典型砂石加工系統工藝設計

許尚勇 張璐

摘 要：普西橋水電站位于云南省墨江縣雅邑鄉普西村普西鐵索橋附近河段，是阿墨江規劃河段梯級水電站中第二個梯級電站，上游與忠愛橋水電站銜接，下游與三江口水電站銜接。普西橋水電站右岸下游砂石加工系統主要供應普西橋水電站工程所需的混凝土粗細骨料和大壩墊層料，共需制備砂石骨料約128×104t，其中墊層骨料約34×104t。

關鍵詞：普西橋水電站 砂石 工藝 破碎機

中圖分類號：X799.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）07（a）-0045-08

1 工程概況

普西橋水電站位于云南省墨江縣雅邑鄉普西村普西鐵索橋附近河段，是阿墨江規劃河段梯級水電站中第二個梯級電站，上游與忠愛橋水電站銜接，下游與三江口水電站銜接。電站以發電為主，水庫總庫容5.31×108m3，最大壩高140m，裝機容量200MW（2×100MW），樞紐工程為二等大（2）型工程，攔河壩為1級，泄洪建筑物、引水發電建筑物中進水口為2級，引水發電建筑物（除進水口）為3級，消能防沖建筑物等次要建筑物亦為3級，臨時建筑物為4級。樞紐工程由面板堆石壩、右岸溢洪道、左岸泄洪沖沙洞、左岸引水發電系統及導流建筑物等組成。

2 主要設計技術標準

DL/T 5397 水電工程施工組織設計規范

DL/T 5098 水電工程砂石加工系統設計規范

DL/T 5098 水利水電工程砂石系統設計導則

DL/T 5388 水電水利工程天然建筑材料勘察規程

DL/J5112 水工碾壓混凝土施工規范

DL/J5144 水工混凝土施工規范

DL/T 5150 水工混凝土試驗規程

DL/T 5151 水工混凝土砂石骨料試驗規程

DL/T 5129 碾壓式土石壩施工規范

3 成品砂石料統計

普西橋電站全工程的混凝土澆筑總量43.38×104m3，噴混凝土4.6×104m3，共需制備混凝土粗細骨料110.9×104t；墊層料填筑總量約16×104m3，共需制備墊層骨科33.6×104t。

本工程混凝土以二級配為主，少量三級配混凝土。混凝土骨料有：大石（40～80mm）、中石（20～40mm）、小石（5～20mm）、噴混凝土粗骨料（5～15mm）和砂（0.15～5mm）。各級成品料料量及級配組成見表1。

4 成品料質量要求

成品料質量應符合《水工混凝土施工規范》（DL/J5144-2001）的要求和本工程混凝土配合比的要求。

（1）細骨料。

①細骨料應質地堅硬、清潔、級配良好、細度模數應在2.4～2.8范圍內。

②細骨料的質量技術要求應符合《水工混凝土施工規范》DL/T 5144-2001第5.2.7條與表2規定。

③細骨料的含水率應≤6%，合格率不得低于85%，且最大含水率≤7%。

（2）粗骨料

①粗骨料應質地堅硬、清潔、級配良好。

②粗骨料的粒徑分為80～40mm、40～20mm、20～5mm、5～15mm。

③以原孔篩檢驗時，控制標準為：超徑<5%，遜徑<10%。以超遜徑篩檢驗時，其控制標準為：超徑為零、遜徑<2%。

④粗骨料的針片狀顆粒含量不應大于15%。

⑤粗骨料的質量技術要求應符合《水工混凝土施工規范》DL/5144-2001第5.2.8條與表3規定。

（3）墊層料

墊層料應具有良好的級配最大粒徑為40～80mm，小于5mm的顆粒含量宜為35%～53%，小于的0.075mm顆粒含量不宜超過8%。壓實后具有低壓縮性高抗剪強度，并具有良好的施工特性。

特殊墊層區應采用最大粒徑不超過40mm，內部結構穩定，對縫頂粉煤灰粉細砂或堵縫泥漿有自愈作用的墊層料。墊層料級配要求見圖1。

5 加工料源特性

根據全工程料源規劃，砂石骨料料源為隔界箐石料場開采料和導流工程洞挖料，料源天然容重2.70t/m3，砂石加工系統篩洗、貯運及加工綜合損耗補償系數為1.2，砂石骨料生產需加工料源65×104m3，其中導流工程洞挖可利用料11×104m3，需從隔界箐石料場開采54×104m3。

6 系統規模確定

（1）普西橋水電站各工程部位分部混凝土澆筑、墊層料填筑強度及總體疊加強度見圖2至圖6。

根據強度曲線分析，全工程砂石料供應高峰時段的混凝土澆筑強度1.82×104m3/月，墊層料填筑強度0.73×104m3/月。

（2）結合砂石料在運輸、破碎、篩分、沖洗、貯存及澆筑等過程中的損耗情況，確定各個環節的損耗系數。

（3）系統處理能力和成品生產能力計算。

砂石加工系統處理能力應根據所生產的成品骨料供應的疊加高峰月強度進行計算。當混凝土連續高峰時段小于（或等于）3個月，砂石加工系統處理能力按混凝土高峰時段月平均骨料需用量及其他砂石需用量計算；當混凝土連續高峰時段為4～12個月，砂石加工系統處理能力還應計入相應的不均勻系數，對應取值范圍為1.1～1.3。系統宜采用二班制工作，混凝土澆筑高峰月可三班制工作。粗碎或超徑處理工作班制應與石料場開采作業相一致。

砂石加工系統粗碎處理能力可按下式計算：

式中，為小時處理能力，t/h。

K月為月不均勻系數，1.3。

KS為包括級配不平衡在內的運輸、堆存、加工、澆筑等的綜合損耗系數。

為（混凝土/墊層料/墊層料）高峰時段平均填筑強度，m3/月。

C為每立方填筑料中骨料重量，混凝土：2.2；墊層料： 2.1。

m為月工作天數，按25天計。

n為日工作小時數，2班制14h計，3班制20h，砂石加工系統宜采用2班制。

據計算粗碎處理能力：246t/h。為留有余地，取300t/h；計入1.2加工損耗系數，成品生產能力250t/h。

7 主要破碎設備選擇

根據巖石抗壓強度、功指數及磨蝕性綜合判定加工母巖為難碎巖石。系統粗碎采用顎式破碎機，中細碎采用圓錐破碎機，制砂采用立軸沖擊破和棒磨機聯合制砂。

8 工藝流程設計

（1）根據所選擇破碎機型的破碎比范圍，擬定生產工藝的破碎段數為三段。

（2）根據各級成品料粒徑范圍，擬定各段生產環節的主要篩分級數為三級（含噴骨料篩）。

（3）自粗碎開始，根據高峰月供料強度，并結合各破碎段破碎機產品粒度特性，逐段計算篩分效率、各環節損耗、各級料產量和閉路量等。其中工藝流程計算簡圖根據兩種臨界工況（工況一：獨立生產混凝土骨料，不產墊層料；工況二：獨立生產墊層料，不產混凝土骨料）進行計算，其余生產工況均介于兩者之間。工藝計算詳見本節計算簡圖及計算表。

（4）墊層料級配復核。墊層料級配根據兩種不同出料工況進行級配復核，工況一：同時生產混凝土骨料和墊層料；工況二：單獨生產墊層料。墊層料級配計算及包絡曲線繪制如表8、圖8所示。

根據復核計算，兩種工況下生產的反濾料均處于反濾 料包絡曲線內，滿足要求。

9 主要工藝設備選型

（1）根據工藝流程計算確定各破碎車間破碎機進料 塊度、排料口開度、生產能力。

（2）根據篩分機處理能力、篩孔尺寸、篩分效率、料物 級配等計算各層篩網面積（見表9）。

（3）各車間設備選型計算（見表10）。

10 工藝布置

10.1 布置原則

（1）在招標文件的指定范圍內布置系統，并盡量減少占地面積。

（2）布置系統破碎及篩分車間時，盡量避開不利的地質條件，選擇較好的持力層。

（3）充分利用有利地形，減少系統開挖工程量，縮短工藝流程線路。

（4）為了施工、運行管理的方便，各車間之間均考慮有道路相連。

（5）生產輔助設施就近布置，以便于生產運行管理。

10.2 系統組成

系統主要由粗碎車間、中碎車間、細碎車間、超細碎車間、第一篩分車間、第二篩分車間、第三篩分車間、半成品倉、成品料倉、細砂回收車間、供水系統及相應的輔助設施組成，各車間由膠帶機相連。

參考文獻

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