童綏福

(貴州水利實業(yè)有限公司,貴州 貴陽 550000)

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水利水電工程砂石料加工及混凝土拌和系統(tǒng)設計及實施效果

童綏福

(貴州水利實業(yè)有限公司,貴州 貴陽 550000)

大方縣岔河水庫灌溉工程所用砂石料加工及混凝土拌和系統(tǒng)具有生產(chǎn)級配支持隨意調(diào)節(jié)、設備技術與經(jīng)濟性良好、結(jié)構(gòu)合理、沖洗及含粉量調(diào)節(jié)方式簡便、電氣控制系統(tǒng)先進以及骨料堆存系統(tǒng)便于骨料保溫等特點。然而該系統(tǒng)也存在靈活度不高、車間運行不穩(wěn)定、構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設計落后以及上料工藝不合理等缺陷。為確保系統(tǒng)運行質(zhì)量，現(xiàn)對這些缺陷進行有效改進，并對系統(tǒng)的實施效果進行對比與分析。通過對比可知，該系統(tǒng)借助PL制砂機生產(chǎn)方式的改進，僅需一臺設備即可滿足用料需求，生產(chǎn)能力提高到40 m3/h，增幅達到100%，并且極大地節(jié)省了施工成本，經(jīng)濟效益突出。

水電站；砂石料加工系統(tǒng)；混凝土拌和系統(tǒng)；系統(tǒng)設計；實施效果

在水利水電工程中，砂石料加工系統(tǒng)與混凝土拌和系統(tǒng)是保證工程順利進行的“糧倉”，系統(tǒng)設計至關重要，直接決定了工程能否有序開展。在系統(tǒng)設計過程中，需要對各項原料的特點、用量以及相互關系等進行充分的考慮和分析，據(jù)此不斷改進和優(yōu)化設計方案。此外，還須確保設備配置存在充足的裕度，但裕度也要進行嚴格的控制，不宜過大或過小。系統(tǒng)建成之后，其能否充分發(fā)揮實際效能，還依賴于管理能力，應切實加強調(diào)度及管理，實現(xiàn)均衡生產(chǎn)，進而達到有效減少因設計缺陷帶來問題的目的。

1　工程概況

大方縣岔河水庫灌溉工程位于大方縣西南的高店鄉(xiāng)大山村境內(nèi)，水庫樞紐位于烏江流域六沖河水系白甫河支流的一級支流岔河上，壩址距縣城24 km，距畢節(jié)市64 km，距貴陽市186 km，交通條件較好。大方縣岔河水庫壩址以上流域集水面積為45.3 km2，多年平均徑流量2168萬km3,水庫正常蓄水位高程1445.0 m，興利庫容715萬m3,校核洪水位高程1447.94 m(P=0.1%)，總庫容1124萬m3，為中型水庫，工程規(guī)模屬中型，樞紐永久性主要建筑物有：混凝土面板堆石壩、溢洪道、導流兼放空隧洞、 取水口、引水隧洞等建筑物。

2　砂石料加工及混凝土拌和系統(tǒng)設計

2.1砂石料加工工藝

本工程砂石料加工選取“粗碎、中碎與細碎”工藝。其中，在細碎工序中，采用破碎的方式取代打磨，并兼顧制砂工序。砂石料篩分主要分成兩個等級，為有效降低車間的負荷，在粗碎車間中須要加設預篩分工序。為方便對成品砂石料級配的調(diào)整，中碎車間須要和一級篩分車間構(gòu)成一個閉路循環(huán)，細碎車間和二級篩分亦是如此。

砂石料加工原材料由大型自卸車輛運輸，粒徑超過750 mm的石料需先在采石場實施解小，粒徑在120～750 mm范圍內(nèi)的石料須要使用振動給料篩實施集中破碎，破碎工序完成后粒徑低于250 mm的石料，以及一、二級篩分車間中粒徑超過40 mm的物料一同送至料場的調(diào)節(jié)料堆中。

半成品加工原料經(jīng)給料機與皮帶機送至石料篩分車間，篩分出粒徑在40～80 mm范圍內(nèi)的成品石料，然后根據(jù)工程的實際需求，將剩余石料中的大塊石送至中碎車間進行再次破碎。粒徑在40 mm以下的石料送至二級篩分車間，分三個等級篩分成品料，即為0～5 mm粒徑、5～20 mm粒徑與20～40 mm粒徑，粗骨料當中剩余的石料送至細砂車間進行后續(xù)制砂。

實踐表明，PL制砂機實際產(chǎn)率和進料含水率存在直接的聯(lián)系，隨含水率的不斷增大，產(chǎn)率明顯減低?；谶@種特性，系統(tǒng)的篩分環(huán)節(jié)必須選用干法，PL制砂機工作原理如圖1所示。為清除骨料上附著的石粉，需要對給料機實施相應的改制，比如將其底面改變?yōu)楹Y面的型式，從而為骨料沖洗脫水提供方便。對于細骨料而言，可根據(jù)實際情況妥善選取干法或者是濕法，在特殊情況下也可將兩種生產(chǎn)方法結(jié)合使用，以此達到有效控制石粉量的目的[1]。

圖1　PL制砂機工作原理

2.2混凝土拌和工藝

根據(jù)本工程混凝土強度需求，選取雙階拌和站，其主機采用臥軸強拌式，出料最大容量為2.0 m3，標定生產(chǎn)能力為120 m3/h。拌和站控制由工控機完成。

成品骨料由大型自卸車輛運輸，卸車后使用皮帶機運輸存儲場地，場地容量須滿足工程未來5 d左右的用量需求。在堆存系統(tǒng)上，加設兩臺上料機，分別由皮帶機運輸堆存。料場的底端須要設置一個廊道，內(nèi)部加設給料機與傳輸系統(tǒng)，以滿足拌和給料需求。水泥、粉煤灰等原料須使用氣力輸送法直接入罐存儲[2]。

系統(tǒng)中鋼料斗的下方裝有計量設備，完成計量的各粒徑骨料通過傳送帶運輸至拌和站當中，此時應注意，膠凝材料不能使用皮帶傳送機，應另外加設并使用螺旋輸送機。對于水和外加劑等液體原料的輸送，可使用水泵等裝置。卸料過程統(tǒng)一使用傳感器進行控制。

3　砂石料加工及混凝土拌和系統(tǒng)平面布局

3.1砂石料加工系統(tǒng)布局

本工程選取的砂石加工場地位于一處斜坡地帶，地形接近于矩形。加工系統(tǒng)的主要設施有：石料粗碎(包括預篩分)、中碎、細碎(兼顧制砂)、兩級篩分車間；成品、半成品石料料堆。另外，本工程大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，除混凝土骨料外，還有3萬多方的墊層料(粒徑5～80 mm)須要加工，設粗細一體顎破一臺；機電氣控制裝置；供排水系統(tǒng)等，總占地面積約為1.8萬m2。

各主要設施的布置須充分考慮地形，石料粗碎車間布置存在高差要求，應盡量布置于主干道的兩側(cè)，這樣也便于石料運送；料堆需將篩分車間作為原點進行輻射布置，這樣可以大幅縮短運送距離；中碎與細碎車間布置必須充分考慮循環(huán)加工的便利性；墊層料加工后不需篩分，直接用皮帶機輸送至堆料場；供排水系統(tǒng)，在山上設200 m3高位水池，管道供水，與混凝土拌和站共用，排水設沉渣池，污水經(jīng)沉淀過濾后通過溝渠排往下游河道。

3.2混凝土拌和系統(tǒng)布局

由于現(xiàn)場地形帶來的限制和影響，本工程混凝土拌和系統(tǒng)須采取分階布置方法，即為通過開挖形成兩個臺階，進行分別布置。成品骨料堆積場地須要布置在主干道的兩側(cè)，場地必須平整、穩(wěn)定，堆料前需對場地進行處理和檢測，不同骨料之間應使用擋墻進行有效分隔，防止混合產(chǎn)生反應影響拌和及使用，擋墻主要由漿砌石構(gòu)成，由皮帶機負責運送；拌和裝置與附屬設施、實驗辦公用房等須布置在高程略高于堆料場的平臺上，平臺之間使用皮帶機連接，以便于骨料運輸[3]。

4　系統(tǒng)設計特點與缺陷

4.1系統(tǒng)設計特點

砂石料與墊層料生產(chǎn)級配可隨意進行調(diào)節(jié)；設備選型實現(xiàn)了技術和經(jīng)濟的有效統(tǒng)一；結(jié)構(gòu)設計合理、可行；粗骨料沖洗與砂子含粉量調(diào)節(jié)措施簡單可行；內(nèi)設新型電氣控制系統(tǒng)；混凝土拌和站的骨料堆存系統(tǒng)有利于骨料的長時間保溫。

4.2系統(tǒng)缺陷

砂石料與墊層料生產(chǎn)工藝設計靈活度有待進一步提升；制砂車間運行不夠穩(wěn)定；構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設計還需進行優(yōu)化升級；混凝土拌和系統(tǒng)的骨料堆存與拌和上料工藝不夠合理。

5　砂石料加工及混凝土拌和系統(tǒng)實施效果分析

通過對上述系統(tǒng)缺陷的分析，對系統(tǒng)做出了相應的改進：首先，對砂石料與墊層料生產(chǎn)工藝設計的靈活度進行了有效的提升；其次，加強了制砂車間運行穩(wěn)定性；再次，進一步升級改造了構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)；最后，對混凝土拌和系統(tǒng)的骨料堆存與拌和上料工藝進行了重新設計，使其更加合理、有效。

5.1實施狀況

(1)砂石料加工系統(tǒng)

系統(tǒng)建設初期，根據(jù)工程現(xiàn)有能力和工期要求，決定采取分期法進行破碎設備安裝，以此在最短的時間內(nèi)促成生產(chǎn)能力。建設初期，在砂石料加工系統(tǒng)的中碎車間中設置一臺反擊破碎機，細砂車間中設置一臺PL破碎機。根據(jù)系統(tǒng)試運行與工程進展現(xiàn)狀，設計方案中配置的另外一臺PL破碎機無需再次安裝，已有生產(chǎn)能力足夠。

(2)混凝土拌和系統(tǒng)

在系統(tǒng)建設的初級階段，為滿足大壩趾板等施工需求，擬建一座臨時性生產(chǎn)拌和站，其生產(chǎn)能力較低，僅有20 m3/h。與此同時，主站建設按照計劃執(zhí)行，狀況良好，已經(jīng)在高峰期以前完成建設，且質(zhì)量達標，可滿足繁重的生產(chǎn)需求。

5.2實施效果

(1)砂石料加工系統(tǒng)

系統(tǒng)自正式運行以來，通過多次改造和調(diào)整，現(xiàn)已完全達到預期能力，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異，很好地滿足了工程所需。另外，通過對PL制砂機生產(chǎn)方式的改進，實際情況中僅需一臺設備即可滿足用料需求，生產(chǎn)能力提高到40 m3/h，極大地節(jié)省了施工成本，經(jīng)濟效益突出。

(2) 混凝土拌和系統(tǒng)

系統(tǒng)規(guī)范建成后，其實際的生產(chǎn)能力可以達到標準限度，拌和裝置及附屬設施性能良好，運行效果優(yōu)異。此外，通過對微機控制措施的合理運用，使得原本復雜的運行管理變得十分便利和穩(wěn)定，從本質(zhì)上保證了混凝土生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

6　結(jié)　語

實踐表明，大方縣岔河水庫灌溉工程的砂石料加工系統(tǒng)與混凝土拌和系統(tǒng)設計取得了成功，不僅很好地滿足了工程建設基本需求，還極大地降低了成本和能耗，具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。然而，系統(tǒng)設計中并未對環(huán)境保護方面的內(nèi)容進行考慮和分析，系統(tǒng)在環(huán)保方面還存在一定改進的空間，今后需對此方面更加重視。

[1]路文典. 那蘭水電站砂石料加工及混凝土拌和系統(tǒng)設計及實施效果[J]. 施工組織設計,2005(1):212-217.

[2]陳雁高,鄭崇飛,伊曉明. 天然砂石料加工系統(tǒng)工藝設計中的幾個問題[J]. 四川水力發(fā)電,2013(4):97-104.

[3]王文廣,張學孝. 蓮花水電站工程混凝土骨料加工及混凝土拌和系統(tǒng)[J]. 水力發(fā)電,1995(6):21-23.

童綏福(1956-) ，男，高級工程師，主要水利水電工程施工技術和管理方面的工作。

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