩個方案的投資費用差別不大。為確保工程的順利實施，采用帶式輸送機運輸方案。
帶式輸送機系統的運輸能力需與砂石加工系統的生產能力相匹配。印把子溝人工骨料加工系統的成品骨料生產能力為1600t／h，為滿足工程高峰期混凝土澆筑強度的需要，成品骨料帶式輸送機系統的設計運輸能力為2500t／h，運行期約6年，運輸成品骨料總量約為1115萬t。其中大壩壩體工程混凝土所需的成品粗骨料約1000萬t，運輸至高線混凝土系統；水墊塘、二道壩混凝土所需的成品粗細骨料約115萬t，運輸至棉沙溝低線混凝土系統。
3 帶式輸送機系統的線路布置
帶式輸送機系統的起點為大壩下游左岸印把子溝砂石加工系統成品料堆地弄出料口，高程為1710m，終點為大壩右岸高線混凝土系統骨料豎井頂部廊道，高程為1975m，兩點直線距離約5km，高差為265m。
對于帶式輸送機系統的線路、工藝布置，本著工藝技術先進、運行可靠、高效經濟的原則，并且充分考慮與水電站其他相關建筑物之間的相互協調，采用可行合理的線路，確保為帶式輸送機系統的土建施工和運行維護提供方便的條件。
電站工程區內河道狹窄，兩岸山體雄厚，基巖裸露，坡陡谷窄。受工程地形條件所限，帶式輸送機線路明線布置方案較難實施，且明線布置受工程其他部位施工干擾較為突出，故將帶式輸送機系統線路基本都考慮布置于膠帶機隧洞內，施工干擾較小，且運行管理環境易封閉，對環境影響較小。
帶式輸送機系統全程采用連續運輸。根據地形條件和場內交通等因素，確定帶式輸送機線路。輸送系統全程由6條帶式輸送機組成，頭尾共設6個轉載站。輸送線路經由左岸膠帶機隧洞，通過膠帶機跨江橋，再經右岸膠帶機1號隧洞、5號公路2號隧洞、右岸膠帶機2號隧洞至大壩右岸高線混凝土系統1975m高程的骨料豎井頂部廊道。輸送線路的總長度約5.5km，總運輸高度約265m。其中位于雅礱江左岸的長度約1.0km，下行布置，運輸高度約-41.5m；右岸線路長度約4.4km，上行布置，運輸高度約306.5m；由跨江棧橋連接兩岸輸送線路，橋長約l10m，橋面高程1666.00m。
在帶式輸送機線路上，左岸膠帶機隧洞、右岸膠帶機1號和2號隧洞均為新建隧洞。全線穿越了場內交通2號公路隧洞、錦屏二級進水口施工支洞、對外交通AB洞、5號公路隧洞等地下洞室，并通過新建膠帶機跨江橋實現左、右岸的銜接。
4 帶式輸送機系統的工藝
帶式輸送機系統全程由6條帶式輸送機組成，分別為101、102、103、104、105、106膠帶機。其中101、102、104、105為普通帶式輸送機，103、106為管狀帶式輸送機。
為了適應錦屏一級工程陡峻的地形條件，103、106輸送機采用管狀帶式輸送機進行小半徑平面轉彎，這在國內水電行業是首次使用。103號管帶機兩端直線段長度分別為1143m、76m，中間為曲線段，其曲線半徑為550m，圓心角為400。106號管帶機兩端直線段長度分別為40m、739m，中間為曲線段，其曲線半徑為450m，圓心角為450。選用這兩條管狀帶式輸送機，充分利用了管狀帶式輸送機可實行平面轉彎的特點，解決了膠帶機線路布置的銜接問題，使得整個帶式輸送機系統線路順暢，也減輕了土建隧洞工程的施工難度。此外，管狀帶式輸送機比普通輸送機提升角度大，具備更強的爬坡能力。能更好地適應錦屏陡峻的地形條件。
長距離帶式輸送機的關鍵部件主要是輸送帶和驅動裝置。
根據輸送物料的性質，輸送帶的覆蓋層材料應該具有很好的防切割性和耐磨蝕性。錦屏一級成品骨料長距離帶式輸送機系統輸送帶全采用鋼絲繩芯輸送帶，安全系數在正常運轉時不小于7，輸送帶的上、下覆蓋輸送帶厚度不得小于6mm。管狀帶式輸送機采用專用鋼絲繩芯輸送帶，能滿足運行條件下的剛度和柔性要求。輸送帶不僅有良好的荷載支承性和成槽性，還保證輸送機運行中輸送帶的成管性、成管的保持性良好；管狀帶式輸送機輸送帶的彈性和抗疲勞性能要求更高，能滿足工況變化的要求。
對于長距離、大運量、高帶速的帶式輸送機，采用何種起動方式尤為重要。近年來國內外所采用的先進、可靠的主要軟起動方式有CST和變頻調速等多種方式。CST是專為重載帶式輸送機設計的機電液一體化驅動系統，采用機械方式控制帶式輸送機起動和制動過程中的加、減速度，不受載荷的影響，有足夠長的起動和停車時間，減少對電網的沖擊；可降低帶強；并具有過載控制、負載平衡和輸送帶張力控制等功能，可以延長帶式輸送機的使用壽命。變頻調速驅動是通過改變供電頻率來實現調速，實現對輸送機起動、制動及運行過程的軟控制，起動、制動時間較長，可實現變速運行。在錦屏一級成品骨料長距離帶式輸送機系統中，除了長度較短的102、105膠帶機，其余長膠帶機均采用CST或者變頻軟起動，保證了膠帶機的可靠運行，使用壽命長且維護簡單。帶式輸送機主要技術參數見表1。
5 土建工程設計
在帶式輸送機線路上共新建3條膠帶機隧洞、1座膠帶機跨江棧橋，以及棉沙溝4號轉載站、道班溝5號轉載站兩個露天設施工程。
根據膠帶機隧洞內鋪設帶式輸送機的型號、帶寬，檢修人行道的寬度，檢修車輛的型號，以及設備與隧洞輪廓之間的安全間隙，確定隧洞采用城門洞形。左岸膠帶機隧洞的典型斷面尺寸為4.5m×4.0m(寬×高)，右岸膠帶機隧洞的凈斷面尺寸為4.5m×5.0m(寬×高)。隧洞均采用系統噴錨支護，局部混凝土襯砌。
104膠帶機設置在工程場內5號公路2號隧洞內。5號公路2號隧洞凈空高7．88m，汽車運輸凈空界限高度5m。在保證隧洞行車空間的前提下，在隧洞5m凈高以上的頂部用鋼梁搭設機道，合理利用了公路隧洞，縮短了土建工程的工期。
膠帶機跨江棧橋為懸索橋。兩岸錨碇均采用洞錨，左、右岸共設置4個錨洞，錨洞內設鋼筋混凝土支墩，用于固定主纜和傳力。橋面的主跨主梁采用貝雷式桁架。為控制主跨橫橋向位移，在橋上、下游兩側均設風纜，風纜上設置調節長度裝置，使棧橋的橫橋向位移不大于100mm，以保證橋上的膠帶機安全運行。河道兩岸山體陡峻，右岸為近直立的裸露巖質邊坡，依靠江邊的勘測便道施工，施工難度大。
由于4號、5號轉載站均設置于露天，且占地面積較大，可能影響現有的場內公路的通行。解決好轉載站與現有場內公路和其他設施之間的協調問題，是設計的關鍵。在場地條件極其惡劣的情況下，通過一定代價的工程處理措施，才滿足了轉載站的布置要求。以棉沙溝4號轉載站為例，該轉載站位于右岸膠帶機1號隧洞出口，該部位是場內3號公路1號隧洞、5號公路1號隧洞、5號公路2號隧洞的交匯處，山體陡峻，坡面淺表巖體較為風化破碎，分布有較多的危巖體。根據4號轉載站的布置輪廓，盡量將開挖坡度加大，以減小開挖范圍，減小對山體的擾動。對邊坡開口線以外的山體采取隨機錨索、錨桿支護和主被動防護網進行加固和防護；開口線內采取了部分錨索和系統噴錨的方式對開挖邊坡面支護。以上各項措施解決了4號轉載站施工期和運行期的人員與設備安全問題。
6 結束語
大型水電工程的大壩等水工建筑物混凝土工程量巨大，選擇一個經濟合理的混凝土骨料運輸方案，對工程造價和環保有著舉足輕重的意義。2002年以前，水電工程混凝土成品、半成品骨料輸送，運距大于2km，一般采用自卸汽車公路輸送方式。近年來隨著世界燃油價格不斷上漲，自卸汽車輸送骨料的經濟性在不斷降低。對于料場到壩區距離相對較遠的大型水電工程，采用長距離帶式輸送機輸送骨料就成為了一種合理的選擇。
由于長距離帶式輸送機具有輸送能力高、運行連續可靠、節能環保、技術成熟等特點，在輸送能力高、輸送總量大、運距適中的大型水電工程項目上采用，具有明顯的經濟效益和社會效益。但對于高山峽谷地區的水電工程，長距離帶式輸送機運輸混凝土骨料需穿越高山、河谷、陡坡、深溝等復雜地形，土建工程受地形條件和工程場內交通等條件的限制，施工較困難，土建施工戰線長，地質條件十分復雜，給設計工作帶來一定的難度。
目前錦屏一級成品骨料長距離帶式輸送機系統已正式投入使用，取得了較好的運行效果。帶式輸送機系統的成功運用，為高山峽谷地區水電工程的骨料運輸方案積累了寶貴的經驗。
編輯：金哲
