施工机械在水利行业应用的现状与发展趋势 刘友元 俞勤泰 张秀元 “十五”期间，国家对水利工程建设十分重视，投入4500多亿元资金。已经和即将开工建设的一批大型水电项目有长江、黄河重点堤防建设，黄河沙坡头、嫩江尼尔基水利枢纽，龙滩、小湾、水布垭、景洪水电站等一系列重点水电工程。 这些水电工程建设需用的施工机械种类繁多，可为大量机械企业带来发展机遇。现就针对建设水电站用的混凝土施工机械、浇注混凝土用的起重运输机械，以及引水隧洞用的盾构机(TBM)在水利行业的应用现状及发展趋势作简单介绍。
施工机械在水利行业应用的现状与发展趋势
刘友元 俞勤泰 张秀元
“十五”期间，国家对水利工程建设十分重视，投入4500多亿元资金。已经和即将开工建设的一批大型水电项目有长江、黄河重点堤防建设，黄河沙坡头、嫩江尼尔基水利枢纽，龙滩、小湾、水布垭、景洪水电站等一系列重点水电工程。
这些水电工程建设需用的施工机械种类繁多，可为大量机械企业带来发展机遇。现就针对建设水电站用的混凝土施工机械、浇注混凝土用的起重运输机械，以及引水隧洞用的盾构机(TBM)在水利行业的应用现状及发展趋势作简单介绍。
一、混凝土施工机械及其配套设施
水电站建筑大坝、厂房时都需要大量的混凝土，每个水电工地根据混凝土的浇注强度都要建造一定数量的搅拌楼(站)。三峡水电建设工地共配备了自落式的4×3m3楼6座、4×4.5m3楼1座、2×6m3楼1座和强制式的2×4.5m3楼1座，这些楼的总生产率为2360m3/h。其中最大的搅拌楼为4×4.5m3预冷混凝土搅拌楼，其生产率为360m3/h。这座楼的主要特点是生产率高，可生产7℃预冷混凝土，并配备自落式搅拌机。在建中的龙滩水电站，共有3座HL360-2S6000L超大型预冷(碾压)混凝土搅拌楼，生产率达360m3/h，是目前国际上生产能力最大的强制式碾压混凝土搅拌楼。
目前我国大中型水电站建设对混凝土施工机械的要求很高，基本是大方量、高强度并能生产多品种的混凝土搅拌楼，因此混凝土搅拌楼的规模正向大型甚至超大型化方向发展。一般大中型水电站建设要求单座楼的生产率为110～240m3/h，配备的搅拌楼型号大多为自落式的3×1.5m3、4×3m3、4×4.5m3和强制式的2×1.5m3、2×3m3、2×4m3及2×6m3；选用的搅拌机也在向大容量方向发展，从1.5m3扩大到6m3。当然，各种骨料、粉料、砂及外加剂的称量值也相应增大，以满足整机生产率的要求。
大中型水电站建设，对水工混凝土的质量要求也很高，除常态常温的混凝土外，还需要预冷混凝土、碾压混凝土等。
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目前国内水电施工普遍采用加冷水搅拌、骨料风冷及加片冰搅拌等措施制作预冷混凝土，我国大部分水电工程局已掌握了这些新工艺。氨压机组、冷却塔设备及管路系统、电气控制系统基本上可以国产化。
另外，碾压混凝土(RCC)筑坝新工艺近几年在我国水电站施工中得到广泛应用。碾压混凝土筑坝温控措施简单，水泥用量少，通过机械设备可实现快速施工，大大缩短了水电站建设工期，节约了投资。
二、起重运输机械
水电站大坝建设中吊运、输送混凝土的施工设备是起重运输机械，一般使用高架门座起重机、缆索起重机和连续式混凝土快速布料设备等。
1.高架门座起重机
在水电建设工地上使用的高架门机主要机型有DMQ540-30型、MQ600-30型、MQ900型、MQl260-60型、MQ1800型、 MQ2000型等。这些设备的共同特点是：起重臂的铰点高度较高，起重臂长，起升高度大。采用高承载能力的滚道支承或多排滚子回转支承，可实现360°全回转，并可根据工地混凝土浇注情况，进行3m3混凝土吊罐或6m3混凝土吊罐的浇注作业。为配合水电站建设对混凝土施工的大方量、高强度要求，高架门座起重机正向大起重量、大幅度、提高工作平稳性的方向改进。考虑提高的还有电气控制水平，采用变频技术提高整机的可靠性、先进性。
2.缆索起重机
缆索起重机(以下简称缆机)是水利水电工程混凝土大坝施工中的主要施工设备。
与水电工程建设传统的门机、塔机及高架门机的栈桥施工比较，缆机施工具有下列优点：
①无需架设横跨两岸的施工栈桥，省去栈桥费用，也避免了栈桥施工中的许多麻烦。
②缆机操作时与地面上其他施工机械的工作互不干扰，对于高坝也不存在需要分期架设高、低栈桥的问题，施工布设较易解决。
③缆机从工程初期投入使用后，一般可以工作到完工，且不需在汛期停止工作或撤出。
④缆机具有较高的起升、下降及小车运行速度(横移速度)，因而其工效一般比门机、塔机高得多。
⑤工程初期，还可利用缆机作为两岸间的交通手段。
我国在20世纪70年代以前使用缆机较少，缆机真正成为大坝施工的主力设备是在刘家峡、乌江渡等工程的施工中，三峡工程使用了德国PWH公司设计的摆塔式缆机。据不完全统计，我国在大中型水利水电工程建设使用的缆机不下40台，其中国产的有28台，引进的约为15台。
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随着我国西部大开发战略的实施，一些大型水利水电工程将开工建设，其中大部分属于峡谷电站。受施工条件和地质地形条件的限制，工程设计部门在施工设计方案中多采用缆机方案。目前确定使用缆机施工的有：小湾电站采用5台30t平移缆机作为主要的浇注设备，构皮滩电站拟采用3台30t平移缆机，溪洛渡电站拟采用3台30t平移缆机，拉西瓦电站拟采用4台30t平移缆机，官地水电站拟采用3台30t平移缆机。另有一些水电站根据工程规模和施工条件拟采用20t 缆机进行施工，如索风营水电站等。
国产缆机和国外缆机相比还存在一定差距，主要表现在：机型种类较少，对新机型设计经验不足，同类机种重量较重，工作索的使用寿命较短，电气设备和元器件的质量及控制系统的先进性较差等。
目前国产缆机正向大跨度、高速、大起重量的方向发展。缆机最大跨度可达800～1000m，吊钩扬程可达600多m，吊钩起升速度高达150m/min，小车横向速度可达500m/min，起重量从10t(3m3混凝土吊罐)、20t(6m3混凝土吊罐)发展到30t(9m3混凝土吊罐)。特别应该提到的是，30t缆机将是今后一个阶段我国水利水电建设采用较多的机型，是我国缆机发展的必然趋势。
3.连续式混凝土快速布料设备
连续式混凝土快速布料装备(以下简称塔式皮带布料机或塔带机)浇注系统是世界20世纪90年代混凝土工程施工快速浇注的主要设备，它替代了传统混凝土浇注中使用的臂架式起重机和缆索起重机等设备，提高了混凝土的浇注效率和浇注质量，是一种很有发展前景的新型混凝土浇注机械。
目前我国水利水电工程混凝土浇注施工主要采用各种起重机逐罐吊运混凝土的方式。黄河小浪底工程和长江三峡工程引进塔带机系统，促使一种新的施工技术和设备进入我国的水利水电建设工程。三峡大坝浇注施工中引进的6台国外塔带机，月混凝土浇注量始终保持在40万m3以上，在大坝建设中发挥了关键作用。
美国ROTEC公司开发的塔带机参与了世界各地50多个大型水利水电工程的建设。日本石川岛播磨株式会社研制的独特的高倾角输送机应用于大坝建设，效果良好。法国POTAIN公司与日本三菱公司合作开发的塔带机系统也达到了国际先进水平，其提供的MD2200型塔带机在三峡工程施工中运行情况良好。我国对塔带机的研制尚处于初始阶段。水利部已将连续式混凝土快速布料装备研制列入国家重大技术装备研制项目，组织力量进行科技攻关，努力实现塔带机国产化，这必将改变我国传统的混凝土施工方法，对加快今后大中型水利水电枢纽工程的建设具有十分重大的意义。
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三、引水隧洞开挖机械
水电站建设需要开挖许多引水隧洞，除传统的钻爆法施工外，目前国内外大多采用盾构机(TBM)进行一次性成洞开挖。
我国水资源分布不均，北方水资源严重短缺，西南方比较丰富，因此进行跨流域调水非常必要，这不可避免会遇到大型引水隧道的施工问题，TBM施工是其最佳手段。据不完全统计，“十五”期间及其后一个时期，我国调水工程涉及的隧洞累计长度将超过800km,按照单台TBM经济施工长度15km进行预测，需求量约为50余台。南水北调西线工程位于青藏高原东南部，是从长江上游干支流调水人黄河上游的跨流域调水的重大工程，工程总调水量170亿m3，隧洞累计总长度477km。这些隧洞穿越的地层地质多为断层破碎带，且地处高寒缺氧地区，不适宜重体力劳动，采用TBM法施工较为适宜。我国在“十五”期间及未来10年中，铁路、地铁、公路、市政建设工程都需要大批各类型TBM，因此，TBM在我国具有广阔的市场前景。
盾构机已有100多年的历史，目前，在世界范围内的TBM市场主要被美国罗宾斯(ROBBINS)公司、德国维尔特(WIRTH)公司、奥地利奥钢联(VOEST-ALPINE)及德国德马克(DEMANC)公司等几家制造商的产品所占领。
我国对TBM的研究从1958年就开始了，但由于受技术条件、经济条件及过去计划经济体制的限制，发展缓慢。1966年我国研制出第一台全断面隧洞掘进机后，国内共9个厂家先后设计制造了19台掘进机，17台投入使用，涉及工程项目21个，掘进累计总长只有18.5km。与国外掘进机相比，国产掘进机还处于较低的水平。单机单头掘进隧洞长度都在1.5km以下，不能适应长隧道工程的需要。掘进速度方面，最高月进尺在250m以下，作业率大都在20%以下。所以，国产掘进机目前还不能满足我国国民经济快速发展的要求。我国掘进机的技术与管理使用，还有待于开发研究，以尽快赶上世界先进水平。
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5楼
还有吗，好文章，就是太初略了
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