CCS項目砂石系統的設計與運行管理

汪 犍

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 CCS項目砂石系統的設計

CCS項目砂石系統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。抗壓強度為120～210 MPa。

砂石加工系統主要滿足13.8 km長輸水隧洞TBM施工用管片的預制、調節水庫面板堆石壩和28 km進場公路的填筑料及混凝土施工的用料。其中預制管片對各種成品骨料的質量要求高，預制管片混凝土為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 系統的生產方式

料場天然骨料的級配和工程需用骨料的級配見表1。

表1 骨料級配表

由表1對比可見：料場里粒徑大于37.5 mm的卵石含量很高，實際工程中所需各級混凝土成品骨料的缺量均較大。在破碎時，特 別 是 粒 徑

4.75～10 mm的骨料獲得率較低，因為粒徑4.75～10 mm的粒級太狹窄，但對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高邊坡的噴錨支護。因此，要滿足各種施工用料要求，就不能靠單一增加系統的生產能力或延長每天的生產時間來滿足需要。這樣不僅會加大投入的成本，也會增加毛料開采運輸、運行、人工、機械等的成本，因此，不管是采用哪種方法來解決骨料的用量和級配平衡問題，系統生產時都會產生多余的其它料而使用不完造成浪費。經分析論證確定：砂石系統的生產必須采用多段破碎、多級篩分工藝，才能從根本上解決骨料級配不平衡和各種骨料的需用量問題，同時又不會出現在系統生產完后而產生某種使用不完、多余的料。

1.2 系統需要生產的其它填筑料

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，公路兩側的盲溝料粒徑37.5～76 mm。

1.3 系統規模

按本工程施工進度和施工強度計劃安排，砂石系統的生產按每天工作14 h，每月工作25 d進行設計，加工系統設計毛料的處理能力為120 t/h。

1.4 工藝流程

1.4.1 破 碎

由于本加工系統加工料源為天然砂卵石，屬堅硬巖石，而且卵石的破碎特性較差。根據國內外若干工程實例，為了保證系統運行的可靠性，系統選用美卓顎破、液壓圓錐破進行三段破碎，其中第二和第三段破碎為閉路生產，從而達到了骨料級配調整的目的，同時也簡化了生產工藝。

1.4.2 制 砂

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

1.4.3 篩 分

砂石加工系統設第一、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行篩分。在第一篩分處可通過更換篩網的方式分別生產粒徑為0～37.5 mm和0～76 mm的填筑料。只有在生產各種填筑料時，才在洗石機內加水進行沖洗以控制填筑料的含泥量。在第二篩分處分級出粒徑為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過了立軸式破碎機在進行制砂的同時對其進行了整形處理，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量。

1.5 主要設備配置

1.5.1 原 則

為保證砂石加工系統主要設備運行的可靠性，保證加工系統生產能滿足工程需要，系統破碎設備采用技術領先、單機出力大、性能優良先進的設備；所選設備能適應工程要求的各級配混凝土變化的要求，能適應各種工況的生產。為方便管理及維修，盡量減少機型的種類；選用性能優越、能耗低、操作簡單、工作可靠并且便于拆裝和轉運的設備。

1.5.2 設備配置

粗碎：一臺C80顎式破碎機，其最大進料粒徑為400 mm,處理能力為115～150 t/h，設計負荷率為0.75，經破碎后的半成品粒徑小于150 mm 。C80前配置一臺TK11-42-2V變頻式棒條振動給料機，保證了供給破碎機的均勻供料，同時給料機可預先剔除粒徑小于50 mm的細料，降低了運行成本，提高了破碎機的生產效率。

中碎：一臺GP100SM液壓圓錐破碎機，處理能力為150～220 t/h，設計負荷率為0.78，經破碎后的半成品粒徑小于76 mm。

細碎：一臺GO100F液壓圓錐破碎機，處理能力為100～110 t/h，設計負荷率為0.75，經破碎后的半成品粒徑小于37.5 mm。

立軸破：一臺B6150立軸式破碎機，其處理能力為170～220 t/h，經破碎后人工砂的獲得率為處理能力的30%～35%，設計負荷率為0.85。

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

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

2 砂石系統的運行管理

2.1 質量控制

砂石骨料對質量的要求是隨時間的進展而在不斷變化,為了滿足新的質量要求,就要注意質量控制的動態性,就要隨著生產工藝、技術、材料、設備的不斷改進而變化,以破代磨、多破少磨制砂工藝這一新技術的應用，不僅降低了運行成本，同時其生產工藝和成品質量控制的方法也符合水電工程施工快速發展的需要。

要保證所生產的成品骨料滿足規范要求，砂石加工系統必須建立健全質量監督保證體系，特別是本項目生產的預制管片混凝土為C40和C50兩種。由于混凝土強度等級高，對骨料的要求就更高，因此，砂石系統的生產必須從料場開采、破碎、篩分、成品骨料的轉運、儲存等各生產環節實行全面生產質量監督控制，主要體現在：

2.1.1 人的控制

經常檢查各篩網的磨損情況，通過目測初步判定成品骨料是否合格，各成品料倉之間用隔墻隔離，嚴禁骨料混倉并做好各種成品骨料的標示牌，防止裝錯料。

2.1.2 材料控制

控制好所開采料源的質量。對于含泥量過高和含有木屑等雜質的料不予開采。

2.1.3 設備控制

控制好各種破碎機的排礦口，確保所破碎料級配的連續性，使其發揮出最大的生產效率。

2.1.4 方法控制

根據實驗室的檢測報告，控制好篩洗用水量的大小，及時更換磨損較大的篩網等。

2.1.5 環境控制

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

砂石系統在生產過程中對成品骨料質量控制的依據：以實驗室按《砂石料質量試驗檢測制度》規定進行取樣試驗檢測的報告作為控制的依據。在生產運行期間，要求質檢人員堅持每天進行一次取樣試驗檢測，生產部門則依據實驗室每天的試驗檢測報告進行調整控制，對成品骨料質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、砂細度模數的控制、骨料堆存和轉運過程中防止被二次污染的控制等。

實驗監理到現場采用旁站檢查、見證取樣、巡視等方法對砂石骨料質量進行監督檢查，發現砂石骨料質量有問題時應及時停產進行整改，按制度和規范要求進行質量監督檢查，從而保證了砂石成品骨料的質量。加強現場質量監控，保證了試驗結果的真實性和代表性。

2.2 生產進度控制

由于砂石系統在本工程中需要生產多種工程用料，所以必須根據施工合同確定的工程項目的總進度計劃進行合理地、有針對性地調整生產，根據不同的時段進行不同用料的生產，并保證各種成品料有一定數量的儲存，這就要求砂石生產部門必須隨時了解整個工程的進度，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，定期對生產班組進行安全技術交底和培訓，對施工生產中的安全薄弱環節、生產現場的夜間照明及高邊坡的危石落石等進行經常性的檢查，定期檢查電器、線路，確保用電安全；對違反安全生產規定的行為及時進行整改；對進入施工現場的工作人員要求必須穿戴勞動防護用品，統一著裝并佩戴工作證或上崗證，對高空作業的人員必須使用安全帶等上述行為實行強制管理，施工現場的各類機械、建筑材料的放置必須整齊有序；對于施工現場的各種生產輔助設施應設置安全須知牌、安全操作牌、防火管理制度牌等各種宣傳警示牌，認真貫徹執行“安全第一，預防為主”的方針，以保障人身安全和設備安全。同時加強對基層班組和雇員的安全管理學習，提高他們的安全意識，增加他們自我保護的能力，堅持執行班前會制度，要求他們必須嚴格按安全操作規程操作設備，及時處理安全隱患，杜絕一切安全事故的發生。

3.2 環保管理

本工程所處位置為厄瓜多爾的自然保護區，對環保要求極嚴，要求工程完工后對生產區及生活區進行退耕還林。所以，在開采毛料揭覆蓋層時，把覆蓋土統一在不影響開挖的場地內進行有序的堆放，以便工程完工后對場地進行復耕。根據開采需要進行合理的開采，嚴禁對樹木進行多砍、亂伐，并保護好毛料開采場周圍的森林植被。在生產環節中，對運行人員配發耳塞、眼鏡等勞動防護用品，在破碎處通過噴水達到降塵的作用。通過這些措施，大大降低了噪音和粉塵對人體的危害。生產廢水統一排入多級污水沉淀池，經過沉淀后的水在取樣檢測達到排放要求后才能進行排放，并定期對沉淀池進行清理，對清理出的廢渣統一堆存，以減少對環境的污染。

4 技術創新

在砂石加工系統投產運行一段時間、特別是在輸水隧洞的TBM正常掘進施工后，由于TBM掘進速度的加快以及洞內地質情況的變化，發現粒徑為4.75～10 mm豆粒石回填的每m用量大于招標文件提供的用量(前面已提到該種料的含量和產量都很低)。如何在不改變系統現有設備配置、現有工藝流程的基礎上，采用最小的投入、見效最快的方法解決這個問題，以確保TBM的掘進不受影響。通過對現有場地進行實測以及對各種規格成品骨料的實際使用量和實際產量進行仔細的分析，發現粒徑4.75～19 mm這種規格料的產量超過了實際用量的需求，從而找到了解決這個問題的方法：即在第三篩分3YKR2060振動篩增加一層10 mm×10 mm的篩網用于再次分級生產粒徑4.75～10 mm的料，同時再增加一條18#

膠帶機，把第三篩分分級的粒徑為4.75～10 mm的料通過18#膠帶機輸送到第二篩分處與第二篩分分級的粒徑為4.75～10 mm的料在8#膠帶機上混合后輸送至成品料場堆存，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粒徑4.75～10 mm的料，那么，系統所生產的粒徑4.75～19 mm的成品料就缺少粒徑4.75～10 mm這個級配的料，從而造成粒徑4.75～19 mm的成品料不合格。因此，為解決這個問題采用了最簡便的方法，就是在該篩分機4.75×4.75 mm篩網梭槽的出口處和10 mm×10 mm的篩網梭槽的出口處各增加了一個八字出料口進行控制，當需要生產粒徑4.75～10 mm的成品料時，就把兩個八字出料口的另一個出料口用插板封閉，這時，將粒徑10～19 mm的料通過閉路12#膠帶機輸送至調節料堆作為人工制砂的原料。在這一工況下，就不會生產粒徑為4.75～19 mm的成品料；當需要生產粒徑為4.75～19 mm的成品料時，就把兩層篩網處八字出料口的插板反過來進行控制，這時粒徑4.75～10 mm和10～19 mm的兩種料都進入到13#膠帶機混合后輸送到成品料場堆存，從而保證了粒徑4.75～19 mm這種成品料級配的連續性。通過實驗室的取樣檢測得知，經過這種方法生產的各種成品骨料均滿足水工規范的要求，從而解決了這個難題。

5 結 語

砂石系統從2012年元月建成投產，經過兩年時間的運行，盡管生產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雨水豐富、降雨量很大的特性。在進行場地規劃時，還是按原來的思維進行場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，排水溝不能完全排引走場地內的積水。這是在以后的規劃設計中值得重視的問題。

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的設計與運行管理工作.

(責任編輯：李燕輝)