倒流河水库工程人工砂石骨料系统设计

张 喜 英， 李 鹏

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

倒流河水库工程人工砂石骨料系统设计

张 喜 英， 李 鹏

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

简述了叙永县倒流河水库砂石筛分系统的设计思路、参数选择、设备选型及平面布置等。该系统在地形条件受限、设计变更影响及进度滞后的情况下，保证了工程建设中砂石骨料系统的供应不受影响，取得了良好的效果。

砂石骨料系统；设计；倒流河水库

1 工程概况

倒流河水库工程位于距叙永县城83 km的观兴乡海水村5社的倒流河墨鱼尖处。标段主体工程包括挡水大坝、干渠工程及相应的渣场防护、房建、金属结构、电气设备、安全监测、料场开采等工程。其中碾压混凝土双曲拱坝最大坝高60 m，坝顶宽5 m，坝顶弧长186.51 m，建基高程983 m。施工总工期为851个日历天。

砂石骨料生产系统为临时工程，位于该标段规划的坝址左岸生产设施场地内，紧临混凝土拌和系统进行布置，占地面积约6 000 m2。系统主要承担供应主体及临建工程混凝土总量约11.1万m3的生产任务，主要生产大石(粒径为40～80 mm)、中石(粒径为20～40 mm)、小石(粒径为5～20 mm)、豆石(粒径为5～15 mm)以及砂(粒径<5 mm),其中粗骨料约16.5万t，细骨料约8.4万t。

招标文件要求砂石系统的设计生产能力不得小于190 m3/h。发包人提供的料场为黑串沟人工骨料料场，位于大坝左岸耳朵岩沟的支沟黑串沟右岸山脊，距坝址约1.6 km，距离砂石骨料系统近，有公路相通，运输较为方便。料场面积约4.68万m2,有用层开采厚度为72.5 m，无用层厚度为3.5 m，有用层储量为1 255.38万m3,有用层为弱风化与新鲜灰岩。

供电采用发包人提供的、距坝址约450 m的35 kV电源接线点，倒流河河水可作为施工供水水源，水质相对较好，经沉淀可满足工程建设期施工及生活用水需要。

2 系统工艺流程设计

2.1 系统设计规模

该工程砂石系统承担主体工程及临建工程全部混凝土总量约11.1万m3所需砂石骨料的加工任务，根据招标文件要求，砂石系统的设计生产能力应满足该标混凝土高峰月浇筑强度20 000 m3/月的骨料供应。

(1)高峰月骨料供应量Qc：

Qc=20 000 m3×2.2 t/m3=44 000 t/月

注：系数2.2为每m3混凝土中的砂石料用量。

(2)高峰月毛料处理能力：

按照成品砂石料的生产要求，考虑到整个加工过程中的加工损耗、运输损耗、堆存损耗、洗石损耗、细砂石粉流失等综合因素，高峰月毛料处理能力Qmd为：

Qmd=Qc/η=44 000 t /0.85=51 765 t /月

其中η为成品率，经计算，η=0.85。

(3)混凝土浇筑高峰月毛料小时处理量及成品砂石料小时生产能力：

按照混凝土月高峰强度，设每月工作天数M为25 d，每天工作时间N为8 h，并考虑生产不均匀系数K=1.1，系统设计小时毛料处理量Qh为：

Qh=Qmd×K/MN=51 765×1.1/(25×8)

=285(t/h)

系统生产能力Q为：

Q=Qc×K/MN=44 000×1.1/(25×8)

=242(t/h)

(4)同时，根据招标文件要求，砂石系统的设计生产能力不得小于190 m3/h，即300 t/h，则该系统生产规模毛料小时处理量按350 t/h进行设计，即完全能满足高峰期月浇筑强度20 000 m3的骨料供应需求。

2.2 工艺流程设计

按三级配骨料生产，最大粒径为80 mm，初步计算出的成品骨料综合级配见表1。

表1 成品骨料综合级配表

表2 级配平衡计算表

注：因豆石需用量较小，在制砂时调配生产。

砂石料加工系统设计产出成品分别为大石(粒径为80～40 mm)、中石(粒径为40～20 mm)、小石(粒径为20～5 mm)、豆石(粒径为15～5 mm)、砂(粒径<5 mm)5种料，设计主要采用粗碎、中碎和细碎三段破碎及两段筛分完成整个生产过程。根据破碎筛分流程计算，最终确定砂石骨料加工系统工艺流程。

表3 砂石骨料加工系统主要设备表

图1 砂石骨料加工系统平面布置示意图

2.3 加工系统工艺流程设备选型

2.3.1 选型原则

(1)生产能力满足招标文件要求,并且要求其具有一定裕度；

(2)各粒径砂石料的产量能根据需要即时调整；

(3)成品砂石料储量满足混凝土高峰期浇筑7 d的用量；

(4)工艺性能可靠，节约占地，建设周期短。

2.3.2 设备选型

粗碎(第一段破碎)：粗碎设备的生产能力应不小于350 t/h，其计算过程见表2。 粗碎原料为黑串沟人工骨料料场的开采石料，要求将石料粒径控制在600 mm以下。根据计算结果，选用2台PE-750×1060型颚式破碎机作为粗碎设备，将破碎机的排料口开度控制在80～140 mm之间，此时，破碎机产出的石料粒径<150 mm，其产量即能达到175 t/h。

中碎(第二段破碎)：由PE-750×1060型颚式破碎机的产品级配曲线 (表2) 计算得出，经过筛分进入中碎破碎机的平均流量为250 t/h。当选用1台PF-1320型反击式破碎机(该破碎机的生产能力为160～350 t/h)时，调整排料口即可达到220 t/h，能够满足生产需要。

细碎制砂(第三段破碎)：经过筛分流程计算(表2)，选用1台PL8500型立轴式冲击破碎机制砂并产出部分豆石，进入破碎机的平均流量为86.04 t/h，此时，洗去石粉后系统的产砂总量为109.84 t/h。

初筛分：设置1台筛分机共2层筛网(孔径为80 mm和40 mm)，经过筛分流程计算，通过初筛分的流量为350 t/h。最终选用了1台2YKR1845圆振动筛分机。

复筛分：设置1台筛分机共3层筛网(孔径为20 mm、15 mm、5 mm)，经过筛分流程计算(表2)，通过初筛分的流量为379.74 t/h。选用了1台3YKR1852圆振动筛分机并在筛分机内加水冲洗。在筛分机下设置了2XL915型洗砂机对砂料进行脱水。具体设备型号见表3。

3 系统平面布置设计

骨料加工系统布置在大坝下游左岸料场道路沿海水沟与倒流河交汇处下游侧，受地形条件限制，按照经济适用的原则，骨料系统紧临混凝土拌和系统布置，占地面积约6 000 m2。为充分利用有限的场地，在靠山侧修建了浆砌石挡墙、临河侧采用浆砌石进行边坡防护。

骨料加工系统由上料平台、粗碎车间、半成品料堆、初筛分车间、中碎车间及调节料仓、复筛分车间、细碎制砂车间及调节料仓以及成品料仓、供电系统、供排水系统及相应的辅助设施等组成，各车间之间用胶带机连接。具体砂石骨料加工系统平面布置情况见图1。

4 系统环保设计

(1)防尘设计。采用湿式除尘的方法进行系统防尘。湿式除尘总用水量约为处理量的8%～10%，其中分配比例为初碎10%、细碎10%、立轴破碎10%、筛分50%(冲洗除外)，转运堆料20%。采用喷雾器喷洒，喷口直径不小于2 mm，扩散角大于30°～60°，每个喷头喷水量约为250～300 L/h，水压力为2～3 kgf/cm2。

(2)噪音防护设计。加工系统的主要设备多为强烈的噪声源，噪声的防护主要有降低声源的声级、设置音障、隔音室以及采用集中遥控和个人防护等措施。

(3)废渣的处理。对系统产生的废渣先进行单独堆放，然后用自卸汽车运至指定地点堆放。

5 系统运行效果

叙永县倒流河水库砂石筛分系统施工期间共生产成品料约25万t，既满足了大坝施工用砂石骨料质量要求，也满足了高峰期生产强度。值得一提的是，由于采用了洗砂和不洗砂两种制砂工艺，不经水洗砂的石粉含量约为21.4%左右，拌制碾压混凝土时，在不单独掺加石粉的情况下，混合料各项指标满足设计及施工要求。该系统生产的砂石骨料在地形条件受限、设计变更影响及进度滞后的情况下，保证了工程建设中砂石骨料系统的供应不受影响，取得了良好的效果。

TV7;TV42;TV52

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1001-2184(2017)06-0079-04

2017-06-06

张喜英(1972-)，女，山西盂县人，主任工程师，高级工程师，从事水电工程施工技术与管理工作；

李 鹏(1969-)，男，河北邯郸人，分局副总工程师，高级工程师，从事水电工程施工技术与管理工作.

李燕辉)