砂石拌合系統(tǒng)優(yōu)化設計在工程施工中的應用

，

(中國水利水電第十工程局有限公司，成都，610072)

1　工程概況

嘉陵江上石盤電航綜合樞紐工程屬嘉陵江干流四川廣元至蒼溪河段梯級開發(fā)的第一級，工程壩址位于四川省廣元市嘉陵江河段下游，樞紐工程開發(fā)任務為發(fā)電、航運、建設城市水環(huán)境和景觀工程，并兼有提高城市防洪能力的作用。電站屬河床式開發(fā)，水庫正常蓄水位472.5m，總庫容6860萬m3，電站額定水頭13.4m，引水流量253.4m3/s，電站裝機容量30MW，為貫流式機組。樞紐工程建筑物垂直河流呈“一”字型排列，沿壩軸線自左至右依次為左岸連接壩段、船閘、泄洪沖砂閘及右岸廠房。壩軸線全長378.5m，泄洪沖砂閘閘室共13孔，單孔凈寬14m，閘壩最大高度39m。

2　人工砂石生產系統(tǒng)設計

2.1　砂石系統(tǒng)生產能力

2.1.1系統(tǒng)毛料處理能力

本樞紐工程混凝土設計工程量37萬m3，其中二級配常態(tài)混凝土量為16.2萬m3，三級配常態(tài)混凝土量20.8萬m3。按照施工進度計劃，混凝土澆筑高峰時段強度為5萬m3/月，砂石系統(tǒng)毛料小時處理能力為：

Qh=1.25QmcA/(M×N)=5×104×2.2×1.25/(25×14)=393t/h

式中：Qh為小時處理能力，t/h；Qmc為月高峰強度，t/m3；A為每立方米混凝土中骨料容重，A=2.2t/m3；M為月工作日數(shù)，M=25d；N為日工作小時數(shù)，一天兩班制，N=14h；1.25為計入砂率及成品率后的綜合系數(shù)。

2.1.2各級骨料的生產強度

根據(jù)《水利工程預算定額》和其他類似項目施工經驗，常態(tài)二級配混凝土骨料設計級配擬定為：

中石∶小石=60%∶40%，砂率40%。

常態(tài)三級配混凝土骨料設計級配擬定為：

大石∶中石∶小石=35%∶35%∶30%，砂率35%。

大石∶中石∶小石=30%∶40%∶30%，砂率35%。

混凝土級配參考值見表1。

表1混凝土級配參考值　單位：%

根據(jù)上表數(shù)據(jù)，計算出樞紐工程混凝土各級成品料需要量見表2。

表2各級成品料需要量　單位：m3

考慮一定富余量后，加工系統(tǒng)的小時生產能力取500t/h，根據(jù)工程需要各級骨料的生產強度為：

(1)砂(<5mm)：Q砂=500×37.2%=186t/h

(2)小石(5mm～20mm)：Q小=500×21.5%=107.5t/h

(3)中石(20mm～40mm)：Q中=500×28.5%=142.5t/h

(4)大石(40mm～80mm)：Q大=500×12.8%=64t/h

2.2　砂石加工工藝流程設計

2.2.1總體流程

(1)工藝流程設計以合理、可靠、可調、保證產品質量為原則，本砂石加工系統(tǒng)主要由毛料堆放場至粗碎車間、粗碎車間、半成品料堆、預篩分車間、中細碎車間、第一篩分車間、第二篩分車間、制砂車間、成品骨料堆場、供水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等組成。主篩分采用濕法生產，系統(tǒng)流程物料均經清水沖洗，保證成品砂石骨料含泥量合格；制砂采用立軸干法的生產工藝；設置金屬探測器和電磁除鐵器作為設備保護裝置；

(2)根據(jù)生產混凝土施工強度要求和毛料強度條件，決定設備的富余能力；

(3)半成品料堆容量按3000m3考慮，成品料場總容量20000m3，滿足混凝土澆筑高峰強度7d儲備用量；

(4)在滿足生產工藝流程要求的前提條件下，對工藝流程的各個組成部分進行配套計算。

2.2.2工藝流程說明

砂石系統(tǒng)生產時，毛料通過汽車運輸至受料倉篦條篩，篦條篩間距250mm，經篦條篩初次過濾篩分后，粒徑大于250mm的粗料做為漿砌石砌筑原材料，粒徑小于250mm骨料通過振動給料機和膠帶機上第一篩分車間，篩分后40mm～80mm的成品骨料和成品砂進入成品料堆。大于80mm的粗毛料經粗碎調節(jié)料堆進入顎式破碎機粗碎，粗碎后經膠帶輸送機送進圓錐式破碎機中碎，中碎后骨料與第一篩分車間篩分出的5mm～40mm混合骨料一起進入第二篩分車間篩分；部分20mm～40mm、5mm～20mm的骨料和砂進入成品料倉。第二篩分車間篩分出的部分5mm～40mm骨料經膠帶輸送機進入立軸沖擊式破碎機制砂，經第三篩分車間篩分后砂進入成品砂倉，大于5mm的骨料回制砂機再加工。

2.2.3砂石系統(tǒng)設備選型

(1)粗碎車間

粗碎車間布置一臺PE900×1200顎式破碎機，毛料處理能力為500t/h。

(2)中碎車間

中碎車間布置一臺S215Z圓錐破碎機，生產處理能力240t/h。

(3)制砂車間

制砂車間布置一臺ROR(I)9000型石打石制砂機，單臺額定生產能力130t/h。

3　混凝土生產系統(tǒng)

3.1　混凝土拌合系統(tǒng)設計

3.1.1總體布置

根據(jù)施工現(xiàn)場場地，將混凝土拌合系統(tǒng)布置在砂石系統(tǒng)上游，集中拌制混凝土，占地面積約17500m2，拌合系統(tǒng)上游為砂石系統(tǒng)成品料堆，兩大系統(tǒng)共用成品骨料堆。

為便于系統(tǒng)運行管理，將三套混凝土拌合系統(tǒng)平行布置。

3.1.2拌合系統(tǒng)生產工藝流程

(1)砂、石料輸送流程

(2)水泥輸送流程

(3)外加劑輸送流程

(4)水輸送流程

(5)混凝土拌合輸送流程

3.1.3設備選型

(1)混凝土小時生產能力

根據(jù)施工總進度計劃，混凝土月最大澆筑強度約5萬m3，月有效工作時間按22d計算，日有效工作時間按20h計算，每小時生產能力應達到114m3/h。

(2)混凝土攪拌機選型

混凝土拌合系統(tǒng)集中布置在砂石系統(tǒng)旁，與砂石加工廠共用一個成品料場；由于本標段混凝土品種多、工作面也較多，為滿足混凝土施工高峰期多個工作面、不同標號混凝土同時開倉的需要，并結合混凝土澆筑強度，配置三臺套HZS120-1Q2000型混凝土拌合系統(tǒng)。根據(jù)我公司在國內外項目使用此類拌合系統(tǒng)的工況情況，一臺HZS120-1Q2000型攪拌機正常生產能力為50m3/h～60m3/h，月有效工作時間按22d計算，日有效工作時間按18h計算，三臺套HZS120-1Q2000型拌合機月澆筑強度能達到6萬m3～6.5萬m3，完全能夠滿足月高峰澆筑強度要求。

4　人工砂石與混凝土生產系統(tǒng)的優(yōu)化設計

4.1　第一篩分車間優(yōu)化布置，使產量大大提高

常規(guī)的人工砂石骨料生產系統(tǒng)一般都是經篦條篩初次過濾篩分后，毛料通過振動給料機和膠帶機經PE900×1200顎式破碎機粗碎后上第一篩分車間，這樣大大增加了顎式破碎機工作負荷，使出料能力大大降低。在本工程砂石骨料生產系統(tǒng)設計中，采取了毛料經篦條篩初次過濾篩分后，粒徑小于250mm混合毛料通過振動給料機和膠帶機上第一篩分車間，部分大石、中石、小石成品骨料和成品砂經輸送帶進入成品料堆。大于80mm的粗毛料經粗碎調節(jié)料堆進PE900×1200顎式破碎機粗碎后，進入第二篩分車間，這使成品骨料生產能力提高了20%～25%。

4.2　半成品調節(jié)料堆采用鋼結構，大大節(jié)約了系統(tǒng)建設費用和建廠工期

人工砂石骨料生產系統(tǒng)中的粗碎、中碎和細碎系統(tǒng)一般都需設置調節(jié)料堆，調節(jié)料堆一般結合地形條件采用鋼筋混凝土地弄結構。本工程砂石系統(tǒng)布置在洼地上，若采用鋼筋混凝土地弄作為調節(jié)料堆，其工程量非常大，且施工工期較長。結合本工程實際情況，將調節(jié)料堆改為鋼結構，每個調節(jié)料堆儲料能力為980m3，滿足了生產需要。與鋼筋混凝土地弄結構相比，節(jié)約系統(tǒng)建設費用200萬元。調節(jié)料堆改為鋼結構，不再考慮混凝土澆筑的齡期問題，縮短建廠工期至少1.5個月。

4.3　混凝土拌合系統(tǒng)采用膠帶機上料，大大節(jié)約了系統(tǒng)運行成本

混凝土生產系統(tǒng)一般采用輪式裝載機上骨料，本工程將裝載機上料方案優(yōu)化為皮帶輸送機上料，拌合系統(tǒng)骨料倉采用雙向行走式卸料小車卸料。既保證了卸料速度，又大大節(jié)約了拌合系統(tǒng)運行成本。

4.4　將混凝土拌合系統(tǒng)集料倉優(yōu)化為鋼筋混凝土料倉，節(jié)約了系統(tǒng)建設費用

混凝土拌合系統(tǒng)生產廠家設計的骨料集料倉為鋼結構，其存在容易變形和儲料能力小的缺點。本工程混凝土系統(tǒng)設計時，將儲料倉優(yōu)化為鋼筋混凝土結構，其結構安全可靠，儲料能力是廠家設計的鋼結構儲料倉儲料能力的2倍，大大節(jié)約成本，且通過結構保溫層和骨料預冷技術能有效控制和降低骨料入倉溫度，有利于大體積混凝土的溫度控制。

5　施工總結

本工程使用的人工砂石與混凝土生產系統(tǒng)在傳統(tǒng)生產工藝的基礎上進行了大膽更新和優(yōu)化，滿足了施工需要，取得了較好的經濟效益。經測算，人工砂石與混凝土生產系統(tǒng)優(yōu)化設計后，節(jié)約系統(tǒng)建設成本和運行成本515萬元。兩大輔助生產系統(tǒng)的設計優(yōu)化與成功實踐，為類似工程施工提供借鑒和成功經驗。