倒流河水庫工程人工砂石骨料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張 喜 英， 李 鵬

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

倒流河水庫工程人工砂石骨料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張 喜 英， 李 鵬

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

簡(jiǎn)述了敘永縣倒流河水庫砂石篩分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、參數(shù)選擇、設(shè)備選型及平面布置等。該系統(tǒng)在地形條件受限、設(shè)計(jì)變更影響及進(jìn)度滯后的情況下，保證了工程建設(shè)中砂石骨料系統(tǒng)的供應(yīng)不受影響，取得了良好的效果。

砂石骨料系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；倒流河水庫

1 工程概況

倒流河水庫工程位于距敘永縣城83 km的觀興鄉(xiāng)海水村5社的倒流河墨魚尖處。標(biāo)段主體工程包括擋水大壩、干渠工程及相應(yīng)的渣場(chǎng)防護(hù)、房建、金屬結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備、安全監(jiān)測(cè)、料場(chǎng)開采等工程。其中碾壓混凝土雙曲拱壩最大壩高60 m，壩頂寬5 m，壩頂弧長(zhǎng)186.51 m，建基高程983 m。施工總工期為851個(gè)日歷天。

砂石骨料生產(chǎn)系統(tǒng)為臨時(shí)工程，位于該標(biāo)段規(guī)劃的壩址左岸生產(chǎn)設(shè)施場(chǎng)地內(nèi)，緊臨混凝土拌和系統(tǒng)進(jìn)行布置，占地面積約6 000 m2。系統(tǒng)主要承擔(dān)供應(yīng)主體及臨建工程混凝土總量約11.1萬m3的生產(chǎn)任務(wù)，主要生產(chǎn)大石(粒徑為40～80 mm)、中石(粒徑為20～40 mm)、小石(粒徑為5～20 mm)、豆石(粒徑為5～15 mm)以及砂(粒徑<5 mm),其中粗骨料約16.5萬t，細(xì)骨料約8.4萬t。

招標(biāo)文件要求砂石系統(tǒng)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力不得小于190 m3/h。發(fā)包人提供的料場(chǎng)為黑串溝人工骨料料場(chǎng)，位于大壩左岸耳朵巖溝的支溝黑串溝右岸山脊，距壩址約1.6 km，距離砂石骨料系統(tǒng)近，有公路相通，運(yùn)輸較為方便。料場(chǎng)面積約4.68萬m2,有用層開采厚度為72.5 m，無用層厚度為3.5 m，有用層儲(chǔ)量為1 255.38萬m3,有用層為弱風(fēng)化與新鮮灰?guī)r。

供電采用發(fā)包人提供的、距壩址約450 m的35 kV電源接線點(diǎn)，倒流河河水可作為施工供水水源，水質(zhì)相對(duì)較好，經(jīng)沉淀可滿足工程建設(shè)期施工及生活用水需要。

2 系統(tǒng)工藝流程設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模

該工程砂石系統(tǒng)承擔(dān)主體工程及臨建工程全部混凝土總量約11.1萬m3所需砂石骨料的加工任務(wù)，根據(jù)招標(biāo)文件要求，砂石系統(tǒng)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)滿足該標(biāo)混凝土高峰月澆筑強(qiáng)度20 000 m3/月的骨料供應(yīng)。

(1)高峰月骨料供應(yīng)量Qc：

Qc=20 000 m3×2.2 t/m3=44 000 t/月

注：系數(shù)2.2為每m3混凝土中的砂石料用量。

(2)高峰月毛料處理能力：

按照成品砂石料的生產(chǎn)要求，考慮到整個(gè)加工過程中的加工損耗、運(yùn)輸損耗、堆存損耗、洗石損耗、細(xì)砂石粉流失等綜合因素，高峰月毛料處理能力Qmd為：

Qmd=Qc/η=44 000 t /0.85=51 765 t /月

其中η為成品率，經(jīng)計(jì)算，η=0.85。

(3)混凝土澆筑高峰月毛料小時(shí)處理量及成品砂石料小時(shí)生產(chǎn)能力：

按照混凝土月高峰強(qiáng)度，設(shè)每月工作天數(shù)M為25 d，每天工作時(shí)間N為8 h，并考慮生產(chǎn)不均勻系數(shù)K=1.1，系統(tǒng)設(shè)計(jì)小時(shí)毛料處理量Qh為：

Qh=Qmd×K/MN=51 765×1.1/(25×8)

=285(t/h)

系統(tǒng)生產(chǎn)能力Q為：

Q=Qc×K/MN=44 000×1.1/(25×8)

=242(t/h)

(4)同時(shí)，根據(jù)招標(biāo)文件要求，砂石系統(tǒng)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力不得小于190 m3/h，即300 t/h，則該系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)模毛料小時(shí)處理量按350 t/h進(jìn)行設(shè)計(jì)，即完全能滿足高峰期月澆筑強(qiáng)度20 000 m3的骨料供應(yīng)需求。

2.2 工藝流程設(shè)計(jì)

按三級(jí)配骨料生產(chǎn)，最大粒徑為80 mm，初步計(jì)算出的成品骨料綜合級(jí)配見表1。

表1 成品骨料綜合級(jí)配表

表2 級(jí)配平衡計(jì)算表

注：因豆石需用量較小，在制砂時(shí)調(diào)配生產(chǎn)。

砂石料加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)出成品分別為大石(粒徑為80～40 mm)、中石(粒徑為40～20 mm)、小石(粒徑為20～5 mm)、豆石(粒徑為15～5 mm)、砂(粒徑<5 mm)5種料，設(shè)計(jì)主要采用粗碎、中碎和細(xì)碎三段破碎及兩段篩分完成整個(gè)生產(chǎn)過程。根據(jù)破碎篩分流程計(jì)算，最終確定砂石骨料加工系統(tǒng)工藝流程。

表3 砂石骨料加工系統(tǒng)主要設(shè)備表

圖1 砂石骨料加工系統(tǒng)平面布置示意圖

2.3 加工系統(tǒng)工藝流程設(shè)備選型

2.3.1 選型原則

(1)生產(chǎn)能力滿足招標(biāo)文件要求,并且要求其具有一定裕度；

(2)各粒徑砂石料的產(chǎn)量能根據(jù)需要即時(shí)調(diào)整；

(3)成品砂石料儲(chǔ)量滿足混凝土高峰期澆筑7 d的用量；

(4)工藝性能可靠，節(jié)約占地，建設(shè)周期短。

2.3.2 設(shè)備選型

粗碎(第一段破碎)：粗碎設(shè)備的生產(chǎn)能力應(yīng)不小于350 t/h，其計(jì)算過程見表2。 粗碎原料為黑串溝人工骨料料場(chǎng)的開采石料，要求將石料粒徑控制在600 mm以下。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選用2臺(tái)PE-750×1060型顎式破碎機(jī)作為粗碎設(shè)備，將破碎機(jī)的排料口開度控制在80～140 mm之間，此時(shí)，破碎機(jī)產(chǎn)出的石料粒徑<150 mm，其產(chǎn)量即能達(dá)到175 t/h。

中碎(第二段破碎)：由PE-750×1060型顎式破碎機(jī)的產(chǎn)品級(jí)配曲線 (表2) 計(jì)算得出，經(jīng)過篩分進(jìn)入中碎破碎機(jī)的平均流量為250 t/h。當(dāng)選用1臺(tái)PF-1320型反擊式破碎機(jī)(該破碎機(jī)的生產(chǎn)能力為160～350 t/h)時(shí)，調(diào)整排料口即可達(dá)到220 t/h，能夠滿足生產(chǎn)需要。

細(xì)碎制砂(第三段破碎)：經(jīng)過篩分流程計(jì)算(表2)，選用1臺(tái)PL8500型立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)制砂并產(chǎn)出部分豆石，進(jìn)入破碎機(jī)的平均流量為86.04 t/h，此時(shí)，洗去石粉后系統(tǒng)的產(chǎn)砂總量為109.84 t/h。

初篩分：設(shè)置1臺(tái)篩分機(jī)共2層篩網(wǎng)(孔徑為80 mm和40 mm)，經(jīng)過篩分流程計(jì)算，通過初篩分的流量為350 t/h。最終選用了1臺(tái)2YKR1845圓振動(dòng)篩分機(jī)。

復(fù)篩分：設(shè)置1臺(tái)篩分機(jī)共3層篩網(wǎng)(孔徑為20 mm、15 mm、5 mm)，經(jīng)過篩分流程計(jì)算(表2)，通過初篩分的流量為379.74 t/h。選用了1臺(tái)3YKR1852圓振動(dòng)篩分機(jī)并在篩分機(jī)內(nèi)加水沖洗。在篩分機(jī)下設(shè)置了2XL915型洗砂機(jī)對(duì)砂料進(jìn)行脫水。具體設(shè)備型號(hào)見表3。

3 系統(tǒng)平面布置設(shè)計(jì)

骨料加工系統(tǒng)布置在大壩下游左岸料場(chǎng)道路沿海水溝與倒流河交匯處下游側(cè)，受地形條件限制，按照經(jīng)濟(jì)適用的原則，骨料系統(tǒng)緊臨混凝土拌和系統(tǒng)布置，占地面積約6 000 m2。為充分利用有限的場(chǎng)地，在靠山側(cè)修建了漿砌石擋墻、臨河側(cè)采用漿砌石進(jìn)行邊坡防護(hù)。

骨料加工系統(tǒng)由上料平臺(tái)、粗碎車間、半成品料堆、初篩分車間、中碎車間及調(diào)節(jié)料倉、復(fù)篩分車間、細(xì)碎制砂車間及調(diào)節(jié)料倉以及成品料倉、供電系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)及相應(yīng)的輔助設(shè)施等組成，各車間之間用膠帶機(jī)連接。具體砂石骨料加工系統(tǒng)平面布置情況見圖1。

4 系統(tǒng)環(huán)保設(shè)計(jì)

(1)防塵設(shè)計(jì)。采用濕式除塵的方法進(jìn)行系統(tǒng)防塵。濕式除塵總用水量約為處理量的8%～10%，其中分配比例為初碎10%、細(xì)碎10%、立軸破碎10%、篩分50%(沖洗除外)，轉(zhuǎn)運(yùn)堆料20%。采用噴霧器噴灑，噴口直徑不小于2 mm，擴(kuò)散角大于30°～60°，每個(gè)噴頭噴水量約為250～300 L/h，水壓力為2～3 kgf/cm2。

(2)噪音防護(hù)設(shè)計(jì)。加工系統(tǒng)的主要設(shè)備多為強(qiáng)烈的噪聲源，噪聲的防護(hù)主要有降低聲源的聲級(jí)、設(shè)置音障、隔音室以及采用集中遙控和個(gè)人防護(hù)等措施。

(3)廢渣的處理。對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的廢渣先進(jìn)行單獨(dú)堆放，然后用自卸汽車運(yùn)至指定地點(diǎn)堆放。

5 系統(tǒng)運(yùn)行效果

敘永縣倒流河水庫砂石篩分系統(tǒng)施工期間共生產(chǎn)成品料約25萬t，既滿足了大壩施工用砂石骨料質(zhì)量要求，也滿足了高峰期生產(chǎn)強(qiáng)度。值得一提的是，由于采用了洗砂和不洗砂兩種制砂工藝，不經(jīng)水洗砂的石粉含量約為21.4%左右，拌制碾壓混凝土?xí)r，在不單獨(dú)摻加石粉的情況下，混合料各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)及施工要求。該系統(tǒng)生產(chǎn)的砂石骨料在地形條件受限、設(shè)計(jì)變更影響及進(jìn)度滯后的情況下，保證了工程建設(shè)中砂石骨料系統(tǒng)的供應(yīng)不受影響，取得了良好的效果。

TV7;TV42;TV52

B

1001-2184(2017)06-0079-04

2017-06-06

張喜英(1972-)，女，山西盂縣人，主任工程師，高級(jí)工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作；

李 鵬(1969-)，男，河北邯鄲人，分局副總工程師，高級(jí)工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作.

李燕輝)