海上现浇混凝土漏斗的研制

海上现浇混凝土漏斗的研制

孙保花  ,徐东日

山东港湾建设集团有限公司日照分公司  山东港口日照船机有限公司钢结构工程公司 

摘要  在日照港岚山港区30万吨级原油码头三期工程中，海上现浇混凝土约11000m³，车载泵浇筑的约4000m³，需要漏斗浇筑的约7000m³。由于墩式码头离岸较远，在码头施工建设中受海况影响严重，施工效率低，安全风险大，采用传统的混凝土漏斗浇筑施工方法，使用人工较多，且设备控制难度大，安全系数低。为保证工程进度、保障浇筑安全、节约施工成本，研究出一种适合海上混凝土浇筑的施工装置。实践证明本技术具有实用性、安全性、高效性、环保经济、节能降耗的特点，且该关键技术在保证安全生产方面效果显著。

关键词海上现浇  混凝土  漏斗   自动推杆

正文

1、工程概况

日照港岚山港区30万吨级原油码头三期工程，位于日照港岚山港区中作业区原油码头区内，建设1个30万吨级原油泊位以及相应配套设施，码头长418m，由1座工作平台、2个靠船墩、6个系缆墩及人行桥组成。码头平台墩、靠船墩、系缆墩均采用重力墩式沉箱结构。码头平面呈蝶型布置，码头中部布置工作平台，工作平台两侧对称布置2个靠船墩和6个系缆墩，码头平台、靠船墩及系缆墩、与相邻工程的系缆墩由人行桥连接，码头与后方陆域通过引桥连接。码头与引桥呈“T”型布置，引桥之间布置2个引桥墩、1个控制楼平台墩。

本工程施工内容包含现浇接缝、现浇支座、现浇平台、现浇磨耗层、护轮坎、围油坎、导流堤S3段上部现浇墩台和连接板、各独立墩上部管架基础、集污池化粪池、管沟、二期6#系缆墩人行桥支座以及码头上部设备基础的施工。现浇混凝土11000m³，钢筋制作绑扎638t。

2、2、研究过程

2.1 理论基础

本次针对海上混凝土浇筑研制一种安全、方便、实用的混凝土浇筑装置。旨在改进以往施工中所用混凝土漏斗存在的缺点，减少施工过程中的安全隐患，节约施工成本，提高施工的安全系数。

2.2 研究条件

日照港岚山港区30万吨级原油码头三期工程就是一个典型的海上混凝土浇筑案例，借鉴以往30万吨一期、二期的施工经验，施工过程中混凝土浇筑使用传统的混凝土漏斗，施工作业时间较长，人员操作十分不安全。如何安全降本的解决工作人员的混凝土漏斗开关使我们面临的一个重要问题，项目部相关专业技术人员，开展技术攻关及科技研发，决定研发一种安全、方便、使用的混凝土浇筑装置，即“海上现浇混凝土漏斗的研制”。

2.3 技术方案

自动推杆漏斗装置：安装架上方安装有料斗，料斗下方有下料管，料斗与下料管之间设置自动推杆装置，既可采用遥控方式也可采用人工推拉方式控制推杆的使用，从而达到混凝土浇筑的目的，使浇灌位置准确，杜绝混凝土浪费。

根据设计图纸和受力计算书，利用BIM软件，该装置具体制作如下：海上现浇混凝土漏斗装置的选材为采用5mm钢板制作Φ2000mm、高1200mm的料斗和高300mm的下料管，采用8#槽钢制作安装架，购买直流推杆电机、电瓶，制作Φ25mm推杆转轴和Φ290mm、厚20mm的堵漏钢板，相互安装焊接制作。

浇筑过程中，采用遥控控制推杆的方式，浇筑混凝土，可以减少人工的直接操作，保证人工施工安全。每浇筑一斗(3m3)混凝土，浇筑时间约为2.5分钟.

2.3.2技术要点

混凝土漏斗的研制需要解决料斗的承重、下料管装置的顺畅、安装架的承重变形以及推杆的封堵开关流畅等问题。

根据受力计算及现场实地考察，各分部装置的受力及材料使用具体如下：

1、料斗装置：经现场实地考察，选择5mm厚，6m长，1.2m宽的钢板制作料斗，料斗分为上料斗和下料斗，为了减少吊装次数，把传统的1.5m3的料斗增大至可装成3m3混凝土的料斗，经验算钢板焊接后具有相应承载力，确保各项指标达到要求，进行防腐处理厚，根据设计图纸进行人工制作、焊接使上料斗和下料斗焊接为一个整体，经过压力和承重试验验证，料斗可承受10吨左右的混凝土，无开焊和变形，便于施工人员操作。

2、下料管装置：经验算购买Φ300的5.5mm厚无缝钢管，焊接于下料斗下部并进行防腐处理。该下料管在试验过程中，下料顺畅，3m3混凝土下料时间为145s约为2.42分钟，且能下料管无变形，无开焊现象，施工人员直接焊接，操作简单。

3、安装架：按照漏斗的尺寸高度，取高1.5米的8#槽钢，进行防腐处理，制作成四根安装架，并焊接于料斗上部，下部焊接四根支撑架，防止架体变形。经效果检查，安装架体能够满足10吨左右重量要求，人工配合机械，方便施工人员进行操作。

4、旋转式推杆封堵装置：根据现场实际可用物料制作转轴和堵漏钢板，保证转动灵活，将转轴机直流推杆机等装置连接为一个整体，现场进行推拉试验，用遥控器控制直流推杆电机升降推杆，确保开关流畅；对旋转式推杆进行推拉操作，施工人员通过遥控器控制直流推杆电机，能够一键开关堵漏钢板，开关时间约为5秒中，避免人工操作开关，安全方便。

3、研究成果

3.1成果应用领域

本装置有较强的实用性及安全性，适用于海上、陆上现浇混凝土的施工作业。

3.2成果性能指标

2019年3月底，课题小组对简易起吊装置的效果情况进行了效果检查，本装置主要试验于日照港岚山港区南作业区11号泊位后方堆场装卸工艺系统自动化改造工程（二期）现场中。根据现场效果确认，海上现浇混凝土漏斗在使用后，实现了遥控控制漏斗开关，减少了因波浪影响控制混凝土漏斗人员的投入，施工过程中实现了遥控控制混凝土漏斗，施工人员的安全得到了保障，施工过程中减少了人机配合，缩减了作业时间。具体减少人员投入及缩减作业时间如下：

作业时间：根据现场实际情况，每浇筑20m³混凝土需0.8h，较普通混凝土漏斗缩减0.2h，本工程需混凝土漏斗浇筑混凝土约7000m³，因此浇筑7000m³混凝土时间约280h，可以节约70h。人员投入：施工工程中每次减少人员投入2人，共计减少人工18工日。能够满足预期目标，提高了海上现浇混凝土的浇筑效率。

3.2.1安全性能指标：

根据现场效果确认，海上现浇混凝土漏斗在使用后，实现了遥控控制漏斗开关，减少了因波浪影响控制混凝土漏斗人员的投入，施工过程中实现了遥控控制混凝土漏斗，施工人员的安全得到了保障，施工过程中减少了人机配合，缩减了作业时间。

3.2.2经济效益指标：

该装置的使用较不使用装置情况下，节省了费用约143万元。

3.2.3社会效益分析

本技术能够满足海上现浇及各种混凝土浇筑的要求，施工过程中，减少了人员投入，减少了人机配合，有效提高了作业人员的安全系数，具有较高的安全效益。同时，一定程度上解决了常规施工方式存在的弊端，具有很好的推广应用前景。该新型装置已经申报实用性专利并已经授权使用。

3.3应用效果

日照港岚山港区30万吨级原油码头三期工程海上现浇混凝土施工过程中，使用此漏斗装置，安全高效的完成了施工，移动便捷，满足了施工需求，节省费用约14万元，经济及社会效益显著。

4、结论

实践证明该装置的应用大大提高并改善了海上混凝土浇筑的安全系数，取得了明显的经济效益和社会效益，为公司安全、成本有效控制做出了贡献。将有效的指导我公司后续类似工程的施工，为施工技术的扩展与提高做出了铺垫作用。

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