CCS項(xiàng)目砂石系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理

汪 犍

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 CCS項(xiàng)目砂石系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

CCS項(xiàng)目砂石系統(tǒng)加工用的毛料為天然砂卵石，巖性主要為安山巖、玄武巖、花崗巖、流紋巖等。抗壓強(qiáng)度為120～210 MPa。

砂石加工系統(tǒng)主要滿足13.8 km長輸水隧洞TBM施工用管片的預(yù)制、調(diào)節(jié)水庫面板堆石壩和28 km進(jìn)場(chǎng)公路的填筑料及混凝土施工的用料。其中預(yù)制管片對(duì)各種成品骨料的質(zhì)量要求高，預(yù)制管片混凝土為C40和C50，約13萬m3;其它部位混凝土約12萬m3;豆粒石回填和噴混凝土約5萬m3；各種填筑料約30萬m3。

1.1 系統(tǒng)的生產(chǎn)方式

料場(chǎng)天然骨料的級(jí)配和工程需用骨料的級(jí)配見表1。

表1 骨料級(jí)配表

由表1對(duì)比可見：料場(chǎng)里粒徑大于37.5 mm的卵石含量很高，實(shí)際工程中所需各級(jí)混凝土成品骨料的缺量均較大。在破碎時(shí)，特 別 是 粒 徑

4.75～10 mm的骨料獲得率較低，因?yàn)榱?.75～10 mm的粒級(jí)太狹窄，但對(duì)于本工程其用量又大，主要用于管片安裝后的豆粒石回填和庫區(qū)高邊坡的噴錨支護(hù)。因此，要滿足各種施工用料要求，就不能靠單一增加系統(tǒng)的生產(chǎn)能力或延長每天的生產(chǎn)時(shí)間來滿足需要。這樣不僅會(huì)加大投入的成本，也會(huì)增加毛料開采運(yùn)輸、運(yùn)行、人工、機(jī)械等的成本，因此，不管是采用哪種方法來解決骨料的用量和級(jí)配平衡問題，系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)都會(huì)產(chǎn)生多余的其它料而使用不完造成浪費(fèi)。經(jīng)分析論證確定：砂石系統(tǒng)的生產(chǎn)必須采用多段破碎、多級(jí)篩分工藝，才能從根本上解決骨料級(jí)配不平衡和各種骨料的需用量問題，同時(shí)又不會(huì)出現(xiàn)在系統(tǒng)生產(chǎn)完后而產(chǎn)生某種使用不完、多余的料。

1.2 系統(tǒng)需要生產(chǎn)的其它填筑料

面板堆石壩的墊層料：粒徑0～37.5 mm和0～76 mm兩種半成品料。公路：改良層料粒徑0～100 mm和底基層料粒徑0～37.5 mm，公路兩側(cè)的盲溝料粒徑37.5～76 mm。

1.3 系統(tǒng)規(guī)模

按本工程施工進(jìn)度和施工強(qiáng)度計(jì)劃安排，砂石系統(tǒng)的生產(chǎn)按每天工作14 h，每月工作25 d進(jìn)行設(shè)計(jì)，加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)毛料的處理能力為120 t/h。

1.4 工藝流程

1.4.1 破 碎

由于本加工系統(tǒng)加工料源為天然砂卵石，屬堅(jiān)硬巖石，而且卵石的破碎特性較差。根據(jù)國內(nèi)外若干工程實(shí)例，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，系統(tǒng)選用美卓顎破、液壓圓錐破進(jìn)行三段破碎，其中第二和第三段破碎為閉路生產(chǎn)，從而達(dá)到了骨料級(jí)配調(diào)整的目的，同時(shí)也簡化了生產(chǎn)工藝。

1.4.2 制 砂

由于料場(chǎng)中天然砂的含量不能滿足工程的需要，因此，系統(tǒng)增加了人工制砂且人工制砂采用立軸式破碎機(jī)進(jìn)行制砂。制砂原料為經(jīng)過破碎后的、粒徑為10～37.5 mm的混合料，同時(shí)，立軸破所生產(chǎn)的人工砂和篩洗出來的天然砂是在皮帶機(jī)上先摻合后再運(yùn)至成品料堆存，從而保證了兩種砂能均勻的摻合。

1.4.3 篩 分

砂石加工系統(tǒng)設(shè)第一、第二、第三共三道篩分，其中第二篩分和第三篩分均采用濕法方式進(jìn)行篩分。在第一篩分處可通過更換篩網(wǎng)的方式分別生產(chǎn)粒徑為0～37.5 mm和0～76 mm的填筑料。只有在生產(chǎn)各種填筑料時(shí)，才在洗石機(jī)內(nèi)加水進(jìn)行沖洗以控制填筑料的含泥量。在第二篩分處分級(jí)出粒徑為0～4.75 mm和4.75～10 mm兩種成品骨料，在第三篩分處分級(jí)出粒徑為4.75～10 mm、4.75～19 mm和19～37.5 mm三種成品骨料，這三種成品骨料均經(jīng)過了立軸式破碎機(jī)在進(jìn)行制砂的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行了整形處理，從而減少了成品粗骨料中針片狀的含量，提高了成品骨料的質(zhì)量。

1.5 主要設(shè)備配置

1.5.1 原 則

為保證砂石加工系統(tǒng)主要設(shè)備運(yùn)行的可靠性，保證加工系統(tǒng)生產(chǎn)能滿足工程需要，系統(tǒng)破碎設(shè)備采用技術(shù)領(lǐng)先、單機(jī)出力大、性能優(yōu)良先進(jìn)的設(shè)備；所選設(shè)備能適應(yīng)工程要求的各級(jí)配混凝土變化的要求，能適應(yīng)各種工況的生產(chǎn)。為方便管理及維修，盡量減少機(jī)型的種類；選用性能優(yōu)越、能耗低、操作簡單、工作可靠并且便于拆裝和轉(zhuǎn)運(yùn)的設(shè)備。

1.5.2 設(shè)備配置

粗碎：一臺(tái)C80顎式破碎機(jī)，其最大進(jìn)料粒徑為400 mm,處理能力為115～150 t/h，設(shè)計(jì)負(fù)荷率為0.75，經(jīng)破碎后的半成品粒徑小于150 mm 。C80前配置一臺(tái)TK11-42-2V變頻式棒條振動(dòng)給料機(jī)，保證了供給破碎機(jī)的均勻供料，同時(shí)給料機(jī)可預(yù)先剔除粒徑小于50 mm的細(xì)料，降低了運(yùn)行成本，提高了破碎機(jī)的生產(chǎn)效率。

中碎：一臺(tái)GP100SM液壓圓錐破碎機(jī)，處理能力為150～220 t/h，設(shè)計(jì)負(fù)荷率為0.78，經(jīng)破碎后的半成品粒徑小于76 mm。

細(xì)碎：一臺(tái)GO100F液壓圓錐破碎機(jī)，處理能力為100～110 t/h，設(shè)計(jì)負(fù)荷率為0.75，經(jīng)破碎后的半成品粒徑小于37.5 mm。

立軸破：一臺(tái)B6150立軸式破碎機(jī)，其處理能力為170～220 t/h，經(jīng)破碎后人工砂的獲得率為處理能力的30%～35%，設(shè)計(jì)負(fù)荷率為0.85。

篩分：第一篩分選用一臺(tái)YKR1860振動(dòng)篩，處理能力為200～37.5 t/h；第二篩分選用一臺(tái)3YKR1860圓振篩，處理能力為100～200 t /h；第三篩分選用一臺(tái)3YKR2060振動(dòng)篩，處理能力為150～280 t/h。

螺旋分級(jí)機(jī)：第一篩分處配置了一臺(tái)XLZ914螺旋洗石機(jī)，處理能力為170 t/h,用于生產(chǎn)各種填筑料。第二和第三篩分處各配置了一臺(tái)FC12螺旋洗砂機(jī)，用于對(duì)天然砂和人工砂的脫泥、脫水處理，其處理能力為50 t/h。

2 砂石系統(tǒng)的運(yùn)行管理

2.1 質(zhì)量控制

砂石骨料對(duì)質(zhì)量的要求是隨時(shí)間的進(jìn)展而在不斷變化,為了滿足新的質(zhì)量要求,就要注意質(zhì)量控制的動(dòng)態(tài)性,就要隨著生產(chǎn)工藝、技術(shù)、材料、設(shè)備的不斷改進(jìn)而變化,以破代磨、多破少磨制砂工藝這一新技術(shù)的應(yīng)用，不僅降低了運(yùn)行成本，同時(shí)其生產(chǎn)工藝和成品質(zhì)量控制的方法也符合水電工程施工快速發(fā)展的需要。

要保證所生產(chǎn)的成品骨料滿足規(guī)范要求，砂石加工系統(tǒng)必須建立健全質(zhì)量監(jiān)督保證體系，特別是本項(xiàng)目生產(chǎn)的預(yù)制管片混凝土為C40和C50兩種。由于混凝土強(qiáng)度等級(jí)高，對(duì)骨料的要求就更高，因此，砂石系統(tǒng)的生產(chǎn)必須從料場(chǎng)開采、破碎、篩分、成品骨料的轉(zhuǎn)運(yùn)、儲(chǔ)存等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)行全面生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)督控制，主要體現(xiàn)在：

2.1.1 人的控制

經(jīng)常檢查各篩網(wǎng)的磨損情況，通過目測(cè)初步判定成品骨料是否合格，各成品料倉之間用隔墻隔離，嚴(yán)禁骨料混倉并做好各種成品骨料的標(biāo)示牌，防止裝錯(cuò)料。

2.1.2 材料控制

控制好所開采料源的質(zhì)量。對(duì)于含泥量過高和含有木屑等雜質(zhì)的料不予開采。

2.1.3 設(shè)備控制

控制好各種破碎機(jī)的排礦口，確保所破碎料級(jí)配的連續(xù)性，使其發(fā)揮出最大的生產(chǎn)效率。

2.1.4 方法控制

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)報(bào)告，控制好篩洗用水量的大小，及時(shí)更換磨損較大的篩網(wǎng)等。

2.1.5 環(huán)境控制

主要是保持成品料場(chǎng)的整潔，防止成品骨料的二次污染。在成品料場(chǎng)，應(yīng)做好排水設(shè)施(如料場(chǎng)的坡度、盲溝、排水溝等)，以利于成品骨料的脫水和排水。

砂石系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中對(duì)成品骨料質(zhì)量控制的依據(jù)：以實(shí)驗(yàn)室按《砂石料質(zhì)量試驗(yàn)檢測(cè)制度》規(guī)定進(jìn)行取樣試驗(yàn)檢測(cè)的報(bào)告作為控制的依據(jù)。在生產(chǎn)運(yùn)行期間，要求質(zhì)檢人員堅(jiān)持每天進(jìn)行一次取樣試驗(yàn)檢測(cè)，生產(chǎn)部門則依據(jù)實(shí)驗(yàn)室每天的試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行調(diào)整控制，對(duì)成品骨料質(zhì)量的控制主要為軟弱顆粒含量的控制、含泥量的控制、超遜徑的控制、針片狀含量的控制、砂細(xì)度模數(shù)的控制、骨料堆存和轉(zhuǎn)運(yùn)過程中防止被二次污染的控制等。

實(shí)驗(yàn)監(jiān)理到現(xiàn)場(chǎng)采用旁站檢查、見證取樣、巡視等方法對(duì)砂石骨料質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督檢查，發(fā)現(xiàn)砂石骨料質(zhì)量有問題時(shí)應(yīng)及時(shí)停產(chǎn)進(jìn)行整改，按制度和規(guī)范要求進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督檢查，從而保證了砂石成品骨料的質(zhì)量。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控，保證了試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和代表性。

2.2 生產(chǎn)進(jìn)度控制

由于砂石系統(tǒng)在本工程中需要生產(chǎn)多種工程用料，所以必須根據(jù)施工合同確定的工程項(xiàng)目的總進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行合理地、有針對(duì)性地調(diào)整生產(chǎn)，根據(jù)不同的時(shí)段進(jìn)行不同用料的生產(chǎn)，并保證各種成品料有一定數(shù)量的儲(chǔ)存，這就要求砂石生產(chǎn)部門必須隨時(shí)了解整個(gè)工程的進(jìn)度，保持同各用料單位的溝通，以確保他們的施工用量。

3 安全環(huán)保管理

3.1 安全管理

建立健全安全管理工作體系和安全管理制度，定期對(duì)生產(chǎn)班組進(jìn)行安全技術(shù)交底和培訓(xùn)，對(duì)施工生產(chǎn)中的安全薄弱環(huán)節(jié)、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的夜間照明及高邊坡的危石落石等進(jìn)行經(jīng)常性的檢查，定期檢查電器、線路，確保用電安全；對(duì)違反安全生產(chǎn)規(guī)定的行為及時(shí)進(jìn)行整改；對(duì)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的工作人員要求必須穿戴勞動(dòng)防護(hù)用品，統(tǒng)一著裝并佩戴工作證或上崗證，對(duì)高空作業(yè)的人員必須使用安全帶等上述行為實(shí)行強(qiáng)制管理，施工現(xiàn)場(chǎng)的各類機(jī)械、建筑材料的放置必須整齊有序；對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的各種生產(chǎn)輔助設(shè)施應(yīng)設(shè)置安全須知牌、安全操作牌、防火管理制度牌等各種宣傳警示牌，認(rèn)真貫徹執(zhí)行“安全第一，預(yù)防為主”的方針，以保障人身安全和設(shè)備安全。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)基層班組和雇員的安全管理學(xué)習(xí)，提高他們的安全意識(shí)，增加他們自我保護(hù)的能力，堅(jiān)持執(zhí)行班前會(huì)制度，要求他們必須嚴(yán)格按安全操作規(guī)程操作設(shè)備，及時(shí)處理安全隱患，杜絕一切安全事故的發(fā)生。

3.2 環(huán)保管理

本工程所處位置為厄瓜多爾的自然保護(hù)區(qū)，對(duì)環(huán)保要求極嚴(yán)，要求工程完工后對(duì)生產(chǎn)區(qū)及生活區(qū)進(jìn)行退耕還林。所以，在開采毛料揭覆蓋層時(shí)，把覆蓋土統(tǒng)一在不影響開挖的場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行有序的堆放，以便工程完工后對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行復(fù)耕。根據(jù)開采需要進(jìn)行合理的開采，嚴(yán)禁對(duì)樹木進(jìn)行多砍、亂伐，并保護(hù)好毛料開采場(chǎng)周圍的森林植被。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，對(duì)運(yùn)行人員配發(fā)耳塞、眼鏡等勞動(dòng)防護(hù)用品，在破碎處通過噴水達(dá)到降塵的作用。通過這些措施，大大降低了噪音和粉塵對(duì)人體的危害。生產(chǎn)廢水統(tǒng)一排入多級(jí)污水沉淀池，經(jīng)過沉淀后的水在取樣檢測(cè)達(dá)到排放要求后才能進(jìn)行排放，并定期對(duì)沉淀池進(jìn)行清理，對(duì)清理出的廢渣統(tǒng)一堆存，以減少對(duì)環(huán)境的污染。

4 技術(shù)創(chuàng)新

在砂石加工系統(tǒng)投產(chǎn)運(yùn)行一段時(shí)間、特別是在輸水隧洞的TBM正常掘進(jìn)施工后，由于TBM掘進(jìn)速度的加快以及洞內(nèi)地質(zhì)情況的變化，發(fā)現(xiàn)粒徑為4.75～10 mm豆粒石回填的每m用量大于招標(biāo)文件提供的用量(前面已提到該種料的含量和產(chǎn)量都很低)。如何在不改變系統(tǒng)現(xiàn)有設(shè)備配置、現(xiàn)有工藝流程的基礎(chǔ)上，采用最小的投入、見效最快的方法解決這個(gè)問題，以確保TBM的掘進(jìn)不受影響。通過對(duì)現(xiàn)有場(chǎng)地進(jìn)行實(shí)測(cè)以及對(duì)各種規(guī)格成品骨料的實(shí)際使用量和實(shí)際產(chǎn)量進(jìn)行仔細(xì)的分析，發(fā)現(xiàn)粒徑4.75～19 mm這種規(guī)格料的產(chǎn)量超過了實(shí)際用量的需求，從而找到了解決這個(gè)問題的方法：即在第三篩分3YKR2060振動(dòng)篩增加一層10 mm×10 mm的篩網(wǎng)用于再次分級(jí)生產(chǎn)粒徑4.75～10 mm的料，同時(shí)再增加一條18#

膠帶機(jī)，把第三篩分分級(jí)的粒徑為4.75～10 mm的料通過18#膠帶機(jī)輸送到第二篩分處與第二篩分分級(jí)的粒徑為4.75～10 mm的料在8#膠帶機(jī)上混合后輸送至成品料場(chǎng)堆存，以滿足豆粒石需用量的要求。但新的問題又出來了，如果在第三篩分處一直生產(chǎn)粒徑4.75～10 mm的料，那么，系統(tǒng)所生產(chǎn)的粒徑4.75～19 mm的成品料就缺少粒徑4.75～10 mm這個(gè)級(jí)配的料，從而造成粒徑4.75～19 mm的成品料不合格。因此，為解決這個(gè)問題采用了最簡便的方法，就是在該篩分機(jī)4.75×4.75 mm篩網(wǎng)梭槽的出口處和10 mm×10 mm的篩網(wǎng)梭槽的出口處各增加了一個(gè)八字出料口進(jìn)行控制，當(dāng)需要生產(chǎn)粒徑4.75～10 mm的成品料時(shí)，就把兩個(gè)八字出料口的另一個(gè)出料口用插板封閉，這時(shí)，將粒徑10～19 mm的料通過閉路12#膠帶機(jī)輸送至調(diào)節(jié)料堆作為人工制砂的原料。在這一工況下，就不會(huì)生產(chǎn)粒徑為4.75～19 mm的成品料；當(dāng)需要生產(chǎn)粒徑為4.75～19 mm的成品料時(shí)，就把兩層篩網(wǎng)處八字出料口的插板反過來進(jìn)行控制，這時(shí)粒徑4.75～10 mm和10～19 mm的兩種料都進(jìn)入到13#膠帶機(jī)混合后輸送到成品料場(chǎng)堆存，從而保證了粒徑4.75～19 mm這種成品料級(jí)配的連續(xù)性。通過實(shí)驗(yàn)室的取樣檢測(cè)得知，經(jīng)過這種方法生產(chǎn)的各種成品骨料均滿足水工規(guī)范的要求，從而解決了這個(gè)難題。

5 結(jié) 語

砂石系統(tǒng)從2012年元月建成投產(chǎn)，經(jīng)過兩年時(shí)間的運(yùn)行，盡管生產(chǎn)了滿足工程的施工用料，但也暴露出以下問題：忽略了熱帶雨林地區(qū)雨水豐富、降雨量很大的特性。在進(jìn)行場(chǎng)地規(guī)劃時(shí)，還是按原來的思維進(jìn)行場(chǎng)地四周排水溝的布置且排水溝的斷面偏小，以至于暴雨降臨時(shí)，排水溝不能完全排引走場(chǎng)地內(nèi)的積水。這是在以后的規(guī)劃設(shè)計(jì)中值得重視的問題。

作者簡介:

汪 健(1963-)，男，重慶長壽人，工程師，從事水電工程砂石系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)