水利水電工程砂石料加工及混凝土拌和系統設計及實施效果

童綏福

(貴州水利實業有限公司,貴州 貴陽 550000)

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水利水電工程砂石料加工及混凝土拌和系統設計及實施效果

童綏福

(貴州水利實業有限公司,貴州 貴陽 550000)

大方縣岔河水庫灌溉工程所用砂石料加工及混凝土拌和系統具有生產級配支持隨意調節、設備技術與經濟性良好、結構合理、沖洗及含粉量調節方式簡便、電氣控制系統先進以及骨料堆存系統便于骨料保溫等特點。然而該系統也存在靈活度不高、車間運行不穩定、構筑物結構設計落后以及上料工藝不合理等缺陷。為確保系統運行質量，現對這些缺陷進行有效改進，并對系統的實施效果進行對比與分析。通過對比可知，該系統借助PL制砂機生產方式的改進，僅需一臺設備即可滿足用料需求，生產能力提高到40 m3/h，增幅達到100%，并且極大地節省了施工成本，經濟效益突出。

水電站；砂石料加工系統；混凝土拌和系統；系統設計；實施效果

在水利水電工程中，砂石料加工系統與混凝土拌和系統是保證工程順利進行的“糧倉”，系統設計至關重要，直接決定了工程能否有序開展。在系統設計過程中，需要對各項原料的特點、用量以及相互關系等進行充分的考慮和分析，據此不斷改進和優化設計方案。此外，還須確保設備配置存在充足的裕度，但裕度也要進行嚴格的控制，不宜過大或過小。系統建成之后，其能否充分發揮實際效能，還依賴于管理能力，應切實加強調度及管理，實現均衡生產，進而達到有效減少因設計缺陷帶來問題的目的。

1　工程概況

大方縣岔河水庫灌溉工程位于大方縣西南的高店鄉大山村境內，水庫樞紐位于烏江流域六沖河水系白甫河支流的一級支流岔河上，壩址距縣城24 km，距畢節市64 km，距貴陽市186 km，交通條件較好。大方縣岔河水庫壩址以上流域集水面積為45.3 km2，多年平均徑流量2168萬km3,水庫正常蓄水位高程1445.0 m，興利庫容715萬m3,校核洪水位高程1447.94 m(P=0.1%)，總庫容1124萬m3，為中型水庫，工程規模屬中型，樞紐永久性主要建筑物有：混凝土面板堆石壩、溢洪道、導流兼放空隧洞、 取水口、引水隧洞等建筑物。

2　砂石料加工及混凝土拌和系統設計

2.1砂石料加工工藝

本工程砂石料加工選取“粗碎、中碎與細碎”工藝。其中，在細碎工序中，采用破碎的方式取代打磨，并兼顧制砂工序。砂石料篩分主要分成兩個等級，為有效降低車間的負荷，在粗碎車間中須要加設預篩分工序。為方便對成品砂石料級配的調整，中碎車間須要和一級篩分車間構成一個閉路循環，細碎車間和二級篩分亦是如此。

砂石料加工原材料由大型自卸車輛運輸，粒徑超過750 mm的石料需先在采石場實施解小，粒徑在120～750 mm范圍內的石料須要使用振動給料篩實施集中破碎，破碎工序完成后粒徑低于250 mm的石料，以及一、二級篩分車間中粒徑超過40 mm的物料一同送至料場的調節料堆中。

半成品加工原料經給料機與皮帶機送至石料篩分車間，篩分出粒徑在40～80 mm范圍內的成品石料，然后根據工程的實際需求，將剩余石料中的大塊石送至中碎車間進行再次破碎。粒徑在40 mm以下的石料送至二級篩分車間，分三個等級篩分成品料，即為0～5 mm粒徑、5～20 mm粒徑與20～40 mm粒徑，粗骨料當中剩余的石料送至細砂車間進行后續制砂。

實踐表明，PL制砂機實際產率和進料含水率存在直接的聯系，隨含水率的不斷增大，產率明顯減低?；谶@種特性，系統的篩分環節必須選用干法，PL制砂機工作原理如圖1所示。為清除骨料上附著的石粉，需要對給料機實施相應的改制，比如將其底面改變為篩面的型式，從而為骨料沖洗脫水提供方便。對于細骨料而言，可根據實際情況妥善選取干法或者是濕法，在特殊情況下也可將兩種生產方法結合使用，以此達到有效控制石粉量的目的[1]。

圖1　PL制砂機工作原理

2.2混凝土拌和工藝

根據本工程混凝土強度需求，選取雙階拌和站，其主機采用臥軸強拌式，出料最大容量為2.0 m3，標定生產能力為120 m3/h。拌和站控制由工控機完成。

成品骨料由大型自卸車輛運輸，卸車后使用皮帶機運輸存儲場地，場地容量須滿足工程未來5 d左右的用量需求。在堆存系統上，加設兩臺上料機，分別由皮帶機運輸堆存。料場的底端須要設置一個廊道，內部加設給料機與傳輸系統，以滿足拌和給料需求。水泥、粉煤灰等原料須使用氣力輸送法直接入罐存儲[2]。

系統中鋼料斗的下方裝有計量設備，完成計量的各粒徑骨料通過傳送帶運輸至拌和站當中，此時應注意，膠凝材料不能使用皮帶傳送機，應另外加設并使用螺旋輸送機。對于水和外加劑等液體原料的輸送，可使用水泵等裝置。卸料過程統一使用傳感器進行控制。

3　砂石料加工及混凝土拌和系統平面布局

3.1砂石料加工系統布局

本工程選取的砂石加工場地位于一處斜坡地帶，地形接近于矩形。加工系統的主要設施有：石料粗碎(包括預篩分)、中碎、細碎(兼顧制砂)、兩級篩分車間；成品、半成品石料料堆。另外，本工程大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，除混凝土骨料外，還有3萬多方的墊層料(粒徑5～80 mm)須要加工，設粗細一體顎破一臺；機電氣控制裝置；供排水系統等，總占地面積約為1.8萬m2。

各主要設施的布置須充分考慮地形，石料粗碎車間布置存在高差要求，應盡量布置于主干道的兩側，這樣也便于石料運送；料堆需將篩分車間作為原點進行輻射布置，這樣可以大幅縮短運送距離；中碎與細碎車間布置必須充分考慮循環加工的便利性；墊層料加工后不需篩分，直接用皮帶機輸送至堆料場；供排水系統，在山上設200 m3高位水池，管道供水，與混凝土拌和站共用，排水設沉渣池，污水經沉淀過濾后通過溝渠排往下游河道。

3.2混凝土拌和系統布局

由于現場地形帶來的限制和影響，本工程混凝土拌和系統須采取分階布置方法，即為通過開挖形成兩個臺階，進行分別布置。成品骨料堆積場地須要布置在主干道的兩側，場地必須平整、穩定，堆料前需對場地進行處理和檢測，不同骨料之間應使用擋墻進行有效分隔，防止混合產生反應影響拌和及使用，擋墻主要由漿砌石構成，由皮帶機負責運送；拌和裝置與附屬設施、實驗辦公用房等須布置在高程略高于堆料場的平臺上，平臺之間使用皮帶機連接，以便于骨料運輸[3]。

4　系統設計特點與缺陷

4.1系統設計特點

砂石料與墊層料生產級配可隨意進行調節；設備選型實現了技術和經濟的有效統一；結構設計合理、可行；粗骨料沖洗與砂子含粉量調節措施簡單可行；內設新型電氣控制系統；混凝土拌和站的骨料堆存系統有利于骨料的長時間保溫。

4.2系統缺陷

砂石料與墊層料生產工藝設計靈活度有待進一步提升；制砂車間運行不夠穩定；構筑物結構設計還需進行優化升級；混凝土拌和系統的骨料堆存與拌和上料工藝不夠合理。

5　砂石料加工及混凝土拌和系統實施效果分析

通過對上述系統缺陷的分析，對系統做出了相應的改進：首先，對砂石料與墊層料生產工藝設計的靈活度進行了有效的提升；其次，加強了制砂車間運行穩定性；再次，進一步升級改造了構筑物結構；最后，對混凝土拌和系統的骨料堆存與拌和上料工藝進行了重新設計，使其更加合理、有效。

5.1實施狀況

(1)砂石料加工系統

系統建設初期，根據工程現有能力和工期要求，決定采取分期法進行破碎設備安裝，以此在最短的時間內促成生產能力。建設初期，在砂石料加工系統的中碎車間中設置一臺反擊破碎機，細砂車間中設置一臺PL破碎機。根據系統試運行與工程進展現狀，設計方案中配置的另外一臺PL破碎機無需再次安裝，已有生產能力足夠。

(2)混凝土拌和系統

在系統建設的初級階段，為滿足大壩趾板等施工需求，擬建一座臨時性生產拌和站，其生產能力較低，僅有20 m3/h。與此同時，主站建設按照計劃執行，狀況良好，已經在高峰期以前完成建設，且質量達標，可滿足繁重的生產需求。

5.2實施效果

(1)砂石料加工系統

系統自正式運行以來，通過多次改造和調整，現已完全達到預期能力，產品質量優異，很好地滿足了工程所需。另外，通過對PL制砂機生產方式的改進，實際情況中僅需一臺設備即可滿足用料需求，生產能力提高到40 m3/h，極大地節省了施工成本，經濟效益突出。

(2) 混凝土拌和系統

系統規范建成后，其實際的生產能力可以達到標準限度，拌和裝置及附屬設施性能良好，運行效果優異。此外，通過對微機控制措施的合理運用，使得原本復雜的運行管理變得十分便利和穩定，從本質上保證了混凝土生產的質量和效率。

6　結　語

實踐表明，大方縣岔河水庫灌溉工程的砂石料加工系統與混凝土拌和系統設計取得了成功，不僅很好地滿足了工程建設基本需求，還極大地降低了成本和能耗，具有很高的經濟效益和社會效益。然而，系統設計中并未對環境保護方面的內容進行考慮和分析，系統在環保方面還存在一定改進的空間，今后需對此方面更加重視。

[1]路文典. 那蘭水電站砂石料加工及混凝土拌和系統設計及實施效果[J]. 施工組織設計,2005(1):212-217.

[2]陳雁高,鄭崇飛,伊曉明. 天然砂石料加工系統工藝設計中的幾個問題[J]. 四川水力發電,2013(4):97-104.

[3]王文廣,張學孝. 蓮花水電站工程混凝土骨料加工及混凝土拌和系統[J]. 水力發電,1995(6):21-23.

童綏福(1956-) ，男，高級工程師，主要水利水電工程施工技術和管理方面的工作。

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