水利水电工程砂石料加工及混凝土拌和系统设计及实施效果

童绥福

(贵州水利实业有限公司,贵州 贵阳 550000)



水利水电工程砂石料加工及混凝土拌和系统设计及实施效果

童绥福

(贵州水利实业有限公司,贵州 贵阳 550000)

大方县岔河水库灌溉工程所用砂石料加工及混凝土拌和系统具有生产级配支持随意调节、设备技术与经济性良好、结构合理、冲洗及含粉量调节方式简便、电气控制系统先进以及骨料堆存系统便于骨料保温等特点。然而该系统也存在灵活度不高、车间运行不稳定、构筑物结构设计落后以及上料工艺不合理等缺陷。为确保系统运行质量，现对这些缺陷进行有效改进，并对系统的实施效果进行对比与分析。通过对比可知，该系统借助PL制砂机生产方式的改进，仅需一台设备即可满足用料需求，生产能力提高到40 m3/h，增幅达到100%，并且极大地节省了施工成本，经济效益突出。

水电站；砂石料加工系统；混凝土拌和系统；系统设计；实施效果

在水利水电工程中，砂石料加工系统与混凝土拌和系统是保证工程顺利进行的“粮仓”，系统设计至关重要，直接决定了工程能否有序开展。在系统设计过程中，需要对各项原料的特点、用量以及相互关系等进行充分的考虑和分析，据此不断改进和优化设计方案。此外，还须确保设备配置存在充足的裕度，但裕度也要进行严格的控制，不宜过大或过小。系统建成之后，其能否充分发挥实际效能，还依赖于管理能力，应切实加强调度及管理，实现均衡生产，进而达到有效减少因设计缺陷带来问题的目的。

1　工程概况

大方县岔河水库灌溉工程位于大方县西南的高店乡大山村境内，水库枢纽位于乌江流域六冲河水系白甫河支流的一级支流岔河上，坝址距县城24 km，距毕节市64 km，距贵阳市186 km，交通条件较好。大方县岔河水库坝址以上流域集水面积为45.3 km2，多年平均径流量2168万km3,水库正常蓄水位高程1445.0 m，兴利库容715万m3,校核洪水位高程1447.94 m(P=0.1%)，总库容1124万m3，为中型水库，工程规模属中型，枢纽永久性主要建筑物有：混凝土面板堆石坝、溢洪道、导流兼放空隧洞、 取水口、引水隧洞等建筑物。

2　砂石料加工及混凝土拌和系统设计

2.1砂石料加工工艺

本工程砂石料加工选取“粗碎、中碎与细碎”工艺。其中，在细碎工序中，采用破碎的方式取代打磨，并兼顾制砂工序。砂石料筛分主要分成两个等级，为有效降低车间的负荷，在粗碎车间中须要加设预筛分工序。为方便对成品砂石料级配的调整，中碎车间须要和一级筛分车间构成一个闭路循环，细碎车间和二级筛分亦是如此。

砂石料加工原材料由大型自卸车辆运输，粒径超过750 mm的石料需先在采石场实施解小，粒径在120～750 mm范围内的石料须要使用振动给料筛实施集中破碎，破碎工序完成后粒径低于250 mm的石料，以及一、二级筛分车间中粒径超过40 mm的物料一同送至料场的调节料堆中。

半成品加工原料经给料机与皮带机送至石料筛分车间，筛分出粒径在40～80 mm范围内的成品石料，然后根据工程的实际需求，将剩余石料中的大块石送至中碎车间进行再次破碎。粒径在40 mm以下的石料送至二级筛分车间，分三个等级筛分成品料，即为0～5 mm粒径、5～20 mm粒径与20～40 mm粒径，粗骨料当中剩余的石料送至细砂车间进行后续制砂。

实践表明，PL制砂机实际产率和进料含水率存在直接的联系，随含水率的不断增大，产率明显减低。基于这种特性，系统的筛分环节必须选用干法，PL制砂机工作原理如图1所示。为清除骨料上附着的石粉，需要对给料机实施相应的改制，比如将其底面改变为筛面的型式，从而为骨料冲洗脱水提供方便。对于细骨料而言，可根据实际情况妥善选取干法或者是湿法，在特殊情况下也可将两种生产方法结合使用，以此达到有效控制石粉量的目的[1]。

图1　PL制砂机工作原理

2.2混凝土拌和工艺

根据本工程混凝土强度需求，选取双阶拌和站，其主机采用卧轴强拌式，出料最大容量为2.0 m3，标定生产能力为120 m3/h。拌和站控制由工控机完成。

成品骨料由大型自卸车辆运输，卸车后使用皮带机运输存储场地，场地容量须满足工程未来5 d左右的用量需求。在堆存系统上，加设两台上料机，分别由皮带机运输堆存。料场的底端须要设置一个廊道，内部加设给料机与传输系统，以满足拌和给料需求。水泥、粉煤灰等原料须使用气力输送法直接入罐存储[2]。

系统中钢料斗的下方装有计量设备，完成计量的各粒径骨料通过传送带运输至拌和站当中，此时应注意，胶凝材料不能使用皮带传送机，应另外加设并使用螺旋输送机。对于水和外加剂等液体原料的输送，可使用水泵等装置。卸料过程统一使用传感器进行控制。

3　砂石料加工及混凝土拌和系统平面布局

3.1砂石料加工系统布局

本工程选取的砂石加工场地位于一处斜坡地带，地形接近于矩形。加工系统的主要设施有：石料粗碎(包括预筛分)、中碎、细碎(兼顾制砂)、两级筛分车间；成品、半成品石料料堆。另外，本工程大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，除混凝土骨料外，还有3万多方的垫层料(粒径5～80 mm)须要加工，设粗细一体颚破一台；机电气控制装置；供排水系统等，总占地面积约为1.8万m2。

各主要设施的布置须充分考虑地形，石料粗碎车间布置存在高差要求，应尽量布置于主干道的两侧，这样也便于石料运送；料堆需将筛分车间作为原点进行辐射布置，这样可以大幅缩短运送距离；中碎与细碎车间布置必须充分考虑循环加工的便利性；垫层料加工后不需筛分，直接用皮带机输送至堆料场；供排水系统，在山上设200 m3高位水池，管道供水，与混凝土拌和站共用，排水设沉渣池，污水经沉淀过滤后通过沟渠排往下游河道。

3.2混凝土拌和系统布局

由于现场地形带来的限制和影响，本工程混凝土拌和系统须采取分阶布置方法，即为通过开挖形成两个台阶，进行分别布置。成品骨料堆积场地须要布置在主干道的两侧，场地必须平整、稳定，堆料前需对场地进行处理和检测，不同骨料之间应使用挡墙进行有效分隔，防止混合产生反应影响拌和及使用，挡墙主要由浆砌石构成，由皮带机负责运送；拌和装置与附属设施、实验办公用房等须布置在高程略高于堆料场的平台上，平台之间使用皮带机连接，以便于骨料运输[3]。

4　系统设计特点与缺陷

4.1系统设计特点

砂石料与垫层料生产级配可随意进行调节；设备选型实现了技术和经济的有效统一；结构设计合理、可行；粗骨料冲洗与砂子含粉量调节措施简单可行；内设新型电气控制系统；混凝土拌和站的骨料堆存系统有利于骨料的长时间保温。

4.2系统缺陷

砂石料与垫层料生产工艺设计灵活度有待进一步提升；制砂车间运行不够稳定；构筑物结构设计还需进行优化升级；混凝土拌和系统的骨料堆存与拌和上料工艺不够合理。

5　砂石料加工及混凝土拌和系统实施效果分析

通过对上述系统缺陷的分析，对系统做出了相应的改进：首先，对砂石料与垫层料生产工艺设计的灵活度进行了有效的提升；其次，加强了制砂车间运行稳定性；再次，进一步升级改造了构筑物结构；最后，对混凝土拌和系统的骨料堆存与拌和上料工艺进行了重新设计，使其更加合理、有效。

5.1实施状况

(1)砂石料加工系统

系统建设初期，根据工程现有能力和工期要求，决定采取分期法进行破碎设备安装，以此在最短的时间内促成生产能力。建设初期，在砂石料加工系统的中碎车间中设置一台反击破碎机，细砂车间中设置一台PL破碎机。根据系统试运行与工程进展现状，设计方案中配置的另外一台PL破碎机无需再次安装，已有生产能力足够。

(2)混凝土拌和系统

在系统建设的初级阶段，为满足大坝趾板等施工需求，拟建一座临时性生产拌和站，其生产能力较低，仅有20 m3/h。与此同时，主站建设按照计划执行，状况良好，已经在高峰期以前完成建设，且质量达标，可满足繁重的生产需求。

5.2实施效果

(1)砂石料加工系统

系统自正式运行以来，通过多次改造和调整，现已完全达到预期能力，产品质量优异，很好地满足了工程所需。另外，通过对PL制砂机生产方式的改进，实际情况中仅需一台设备即可满足用料需求，生产能力提高到40 m3/h，极大地节省了施工成本，经济效益突出。

(2) 混凝土拌和系统

系统规范建成后，其实际的生产能力可以达到标准限度，拌和装置及附属设施性能良好，运行效果优异。此外，通过对微机控制措施的合理运用，使得原本复杂的运行管理变得十分便利和稳定，从本质上保证了混凝土生产的质量和效率。

6　结　语

实践表明，大方县岔河水库灌溉工程的砂石料加工系统与混凝土拌和系统设计取得了成功，不仅很好地满足了工程建设基本需求，还极大地降低了成本和能耗，具有很高的经济效益和社会效益。然而，系统设计中并未对环境保护方面的内容进行考虑和分析，系统在环保方面还存在一定改进的空间，今后需对此方面更加重视。

[1]路文典. 那兰水电站砂石料加工及混凝土拌和系统设计及实施效果[J]. 施工组织设计,2005(1):212-217.

[2]陈雁高,郑崇飞,伊晓明. 天然砂石料加工系统工艺设计中的几个问题[J]. 四川水力发电,2013(4):97-104.

[3]王文广,张学孝. 莲花水电站工程混凝土骨料加工及混凝土拌和系统[J]. 水力发电,1995(6):21-23.

童绥福(1956-) ，男，高级工程师，主要水利水电工程施工技术和管理方面的工作。

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2096-0506(2016)08-0069-03