峽谷地區砂石加工系統布置優化設計研究

董加利 劉成英

（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司 四川成都 610072）

1 前言

水電工程的構筑物大量采用鋼筋混凝土結構，砂石料作為生產混凝土的主要原料，準時按需供應砂石料是水電工程順利實施的前提條件。目前水電站工程絕大多數位于高山峽谷地區，地形復雜，場地緊張，如何設置砂石加工系統是工程布置的一大難題。

2 工程概況

雙江口水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州馬爾康縣、金川縣境內，是大渡河流域水電梯級開發的上游控制性水庫。2#砂石加工系統布置在壩址下游飛水巖料場下游側和無名溝之間，該處地形坡度約30～40°，沿坡面開挖形成多級平臺，加工系統呈臺階式布置。開采飛水巖石料場的花崗巖，供應地下廠房、尾水系統、泄洪系統出口及大壩混凝土骨料、大壩部分心墻摻合料及反濾料。系統生產規模1100t/h，處理規模1360t/h，占地面積10萬m2。

3 砂石加工系統布置優化設計

2#砂石加工系統原方案中S211復建公路在2＃砂石加工系統下方通過，既作為對外交通運輸線路，又作為砂石加工系統骨料運輸道路，該段道路安排與2＃砂石加工系統同期修建。

S211復建公路已完工，道路從2#砂石加工系統場地下部以明路型式通過，侵占砂石加工系統下部場地。2#砂石加工系統尚未實施，按照原設計方案，修建難度大，故對加工系統布置進行優化設計。

3.1 2#砂石加工系統布置方案研究

2#砂石加工系統所用毛料來自壩址下游飛水巖塊石料場，主要供應下游工作面所需混凝土骨料和部分填壩料，加工系統布置需考慮毛料及供料情況。附近場地為無名溝原址、木足渡和飛水巖場地，根據加工系統布置的場地設不同方案。

方案一：原址方案

在飛水巖料場至無名溝之間設一個加工系統，供應混凝土133萬m3、心墻摻合料556.7萬t及大壩反濾料193.6萬m3所需砂石料。系統生產規模1100t/h，處理規模1360t/h。

方案二：優化方案

根據加工系統供應砂石料的品種，將2#砂石加工系統拆分為飛水巖反濾料加工系統、木足渡砂石加工系統。

壩址下游右岸木足渡場地：對大渡河右岸木足渡大橋至根扎村河灘地進行平整，寬30～55m不等，總長度約1200m，場地約5萬m2。設置木足渡砂石加工系統，供應混凝土133萬m3、心墻摻合料556.7萬t所需砂石料。系統生產規模630t/h，處理規模820t/h。

飛水巖溝場地：位于飛水巖溝內，堆渣形成場地，平臺頂部面積約0.8萬m2。設置反濾料加工系統，供應大壩反濾料193.6萬m3。系統生產規模400t/h，處理規模520t/h。

3.2 砂石加工系統工藝設計

3.2.1 方案一（原址方案）

2＃砂石加工系統布置在飛水巖料場下游側和無名溝之間，沿坡面呈臺階式布置。

加工系統內設粗碎車間，采用3臺C125顎式破碎機，破碎粒徑大于250mm的石料；設預篩分車間，配3臺3YAH2160圓振動篩將粒徑大于150mm和部分40mm～150mm的石料篩分進入中碎車間，篩下物料送入下一車間；主篩分車間設置三組篩，上層配3臺2YA2460圓振動篩，將成品大石和特大石送入成品堆場，富裕部分的石料篩分進入中碎車間；中碎車間，配3臺HP500圓錐式破碎機，破碎粒徑大于40mm的物料；篩分車間下層篩配3臺2YA2460圓振動篩獲取中石、小石和砂；細碎制砂車間，配3臺VI400立軸式破碎機和1臺MBZ2136棒磨機，利用部分中石和小石來制砂；設檢查篩分車間，配3臺2YA2460圓振動篩進行砂石料篩分并獲取成品砂石骨料，全廠配7臺FG-15螺旋分級機，進行砂料分級脫水獲取成品砂。各級成品骨料篩洗分級后送至成品料堆堆存，場內轉運采用膠帶輸送機。成品砂石料采用地弄式帶計量裝置的膠帶機和裝載機裝車，供應混凝土骨料和大壩填筑用料。

3.2.2 方案二（優化方案）

考慮飛水巖和木足渡場地小，占用較大場地的粗碎車間設置在加工系統內，將增大加工系統布置難度，故加工系統內不設粗碎設備，在料場內設移動破碎機，石料粗碎后采用膠帶機運輸至砂石加工系統。

（1）飛水巖砂石加工系統

在飛水巖溝2460m高程場地設置反濾料加工系統，成品骨料生產規模400t/h，主要設備為中細碎車間1臺HP500破碎機、制砂車間2臺B9100SE、配篩分及砂處理設備。

（2）木足渡砂石加工系統

在木足渡場地上布置混凝土骨料及心墻摻合料加工系統，成品骨料生產規模630t/h。加工系統主要設備為：預篩分車間，2臺3YAH2160圓振動篩；主篩分車間，4臺2YA2460圓振動篩；中碎車間，2臺HP500圓錐式破碎機；細碎制砂車間，2臺VI400立軸式破碎機和1臺MBZ2136棒磨機；檢查篩分車間，2臺2YA2460圓振動篩，2臺FG-15螺旋分級機。

3.3 砂石加工系統布置

3.3.1 加工系統方案一布置

2#砂石加工系統原址布置分三個臺階布置：上臺階分為兩部分，上游端布置粗碎車間，平臺高程2480m，下游布置半成品料堆，平臺高程2470m；中臺階分上下游兩個平臺，上游的2430m平臺布置生產混凝土骨料的篩分車間、中碎車間、細碎車間，下游的2410m平臺布置生產反濾料及摻合料的篩分車間、中碎車間、制砂半成品料堆；下臺階沿S211復建公路布置，上游布置混凝土成品骨料堆，中間布置反濾料及摻合料成品料堆，下游布置供應反濾料和摻合料用砂的制砂車間。

3.3.2 砂石加工系統方案二布置

（1）飛水巖砂石加工系統

飛水巖砂石加工系統主要生產大壩反濾料，布置在飛水巖溝S211復建路附近渣場上。在S211復建路靠山內側設置半成品堆場，在S211復建路外側大渡河上游方向設置篩分車間，下游方向設置成品料堆，中細碎車間設置在成品料堆與S211復建路隧洞口之間，在平臺最外緣設置水處理系統。

（2）木足渡砂石加工系統

在木足渡場地臨河邊坡設格柵防護，開挖后山坡，場地寬度30～55m，高程2254～2242m，上游端布置半成品堆場，接下來設第一篩分車間、中細碎車間、第二篩分車間、成品堆場、超細碎車間和第三篩分車間，下游端頭設棒磨機、成品裝車倉。詳細布置見圖1。

圖1 木足渡砂石加工系統布置示意圖

3.4 方案比較

3.4.1 技術比較

砂石加工系統主要的技術參數為生產能力和施工技術難度，優化方案和原址方案的生產能力均滿足工程需要，故主要技術比較指標為施工難度和砂石加工系統供應保證度上，施工難度體現在邊坡處理，場地回填等方面，加工系統供應保證度則主要由砂石加工系統調節能力來體現。主要技術指標和調節能力比較見表1。

從技術對比表可以看出，在砂石加工系統建設方面，優化方案較原址方案有邊坡開挖高度低、場地回填高差小，運輸距離近的優勢。

從調節能力來看，原址方案半成品堆場小，調節時間僅1.7d，小于規范推薦的3d時間；優化方案半成品堆場調節時間3.1d，成品堆場調節時間為7.3d，均滿足規范要求；推薦方案較原址方案調節能力強。

3.4.2 經濟比較

以可研階段的概算單價為基準，經濟上優化方案較原址方案總節省費用約4092.1萬元；2＃砂石加工系統原址方案、優化方案經濟比較見表2。

表1 下游砂石加工系統技術比較表

表2 2＃砂石加工系統經濟比較表

4 結語

雙江口水電站2＃砂石加工系統經優化后，拆分為飛水巖和木足渡砂石加工系統，較原址方案在技術上具有開挖邊坡低、施工難度小、骨料運輸距離短的特點，在經濟上較原址方案節省投資約4092萬元。

優化方案在木足渡場地上布置了混凝土及摻合料加工系統，充分利用上下游的臺地高差，按工藝流程順序連接各生產車間，節省場地；短距離、高落差的物料輸送通過采用大傾角膠帶機來解決，圓滿的實現了砂石加工系統在條帶狀場地的布置，供高山峽谷地帶場地緊張的工程布置作參考。

[1]《水電工程施工組織設計手冊》（第4卷，第1版）.輔助企業：水利電力部水利水電建設總局.中國水利水電出版社，1991，8.

[2]《水電水利工程施工總布置設計導則》（DL/T5192-2004）（第1版）.中國電力出版社，2004，6.

[3]《水電工程砂石加工系統設計規范》（DL/T5098-2010）（第1版）.中國電力出版社，2010，12.