大型水電工程砂石系統(tǒng)的綠色施工管理

劉興堂

(云南華電魯?shù)乩娪邢薰?，云南昆?650228)

1 引言

在水利水電工程建設(shè)中，往往需要開采大量的山場料用于加工混凝土骨料。在開采、加工過程中不可避免地對(duì)自然環(huán)境和人類生產(chǎn)、生活環(huán)境產(chǎn)生破壞和危害，主要包括料場開采對(duì)植被和山坡體安全穩(wěn)定的破壞，破碎篩分過程中所產(chǎn)生的粉塵、噪聲對(duì)人居環(huán)境的影響，以及沖洗篩分所產(chǎn)生的廢水、廢渣對(duì)河流、山谷、陸地等自然環(huán)境造成的影響等。

砂石加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮骨料種類、數(shù)量、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)、技術(shù)合理性等因素，是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程。隨著工程建設(shè)環(huán)保要求的提高和“綠色水電”的發(fā)展，砂石加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理還應(yīng)該納入“綠色施工管理”的概念，即在保證質(zhì)量、安全等基本要求的前提下，通過技術(shù)創(chuàng)新和科學(xué)管理，最大限度地節(jié)約資源并減少對(duì)環(huán)境有負(fù)面影響的施工活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)四節(jié)一環(huán)保(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù))。

大型水電工程建設(shè)一般要經(jīng)過預(yù)可研、可行性研究、初步設(shè)計(jì)、建設(shè)施工、竣工驗(yàn)收、試運(yùn)行等階段，周期長、投資大。對(duì)于砂石加工系統(tǒng)而言，一般可劃分為規(guī)劃設(shè)計(jì)期、運(yùn)行管理期、完建拆除期。在不同的建設(shè)期，影響砂石系統(tǒng)運(yùn)行管理的因素不同，本文將針對(duì)不同的建設(shè)期，分別闡述砂石系統(tǒng)綠色施工管理的理念和措施。

2 系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

砂石系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)主要包括料場選址、設(shè)備選型和機(jī)械配置，不僅是整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵，而且體現(xiàn)系統(tǒng)建設(shè)的定位，要始終遵循綠色施工管理的理念。

2.1 料場選址

料場選擇應(yīng)根據(jù)優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、就近取材和盡量不占或少占耕地為原則，優(yōu)先選用天然、人工砂石料或兩者結(jié)合的料源。在規(guī)劃設(shè)計(jì)之前，應(yīng)對(duì)料場的地質(zhì)、地形條件和料源的質(zhì)量、儲(chǔ)量和級(jí)配進(jìn)行詳細(xì)的勘察和分析，質(zhì)量符合要求、儲(chǔ)量豐富、剝采比較小、開采運(yùn)輸條件較好的人工石料場，應(yīng)優(yōu)先作為比較料源。同時(shí)，還應(yīng)對(duì)開采區(qū)的坡體穩(wěn)定、支護(hù)方法提出具體要求，防止開采設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的山體失穩(wěn)、滑移對(duì)工程和人居造成傷害。

根據(jù)節(jié)地節(jié)材和環(huán)保的原則，應(yīng)充分重視整個(gè)工程的土石方平衡，對(duì)主體工程開挖的有用料加以綜合利用。在技術(shù)指標(biāo)相近的情況下，盡量使用開挖料用于加工混凝土骨料，既可大大降低原料開采成本，又可減少工程棄渣對(duì)周邊環(huán)境的影響。同時(shí)應(yīng)在保證骨料質(zhì)量、儲(chǔ)量的前提下，選擇覆蓋層厚度較小的料源，以減少剝離量和棄料。

在有其它料源可供選擇的前提下，宜優(yōu)先采用石灰?guī)r料場，避免采用高硬度、高二氧化硅含量的巖石作為砂石料料源。由于巖石硬度高，生產(chǎn)耗能大，工程造價(jià)會(huì)增加，也不符合經(jīng)濟(jì)要求。在符合料源質(zhì)量要求的前提下，應(yīng)盡量選取可碎(磨)性好、磨蝕性弱、粒形好、彈性模量和熱膨脹系數(shù)小的巖石。對(duì)于天然砂石料料源，優(yōu)先選用最佳級(jí)配，可以得到性能良好的混凝土，最大限度地減少水泥用量。

總之，應(yīng)考慮各比較料場的剝采比、開采方式、運(yùn)輸方式、加工條件、水源、電源等因素，遵循節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)保的原則，綜合比較后選定。

2.2 設(shè)備選型

砂石加工中產(chǎn)生的噪聲和粉塵污染對(duì)周圍環(huán)境和施工人員健康構(gòu)成巨大威脅，在滿足砂石系統(tǒng)生產(chǎn)要求的前提下，應(yīng)用成批生產(chǎn)的定型產(chǎn)品，優(yōu)先選用高效、節(jié)能、環(huán)保的先進(jìn)加工設(shè)備，從源頭將污染控制在最小程度，并適當(dāng)考慮后續(xù)工程利用的可能性。

(1)破碎機(jī)的選擇，應(yīng)在滿足工藝確定的破碎比前提下，盡量選擇重心低、轉(zhuǎn)子或輻板運(yùn)動(dòng)幅度小、防護(hù)性能優(yōu)良的的破碎設(shè)備。破碎設(shè)備安放的基礎(chǔ)應(yīng)采用能夠降低設(shè)備振動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式，或采用有利于減弱設(shè)備振動(dòng)的新材料。

(2)振動(dòng)篩在保證篩分效率的基礎(chǔ)上，篩網(wǎng)盡量選擇減震效果好的聚氨酯篩網(wǎng)。

(3)在系統(tǒng)規(guī)劃階段就要從環(huán)保理念出發(fā)，將系統(tǒng)的位置選擇在距離辦公生活設(shè)施和居民區(qū)較遠(yuǎn)的地方，同時(shí)破碎篩分車間盡量選擇在山凹區(qū)域，避免揚(yáng)塵和噪音擴(kuò)散。

(4)破碎青石、石灰石等抗壓強(qiáng)度小的物料，板錘或是錘頭為高錳鋼即可，這樣的設(shè)備有顎式破碎機(jī)，反擊式破碎機(jī)等。對(duì)于花崗巖、玄武巖等石料，宜選用高烙鐵材質(zhì)的圓錐破碎機(jī)和沖擊式破碎機(jī)等，因?yàn)槠渚哂腥犴g性，耐磨程度比高錳鋼高，這樣就能節(jié)省人力物力。

2.3 機(jī)械配置

砂石生產(chǎn)線主要由破碎機(jī)、制砂機(jī)、振動(dòng)篩、洗砂機(jī)以及皮帶輸送機(jī)等構(gòu)成。砂石加工機(jī)械的優(yōu)化配置即要求根據(jù)料場作業(yè)面要素，料源的物理特性，交通運(yùn)輸方案等具體情況，遵循綠色環(huán)保原則，選用組合最優(yōu)的設(shè)備和布置方式，使生產(chǎn)線效率更高、成本更低。

3 系統(tǒng)運(yùn)行管理

砂石骨料加工的基本工藝過程一般為“石料開采—破碎—篩分—沖洗”。在石料開采過程中要?jiǎng)冸x植被開挖，造成大片出露及不穩(wěn)定的邊坡;在石料的破碎和篩分過程中會(huì)產(chǎn)生噪聲和粉塵污染，嚴(yán)重影響人居環(huán)境;骨料的沖洗會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，直接排放會(huì)淤積河道，污染水環(huán)境，對(duì)水生生物及下游飲水安全造成危害。對(duì)砂石加工系統(tǒng)帶來的環(huán)境問題，應(yīng)予以有效的治理。

3.1 廢水綠色處理

濕法生產(chǎn)工藝沖洗砂石料用水量較大，廢水排放主要為篩分車間、制砂車間生產(chǎn)過程中的沖洗水。在洗選過程中有大量的有用細(xì)顆粒流失，為減少石粉(或泥土)的對(duì)外排放量，提高經(jīng)濟(jì)性，大多對(duì)沖洗廢水和流失的細(xì)顆粒加以回收利用，外排的廢水要求達(dá)到國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

人工砂石在生產(chǎn)過程中排放廢水的處理方式一般有如下兩種:①砂水預(yù)沉分離—廢渣機(jī)械脫水(回收細(xì)砂和石粉)——廢渣等自然存放脫水;②廢水濃縮——廢渣機(jī)械脫水(回收細(xì)砂和石粉)——廢渣、污泥等最終機(jī)械脫水—清水循環(huán)利用。第1種處理工藝，可有效降低廢水處理系統(tǒng)的投資，操作運(yùn)行較簡單，但自然存放脫水受天氣影響較大，廢水處理效率將受到限制;第2種處理工藝，投資較高，但因機(jī)械脫水干化不受天氣影響，運(yùn)行效率高，排放指標(biāo)容易滿足要求。

在實(shí)際工程中，應(yīng)充分考慮成本、設(shè)備類型、天氣、排放標(biāo)準(zhǔn)等多種因素，對(duì)比選取最優(yōu)的廢水處理工藝。

3.2 粉塵綠色處理

采用干法生產(chǎn)的人工砂石系統(tǒng)雖然用水量較小，但粉塵污染較大，需要采取相應(yīng)的除塵措施，如噴霧除塵、密閉噴水除塵和除塵器除塵等。噴霧除塵和密閉噴水除塵帶來的負(fù)面影響較多。噴霧除塵比較適合于局部小范圍降塵;密閉噴水除塵對(duì)設(shè)備會(huì)造成影響。

目前在砂石系統(tǒng)中引進(jìn)了工廠除塵方法，配置了除塵車間，對(duì)破碎車間和篩分車間揚(yáng)塵部位密封，并安裝除塵設(shè)備，以降低系統(tǒng)內(nèi)粉塵污染。采用袋式除塵器將粉塵進(jìn)行收集儲(chǔ)存并回收利用，能改善混凝土的和易性，減少混凝土特別是碾壓混凝土用量，可增加混凝土的可碾性。

3.3 噪聲綠色處理

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，大部分噪聲污染是物料與鋼結(jié)構(gòu)件、料倉、溜槽等碰撞、摩擦過程中產(chǎn)生的，因此在設(shè)計(jì)這些構(gòu)件時(shí)，盡量在與物料碰撞、摩擦的部位形成料襯，從而達(dá)到減少噪聲污染的目的。如對(duì)所有膠帶機(jī)下料斗，采用存料卸料形式，即骨料在下料斗不直接與鋼板碰撞，先通過斗內(nèi)存料再卸料。

噪聲的產(chǎn)生與使用的材料有極大的關(guān)系，特別是篩分車間的篩網(wǎng)、布料器結(jié)構(gòu)、漏斗、溜槽等對(duì)噪聲的產(chǎn)生影響很大?？梢酝ㄟ^在底板上鋪設(shè)緩沖橡膠墊板等，達(dá)到降低噪聲污染的目的。

棒磨機(jī)等高噪聲設(shè)備及主要的噪聲源宜采用封閉吸聲、消聲隔音板降噪;料倉、篩分樓機(jī)架等應(yīng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也能起到相對(duì)降低噪聲的作用。

3.4 開挖處植被保護(hù)

為了整個(gè)加工系統(tǒng)的邊坡安全，改善生態(tài)環(huán)境，應(yīng)對(duì)采料場、砂石加工系統(tǒng)的邊坡進(jìn)行保護(hù)綠化。采料場巖質(zhì)邊坡通常不具備植被賴以生長的土壤、水分及養(yǎng)分條件，而且?guī)r質(zhì)石壁坡度較大，雨水極易沖刷坡面，故采料場巖質(zhì)邊坡植被保護(hù)難度較大。

巖質(zhì)邊坡綠化必須的兩個(gè)條件，即形成植物賴以持續(xù)生長的種植基質(zhì)及種植基質(zhì)能永久固定在巖面上。目前在邊坡綠化保護(hù)工程中，一般的辦法可分為“工程綠化措施”和“植生混合料綠化措施”。

工程綠化措施是國內(nèi)使用較廣泛的方法，即在加固邊坡后，采取不同的方法在邊坡上固定相應(yīng)結(jié)構(gòu)，然后設(shè)置盆景或者種植植物。目前我國主要應(yīng)用的工程綠化措施包括階梯臺(tái)階法、飄臺(tái)法、魚鱗穴法、燕巢法及鋼筋混凝土框格懸梁技術(shù)。上述方法為巖質(zhì)邊坡傳統(tǒng)的綠化方法，簡單易行;但施工速度緩慢，工程量巨大，投資較高。它們適用于對(duì)景觀影響輕微或綠化時(shí)間不急迫的采料場。

植生混合料綠化措施是由國外引進(jìn)的綠化措施，利用特制噴混機(jī)械將土壤、植物種子、腐植質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、保水劑等加水后噴射到巖面，形成植物賴以持續(xù)生長的種植基質(zhì)，主要方法有液壓噴播、客土噴播、噴混植生法。這些方法可以快速將種植基質(zhì)固定在巖質(zhì)邊坡上，綠化效率高，但技術(shù)要求較高，并且需要定期檢查維護(hù)。

4 完建拆除期

砂石加工系統(tǒng)的前期投入大，系統(tǒng)針對(duì)性強(qiáng)，設(shè)備物資難以重復(fù)利用，因此，很多項(xiàng)目結(jié)束后對(duì)鋼結(jié)構(gòu)、電纜電線甚至電控設(shè)備進(jìn)行破壞性拆除，作為廢舊物資就地處理。如果能夠有效地解決砂石加工系統(tǒng)設(shè)備物資再利用問題，將大幅降低經(jīng)營成本，縮短項(xiàng)目建設(shè)周期。

為了有效地實(shí)現(xiàn)砂石系統(tǒng)設(shè)備的重復(fù)利用，應(yīng)根據(jù)其可再利用程度進(jìn)行分類編號(hào)，對(duì)系統(tǒng)的拆除、保存、轉(zhuǎn)運(yùn)、安裝制定相應(yīng)的規(guī)范性措施。例如對(duì)于機(jī)械設(shè)備的主機(jī)、電機(jī)等完整配置，要做到零傷害拆除;對(duì)破碎設(shè)備、制砂設(shè)備等鋼結(jié)構(gòu)，為方便運(yùn)輸，可進(jìn)行部件分解，并進(jìn)行編號(hào)記錄，確?？梢灾貜?fù)利用;對(duì)篩分樓、皮帶運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備，必須充分考慮是否滿足重復(fù)利用的要求，可以拆除其有用部件。

在拆分結(jié)束后，必須注意設(shè)備的存放與維護(hù)，應(yīng)定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修、除銹處理，確保其可利用性。

5 結(jié)語

目前，我國水利水電事業(yè)正蓬勃發(fā)展，一大批大型水電站陸續(xù)上馬，混凝土用量龐大，砂石系統(tǒng)發(fā)展迅速。料場規(guī)劃充分考慮用料需求、地形地質(zhì)條件及交通運(yùn)輸方案，選擇合理的機(jī)械設(shè)備;砂石加工方面采用了大量的高性能破碎加工設(shè)備，提高了工作效率，既滿足了質(zhì)量和產(chǎn)量要求，又顯著地降低了生產(chǎn)成本，系統(tǒng)工藝流程也相對(duì)簡化;廢水廢渣處理借鑒了城市和礦山廢水廢渣處理的經(jīng)驗(yàn)，采用了先進(jìn)的技術(shù)措施的，取得了一系列的科研成果，為我國水利水電工程建設(shè)作出了重大貢獻(xiàn)。

為了更好地處理資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，參建各方都需要有強(qiáng)烈的綠色施工意識(shí)，即將節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)貫徹到實(shí)際生產(chǎn)建設(shè)中。

要完全做到砂石系統(tǒng)綠色施工，必須采用先進(jìn)的工藝技術(shù)和破碎設(shè)備，降低工程費(fèi)用，不斷探索砂石骨料干濕法結(jié)合的生產(chǎn)工藝;推廣廢水處理和循環(huán)利用的新工藝、新技術(shù);制訂水利水電工程砂石骨料生產(chǎn)環(huán)保強(qiáng)制性規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，使砂石骨料生產(chǎn)環(huán)保設(shè)計(jì)程序化。

［1］水電水利工程砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)則(DL/T5098-1999).中國電力出版社，1999.

［2］劉志和.水利水電工程人工砂石加工技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展［J］.建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2009(3).89-94.

［3］豐瞻，李少麗，周明濤.裸露山體生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究［J］.三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，30(2).48-51.