典型砂石加工系統(tǒng)工藝設(shè)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(xiāng)普西村普西鐵索橋附近河段，是阿墨江規(guī)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(tǒng)主要供應(yīng)普西橋水電站工程所需的混凝土粗細(xì)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(guān)鍵詞：普西橋水電站 砂石 工藝 破碎機(jī)

中圖分類號：X799.1 文獻(xiàn)標(biāo)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(xiāng)普西村普西鐵索橋附近河段，是阿墨江規(guī)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(fā)電為主，水庫總庫容5.31×108m3，最大壩高140m，裝機(jī)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(fā)電建筑物中進(jìn)水口為2級，引水發(fā)電建筑物（除進(jìn)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(fā)電系統(tǒng)及導(dǎo)流建筑物等組成。

2 主要設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

DL/T 5397 水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范

DL/T 5098 水電工程砂石加工系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范

DL/T 5098 水利水電工程砂石系統(tǒng)設(shè)計導(dǎo)則

DL/T 5388 水電水利工程天然建筑材料勘察規(guī)程

DL/J5112 水工碾壓混凝土施工規(guī)范

DL/J5144 水工混凝土施工規(guī)范

DL/T 5150 水工混凝土試驗規(guī)程

DL/T 5151 水工混凝土砂石骨料試驗規(guī)程

DL/T 5129 碾壓式土石壩施工規(guī)范

3 成品砂石料統(tǒng)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(xì)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?；炷凉橇嫌校捍笫?0～80mm）、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(zhì)量要求

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

（1）細(xì)骨料。

①細(xì)骨料應(yīng)質(zhì)地堅硬、清潔、級配良好、細(xì)度模數(shù)應(yīng)在2.4～2.8范圍內(nèi)。

②細(xì)骨料的質(zhì)量技術(shù)要求應(yīng)符合《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T 5144-2001第5.2.7條與表2規(guī)定。

③細(xì)骨料的含水率應(yīng)≤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(yīng)質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)為：超徑<5%，遜徑<10%。以超遜徑篩檢驗時，其控制標(biāo)準(zhǔn)為：超徑為零、遜徑<2%。

④粗骨料的針片狀顆粒含量不應(yīng)大于15%。

⑤粗骨料的質(zhì)量技術(shù)要求應(yīng)符合《水工混凝土施工規(guī)范》DL/5144-2001第5.2.8條與表3規(guī)定。

（3）墊層料

墊層料應(yīng)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(qiáng)度，并具有良好的施工特性。

特殊墊層區(qū)應(yīng)采用最大粒徑不超過40mm，內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，對縫頂粉煤灰粉細(xì)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(jù)全工程料源規(guī)劃，砂石骨料料源為隔界箐石料場開采料和導(dǎo)流工程洞挖料，料源天然容重2.70t/m3，砂石加工系統(tǒng)篩洗、貯運(yùn)及加工綜合損耗補(bǔ)償系數(shù)為1.2，砂石骨料生產(chǎn)需加工料源65×104m3，其中導(dǎo)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(tǒng)規(guī)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(qiáng)度及總體疊加強(qiáng)度見圖2至圖6。

根據(jù)強(qiáng)度曲線分析，全工程砂石料供應(yīng)高峰時段的混凝土澆筑強(qiáng)度1.82×104m3/月，墊層料填筑強(qiáng)度0.73×104m3/月。

（2）結(jié)合砂石料在運(yùn)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(huán)節(jié)的損耗系數(shù)。

（3）系統(tǒng)處理能力和成品生產(chǎn)能力計算。

砂石加工系統(tǒng)處理能力應(yīng)根據(jù)所生產(chǎn)的成品骨料供應(yīng)的疊加高峰月強(qiáng)度進(jìn)行計算。當(dāng)混凝土連續(xù)高峰時段小于（或等于）3個月，砂石加工系統(tǒng)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(dāng)混凝土連續(xù)高峰時段為4～12個月，砂石加工系統(tǒng)處理能力還應(yīng)計入相應(yīng)的不均勻系數(shù)，對應(yīng)取值范圍為1.1～1.3。系統(tǒng)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(yīng)與石料場開采作業(yè)相一致。

砂石加工系統(tǒng)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(shù)，1.3。

KS為包括級配不平衡在內(nèi)的運(yùn)輸、堆存、加工、澆筑等的綜合損耗系數(shù)。

為（混凝土/墊層料/墊層料）高峰時段平均填筑強(qiáng)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(shù)，按25天計。

n為日工作小時數(shù)，2班制14h計，3班制20h，砂石加工系統(tǒng)宜采用2班制。

據(jù)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(shù)，成品生產(chǎn)能力250t/h。

7 主要破碎設(shè)備選擇

根據(jù)巖石抗壓強(qiáng)度、功指數(shù)及磨蝕性綜合判定加工母巖為難碎巖石。系統(tǒng)粗碎采用顎式破碎機(jī)，中細(xì)碎采用圓錐破碎機(jī)，制砂采用立軸沖擊破和棒磨機(jī)聯(lián)合制砂。

8 工藝流程設(shè)計

（1）根據(jù)所選擇破碎機(jī)型的破碎比范圍，擬定生產(chǎn)工藝的破碎段數(shù)為三段。

（2）根據(jù)各級成品料粒徑范圍，擬定各段生產(chǎn)環(huán)節(jié)的主要篩分級數(shù)為三級（含噴骨料篩）。

（3）自粗碎開始，根據(jù)高峰月供料強(qiáng)度，并結(jié)合各破碎段破碎機(jī)產(chǎn)品粒度特性，逐段計算篩分效率、各環(huán)節(jié)損耗、各級料產(chǎn)量和閉路量等。其中工藝流程計算簡圖根據(jù)兩種臨界工況（工況一：獨(dú)立生產(chǎn)混凝土骨料，不產(chǎn)墊層料；工況二：獨(dú)立生產(chǎn)墊層料，不產(chǎn)混凝土骨料）進(jìn)行計算，其余生產(chǎn)工況均介于兩者之間。工藝計算詳見本節(jié)計算簡圖及計算表。

（4）墊層料級配復(fù)核。墊層料級配根據(jù)兩種不同出料工況進(jìn)行級配復(fù)核，工況一：同時生產(chǎn)混凝土骨料和墊層料；工況二：單獨(dú)生產(chǎn)墊層料。墊層料級配計算及包絡(luò)曲線繪制如表8、圖8所示。

根據(jù)復(fù)核計算，兩種工況下生產(chǎn)的反濾料均處于反濾 料包絡(luò)曲線內(nèi)，滿足要求。

9 主要工藝設(shè)備選型

（1）根據(jù)工藝流程計算確定各破碎車間破碎機(jī)進(jìn)料 塊度、排料口開度、生產(chǎn)能力。

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

（3）各車間設(shè)備選型計算（見表10）。

10 工藝布置

10.1 布置原則

（1）在招標(biāo)文件的指定范圍內(nèi)布置系統(tǒng)，并盡量減少占地面積。

（2）布置系統(tǒng)破碎及篩分車間時，盡量避開不利的地質(zhì)條件，選擇較好的持力層。

（3）充分利用有利地形，減少系統(tǒng)開挖工程量，縮短工藝流程線路。

（4）為了施工、運(yùn)行管理的方便，各車間之間均考慮有道路相連。

（5）生產(chǎn)輔助設(shè)施就近布置，以便于生產(chǎn)運(yùn)行管理。

10.2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由粗碎車間、中碎車間、細(xì)碎車間、超細(xì)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(xì)砂回收車間、供水系統(tǒng)及相應(yīng)的輔助設(shè)施組成，各車間由膠帶機(jī)相連。

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