觀音巖水電站工程特大型施工工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)

楊黎明　許尚勇　梁皓哲　胡丹書

摘要 觀音巖水電站全工程的混凝土總量約902×104m³。工程布置一座砂石加工系統(tǒng)，設(shè)計(jì)處理能力3000t/h，是目前國(guó)內(nèi)已建成規(guī)模最大的砂石系統(tǒng)。整個(gè)工程混凝土澆筑高峰月強(qiáng)度約30×104m³/mon，分別在左岸設(shè)置高、低線兩座特大型混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)，右岸設(shè)置一座特大型混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)。工程石料場(chǎng)距離樞紐區(qū)約20kin，半成品輸送采用“豎井+平硐+汽車運(yùn)輸”的方式，成品混凝土骨料采用膠帶機(jī)運(yùn)輸為主、汽車運(yùn)輸為輔的方式。文章從料源規(guī)劃、系統(tǒng)工藝研究、布置規(guī)劃和料物運(yùn)輸?shù)确矫娑笠榻B了巨型水電工程特大型施工工廠規(guī)劃遵循的一些原則和基本方法，以便于參考。

關(guān)鍵詞 料源規(guī)劃；布置格局；特大型施工工廠；布置規(guī)劃；砂石骨料輸送系統(tǒng)

中圖分類號(hào) TV5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095—6363（2016）04—0070—03

1工程概況

觀音巖水電站裝機(jī)容量3 000MW。樞紐布置方案為混合壩河中廠房岸邊溢洪道方案，壩線全長(zhǎng)1 158m，左岸、河中碾壓混凝土重力壩最大壩高159m，壩頂長(zhǎng)度816m。右岸心墻堆石壩壩頂高程最大壩高91m，壩頂長(zhǎng)度341m。全工程的混凝土總量約902×104m³（其中碾壓混凝土489×104m3，常態(tài)混凝土413×104m³），噴混凝土總量15×104m³。全工程壩體心墻Ⅰ層、Ⅱ?qū)臃礊V料總量約36.4×104m³（其中I層反濾料18.2×104m³，Ⅱ?qū)臃礊V料18.2×104m³）。

2料源規(guī)劃簡(jiǎn)介

全工程共需制備混凝土粗細(xì)骨料約2 120×104t。考慮人工砂石系統(tǒng)加工和成品運(yùn)輸?shù)染C合損耗系數(shù)1.2，需開采石料約942×104m³（折算成巖石自然方）。全工程壩體心墻Ⅰ層、Ⅱ?qū)臃礊V料總量約36.4×104m³，考慮加工、運(yùn)輸綜合損耗系數(shù)1.15，需開采石料約29×104m³（折算成巖石自然方）。由于工程區(qū)附近缺乏天然砂礫料料源，工程混凝土用粗細(xì)骨料、壩體Ⅰ、Ⅱ?qū)臃礊V料均采用人工制備。根據(jù)地質(zhì)勘察成果，工程開挖料不宜作為混凝土骨料的加工料源，混凝土骨料加工母巖全部從龍洞石料場(chǎng)開采。龍洞石料場(chǎng)距壩址距離約20km。龍洞石料場(chǎng)可用料以灰?guī)r、生碎屑灰?guī)r為主，儲(chǔ)量4993×104m³，濕抗壓強(qiáng)度總平均值為101.1MP，無堿活性，質(zhì)量和儲(chǔ)量均可滿足混凝土砂石料要求。

3砂石加工系統(tǒng)規(guī)劃

3.1布置格局方案研究

特大型水電工程砂石加工系統(tǒng)規(guī)劃是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，系統(tǒng)規(guī)劃要充分考慮料源、工程特點(diǎn)、工藝水平現(xiàn)狀、交通運(yùn)輸條件、環(huán)保綜合因素、水文地質(zhì)條件、供電條件和工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)等多方面因素，才能最終確定系統(tǒng)布置格局。工程選定的石料場(chǎng)距離樞紐區(qū)較遠(yuǎn)，因此在方案研究時(shí)，各種綜合因素對(duì)整個(gè)工程可行性和經(jīng)濟(jì)性都起著至關(guān)重要的作用。

方案重點(diǎn)研究比較了系統(tǒng)集中布置于石料場(chǎng)附近、系統(tǒng)集中布置于樞紐區(qū)和將系統(tǒng)拆分布置3個(gè)方案。整個(gè)系統(tǒng)布置于石料場(chǎng)方案由于距離附近村鎮(zhèn)太近（在龍洞鎮(zhèn)的上方位）、水源問題難以解決，且征地環(huán)保問題復(fù)雜，同時(shí)成品料長(zhǎng)距離輸送后質(zhì)量難以保證而放棄。整個(gè)系統(tǒng)布置于樞紐區(qū)的方案，由于將大量無用料運(yùn)輸約20km作為棄料，非常不經(jīng)濟(jì)，該無用料正好符合石料場(chǎng)附近水泥廠的供料需求，故不采納該方案。將系統(tǒng)分拆布置方案，即把粗碎布置于石料場(chǎng)，中、細(xì)碎、篩分及其他設(shè)施布置于樞紐區(qū)塘壩河谷。該方案有效地解決了前面2個(gè)方案的缺陷，同時(shí)運(yùn)輸半成品后，提高了運(yùn)輸系統(tǒng)的連續(xù)性。

工程半成品料運(yùn)輸比較了公路運(yùn)輸和長(zhǎng)距離膠帶機(jī)運(yùn)輸兩種不同的方案。由于工程區(qū)地形起伏較大，長(zhǎng)膠帶機(jī)方案主要采用隧洞運(yùn)輸為主，公路運(yùn)輸方案則主要利用電站進(jìn)場(chǎng)主線和輔線2條公路。長(zhǎng)膠帶機(jī)運(yùn)輸方案由于隧洞穿越區(qū)域地質(zhì)條件較復(fù)雜，多為當(dāng)?shù)孛旱V區(qū)和煤礦采空區(qū)，采用該方案工程的復(fù)雜性和不可預(yù)見風(fēng)險(xiǎn)較大，且工程建安投資大。采用主、輔線相結(jié)合的公路運(yùn)輸可靠性較高，但也存在運(yùn)輸費(fèi)用高、管理要求高的缺點(diǎn)。最終半成品運(yùn)輸采用“豎井+平硐+公路運(yùn)輸”的綜合方案。

3.2加工系統(tǒng)工藝

3.2.1工藝流程

針對(duì)灰?guī)r易破碎的特點(diǎn)，系統(tǒng)工藝采用了“粗碎反擊破+中碎反擊破”兩段破碎的先進(jìn)工藝設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用兩段破碎、三級(jí)篩分、立軸沖擊破碎制砂的生產(chǎn)流程。立軸沖擊破制砂采用半干法生產(chǎn)工藝，降低了工程用水量，同時(shí)采取收塵措施，避免了粉塵污染。主要工藝環(huán)節(jié)有：粗碎、中碎、立軸破制砂、砂整形、第一篩分、第二篩分、第三篩分、砂脫水篩分、半成品倉(cāng)、成品料倉(cāng)及石粉回收單元等。

3.2.2工藝配置

根據(jù)系統(tǒng)工藝流程計(jì)算進(jìn)行各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備配置。設(shè)備配置考慮設(shè)備維護(hù)、檢修、易損件更換方便快捷以及部分設(shè)備停修不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)大幅減產(chǎn)進(jìn)行配置。設(shè)備主要采用國(guó)際領(lǐng)先的反擊破碎機(jī)和立軸破，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2.3石粉回收、廢水處理及給排水系統(tǒng)

考慮環(huán)保要求，工程廢水要達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。廢水回收處理單元處理流程：加藥一絮凝一沉淀一干化。回收清水通過加壓泵站壓輸送至高位水池循環(huán)利用，回收利用率按50%考慮，回收水量2000m³/h，需補(bǔ)充新水量1000m³/h。

3.2.4供配電及控制系統(tǒng)

系統(tǒng)總裝機(jī)用電負(fù)荷約11000kW（含循環(huán)水處理系統(tǒng)），粗碎電力由龍洞35kV施工變電站供應(yīng)，塘壩河中碎、篩分及所有設(shè)施電力由壩區(qū)110kV施工變電站供應(yīng)。系統(tǒng)設(shè)置10kV變電所2座，一座供應(yīng)粗碎車間及半成品堆場(chǎng)用電。另一座供應(yīng)中細(xì)碎、篩分、成品倉(cāng)和其他各車間及設(shè)施的用電。

3.2.5環(huán)境保護(hù)措施

加工系統(tǒng)粗碎車間的破碎設(shè)備進(jìn)料口采用噴水霧降塵，其他車間采用濕法或半干法生產(chǎn)。破碎、篩分等設(shè)備使用橡膠墊襯減小噪音；漏斗、溜槽等轉(zhuǎn)料環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)有料墊。篩網(wǎng)采用低噪聲的聚胺脂篩網(wǎng)。粉塵大的車間底部設(shè)置風(fēng)機(jī)收塵系統(tǒng)；設(shè)操作室隔音。

3.3加工系統(tǒng)布置規(guī)劃

加工系統(tǒng)采用粗碎單獨(dú)布置、集中設(shè)廠的布置格局。系統(tǒng)主要由粗碎車間、中碎車間、立軸破制砂車間、砂整形車間、第一篩分車間、第二篩分車間、第三篩分車間、第四篩分車間、成品砂脫水篩分車間、半成品料倉(cāng)、成品料倉(cāng)、石粉回收車間、給排水及廢水處理系統(tǒng)、配電及控制系統(tǒng)等設(shè)施構(gòu)成。

系統(tǒng)粗碎布置于龍洞石料場(chǎng)附近，毛料通過白卸汽車進(jìn)入粗碎；粗碎后半成品經(jīng)過豎井及平硐膠帶機(jī)運(yùn)輸至龍洞半成品料倉(cāng)，半成品采用白卸汽車經(jīng)由龍莊公路、格觀公路運(yùn)輸至塘壩河半成品料倉(cāng)。系統(tǒng)中碎車間、制砂車間、篩分車間及成品料倉(cāng)均布置于壩址下游約2.5km處的塘壩河口。塘壩河口采用挖填平衡的方法規(guī)劃系統(tǒng)布置場(chǎng)地，系統(tǒng)開挖約40×104m³渣料幾乎全部用于回填場(chǎng)地使用。系統(tǒng)采用條帶狀布置，除主要的破碎車間布置于開挖區(qū)域外，其余篩分、成品倉(cāng)、調(diào)節(jié)料場(chǎng)等均布置于回填區(qū)域。場(chǎng)地回填要求剔除淤泥、粘性土壤等地基承載較差的土質(zhì)，采用分層碾壓，回填區(qū)域外設(shè)置擋、截、排水設(shè)施，底部設(shè)置排水體，外側(cè)設(shè)置攔渣壩，以保證場(chǎng)地的整體穩(wěn)定。

4混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃

4.1布置格局方案研究

觀音巖水電站混凝土工程量大，電站采用分期導(dǎo)流方式，左右岸混凝土澆筑強(qiáng)度都很高。混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)布置格局規(guī)劃充分考慮工程樞紐布置特點(diǎn)、物料輸送要求、場(chǎng)地布置條件、大壩施工方法、溫控要求和分標(biāo)方案等因素，進(jìn)行綜合確定。由于電站采用分期導(dǎo)流方式，須考慮在樞紐區(qū)左右岸均設(shè)置混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)。同時(shí)左岸混凝土澆筑總量及強(qiáng)度均遠(yuǎn)高于右岸，且左岸混凝土系統(tǒng)通過纜機(jī)輔助須提供右岸高部位的混凝土。鑒于以上諸多因素綜合分析研究，工程規(guī)劃布置了混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)共3座，分別為右岸混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“右岸系統(tǒng)”）、左岸1045m高程混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“左岸低系統(tǒng)”）、左岸1090m高程混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“左岸高系統(tǒng)”）。三座混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)距離澆筑點(diǎn)均不超過lkm，且最大落差±50m，右岸系統(tǒng)和左岸低系統(tǒng)、右岸系統(tǒng)和左岸高系統(tǒng)、左岸低系統(tǒng)和左岸高系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)供應(yīng)。同時(shí)各左岸系統(tǒng)可與膠帶機(jī)入倉(cāng)澆筑相結(jié)合。

4.2系統(tǒng)規(guī)模及攪拌樓配置

4.2.1右岸系統(tǒng)

右岸混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)布置于大壩下游右岸1088m～1115m高程，該系統(tǒng)主要承擔(dān)粘土心墻堆石壩段、導(dǎo)流明渠、廠房工程以及部分大壩壩段的混凝土生產(chǎn)任務(wù)，混凝土以二、三級(jí)配為主，混凝土供應(yīng)總量約344×104m³，混凝土骨料由塘壩河砂石骨料加工系統(tǒng)提供。系統(tǒng)按滿足高峰月強(qiáng)度14×104m³/月設(shè)計(jì)，配用HL320 2S4500型拌和樓2座，并配制冷系統(tǒng)。系統(tǒng)按生產(chǎn)12℃碾壓混凝土和生產(chǎn)10℃低溫常態(tài)混凝土要求設(shè)計(jì)，生產(chǎn)能力均為420m³/h。混凝土預(yù)冷采用“二次風(fēng)冷+加片冰+冷水拌和”的綜合措施。

4.2.2左岸低系統(tǒng)

左岸1045m高程混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)布置于大壩左岸下游低線公路內(nèi)側(cè)，該系統(tǒng)主要承擔(dān)大壩及護(hù)岸工程的混凝土生產(chǎn)任務(wù)，混凝土供應(yīng)總量約228×104m³，混凝土骨料由塘壩河砂石骨料加工系統(tǒng)提供。系統(tǒng)按滿足高峰月強(qiáng)度16×104m³/月，并考慮混凝土澆筑最大倉(cāng)面設(shè)計(jì)，選用HL360 2S6000型拌和樓2座，并配制冷系統(tǒng)。系統(tǒng)按生產(chǎn)12℃碾壓混凝土和生產(chǎn)10℃低溫常態(tài)混凝土要求設(shè)計(jì)，生產(chǎn)能力均為560m³/h。混凝土預(yù)冷采用“二次風(fēng)冷+加片冰+冷水拌和”的綜合措施。

4.2.3左岸高系統(tǒng)

左岸1 090m高程混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)布置于大壩左岸下游高線公路內(nèi)側(cè)，該系統(tǒng)主要承擔(dān)大壩的混凝土生產(chǎn)任務(wù)，混凝土供應(yīng)總量約290×104m³，混凝土骨料由塘壩河砂石骨料加工系統(tǒng)提供。系統(tǒng)按滿足高峰月強(qiáng)度14×104m³/月設(shè)計(jì)，選用HL360-4F4500型拌和樓2座，并配制冷系統(tǒng)。系統(tǒng)按生產(chǎn)12℃碾壓混凝土和生產(chǎn)IO～C低溫常態(tài)混凝土要求設(shè)計(jì)，生產(chǎn)能力均為420m³/h。混凝土預(yù)冷采用“二次風(fēng)冷+加片冰+冷水拌和”的綜合措施。

4.3成品砂石骨料輸送系統(tǒng)

砂石骨料成品運(yùn)輸主要有膠帶機(jī)運(yùn)輸和汽車運(yùn)輸兩種方式，從節(jié)能環(huán)保和節(jié)省工程投資的角度出發(fā)，對(duì)左右岸混凝土系統(tǒng)成品骨料運(yùn)輸方式進(jìn)行了詳細(xì)的方案研究。由于右岸混凝土系統(tǒng)采用膠帶機(jī)運(yùn)輸須橫跨金沙江，且膠帶機(jī)搭接和轉(zhuǎn)料環(huán)節(jié)太多，不經(jīng)濟(jì)，且對(duì)成品料質(zhì)量控制不利等因素，確定右岸系統(tǒng)成品骨料采用汽車運(yùn)輸；左岸高、低線系統(tǒng)總混凝土澆筑量約占了整個(gè)工程的2/3，采用膠帶機(jī)運(yùn)輸成品骨料有利于節(jié)能環(huán)保，同時(shí)節(jié)省了工程投資，因此，采用膠帶機(jī)運(yùn)輸較為有利。通過隧洞方案和明線布置方案的綜合研究，最終確定采用明線輸送方案，在塘壩河和左岸高低線系統(tǒng)間架設(shè)一條長(zhǎng)約1.4km的長(zhǎng)距離輸送機(jī)，向左岸高底線系統(tǒng)供應(yīng)成品砂石骨料。

5結(jié)論

觀音巖水電站特大型施工工廠規(guī)劃把確保工程質(zhì)量、促進(jìn)工程建設(shè)作為最高目標(biāo)。整個(gè)規(guī)劃充分考慮了自然資源的合理利用，料物調(diào)配合理。規(guī)劃貫穿了建設(shè)環(huán)保工程、綠色水電的設(shè)計(jì)理念。系統(tǒng)規(guī)劃從料物貯運(yùn)、工藝、溫控要求、環(huán)保等綜合因素出發(fā)，強(qiáng)化了工程質(zhì)量的保證性，同時(shí)，避免了重復(fù)建設(shè)帶來的資源浪費(fèi)。工程施工工廠格局布置協(xié)調(diào)，規(guī)模適中，為加快工程有效推進(jìn)提供了堅(jiān)強(qiáng)后盾。