黃金峽水利樞紐工程砂石加工系統(tǒng)采用的施工工藝

謝 晶

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 工程概述

黃金峽水利樞紐位于陜西省漢中市洋縣境內(nèi)，為漢江上游規(guī)劃水電梯級開發(fā)的第一級。壩址位于陜西省漢中市洋縣境內(nèi)漢江干流的鍋灘下游約2 km處，為引漢濟渭第一水源地，建設(shè)任務(wù)以供水為主，兼顧發(fā)電，改善水運條件等。樞紐由擋水建筑物、泄洪建筑物、泵站和電站、通航建筑物(緩建)與過魚建筑物等組成。

樞紐主體及導(dǎo)流工程混凝土總量為136.8萬m3。工程共需成品骨料約310萬t，主要采用天然砂礫料。高白沙砂石加工系統(tǒng)位于樞紐工程下游約2.4～3.9 km的高白沙砂石料場附近的李家溝下游臺地上，系統(tǒng)布置高程為425～470 m，占地約5.2萬m2。

黃金峽水利樞紐工程共計布置有3個天然料源地，分別為高白沙、史家梁、白沙渡。距離壩址大約0.5～5 km。料場均為河漫灘，由卵礫石夾砂、砂層組成，砂礫石料總儲量為447.3萬m3。

(1)史家梁料場。料場上部為第四系全新統(tǒng)沖積(Q2al4)砂礫石，下伏閃長巖，砂礫石層厚6.5～12.7 m。礫石以中粗礫為主，含量為55%左右，磨圓度好，成份主要為花崗巖、石英巖、變粒巖，少量為灰?guī)r、長英質(zhì)碎裂巖及燧石等。砂主要為中粗砂，含量約25%，礦物成分以石英、長石為主，次為云母、角閃石等。史家梁砂礫石料場儲量為154.7萬m3，剝離層總量為10.1萬m3。砂料不具堿活性，礫石料均為具有潛在危害性反應(yīng)的堿活性骨料。

(2)高白沙料場。料場地層巖性為第四系全新統(tǒng)沖積砂礫石，下伏基巖為早元古代青白口期閃長巖。砂礫石層厚5～14.3 m，礫石以中粗礫為主，含量為60%左右，磨圓度好，礫石成份主要為花崗巖、石英巖、變粒巖及少量灰?guī)r，長英質(zhì)碎裂巖與燧石等。砂主要為中粗砂，含量約25%左右，礦物成分以石英、長石為主，次為云母、角閃石等。砂料不具有堿活性，礫石料均為具有潛在危害性反應(yīng)的堿活性骨料。料場儲量為78.5萬m3，剝離層總量為11.7萬m3。

(3)白沙渡料場。料場地層巖性為第四系全新統(tǒng)沖積(Q/al)砂礫石，下伏基巖為早元古代青白口期閃長巖。第四系松散堆積層厚度一般為4.9～12.6 m，局部小于2 m。料場表層臨近江邊約30 m范圍內(nèi)多分布中粗砂，厚2.1～3.8 m。料場總儲量為151.6萬m3，剝離層總量為11. 4萬m3。砂料不具有堿活性，礫石料均為具有潛在危害性反應(yīng)的堿活性骨料。

料場質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)及評價見表1。

2 系統(tǒng)設(shè)計要求

2.1 砂石骨料加工系統(tǒng)的工藝設(shè)計

砂石骨料加工系統(tǒng)工藝設(shè)計以生產(chǎn)三級配混凝土骨料為主，同時可以生產(chǎn)二級配混凝土骨料。系統(tǒng)設(shè)計滿足不同工況時的產(chǎn)品級配平衡要求，按不低于35%的成品砂產(chǎn)量確定生產(chǎn)工藝。毛料處理能力為780 t/h，成品骨料生產(chǎn)能力為600 t/h，滿足高峰期不低于10 d的存儲要求。黃金峽水利樞紐工程骨料生產(chǎn)參考工程量見表2。

2.2 設(shè)備采購原則

表1 料場礫石料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)及評價表

表2 天然成品骨料分級需要參考量表 /萬t

(1)砂石骨料加工系統(tǒng)的粗碎、中、細碎設(shè)備須采用國內(nèi)著名品牌的全新設(shè)備，其他主要工藝設(shè)備應(yīng)采用具有資質(zhì)的國內(nèi)知名廠家的設(shè)備，其技術(shù)應(yīng)滿足“先進適用、成熟可靠、質(zhì)量優(yōu)良、高效節(jié)能”的原則。

(2)所有設(shè)備應(yīng)具有檢驗合格證書和詳細的維護保養(yǎng)說明。

2.3 供配電及電氣控制設(shè)計要求

(1)電氣系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)實用、可靠、具有一定的先進性并便于安裝、調(diào)試和維護。所采用的電器件應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)化要求，質(zhì)量、性能可靠。

(2)砂石骨料加工系統(tǒng)應(yīng)按自動化控制的運行方式進行設(shè)計，并有完善的系統(tǒng)綜合保護、運行監(jiān)控和生產(chǎn)管理功能。

2.4 砂石骨料加工系統(tǒng)成品骨料倉

(1)成品砂石骨料的堆場調(diào)節(jié)容積要符合有關(guān)規(guī)范要求并滿足10 d以上用量，以保證各項砂石料的供應(yīng)。

(2)成品砂堆場容積要滿足脫水要求并應(yīng)具有防雨措施，以保證成品砂含水量的有效控制。

(3)成品砂石骨料的堆存場地應(yīng)具有良好的集排水設(shè)施。

(4)各粒級的粗骨料必須分別堆存。為避免各級骨料混合應(yīng)設(shè)置隔墻。

(5)粒徑40 mm以上粗骨料的堆存?zhèn)}應(yīng)設(shè)置緩降設(shè)備。

2.5 成品砂石骨料的質(zhì)量

成品砂石骨料應(yīng)滿足現(xiàn)行規(guī)范中的質(zhì)量要求。

2.6 工程棄渣的處理

(1)工程棄渣應(yīng)統(tǒng)一運至指定的棄渣場堆放。

(2)承包人應(yīng)嚴(yán)格按照監(jiān)理人批準(zhǔn)的施工措施計劃所規(guī)定的棄渣地點、范圍和堆渣方式進行堆存，應(yīng)保持渣料堆體的邊坡穩(wěn)定，并具有良好的自由排水措施。

2.7 生產(chǎn)廢水的處理

(1)砂石系統(tǒng)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水必須經(jīng)過處理，廢水處理后應(yīng)回收并循環(huán)利用，保證廢水零排放。

(2)廢水處理工藝要求：工藝設(shè)計與設(shè)備選型應(yīng)保證運行過程中具有較大的靈活性和調(diào)節(jié)余地，能夠適應(yīng)廢水水質(zhì)、水量的變化，確保處理后的出水水質(zhì)穩(wěn)定并達到標(biāo)準(zhǔn)排放要求。廢水處理系統(tǒng)應(yīng)運行安全，便于操作、維修。

2.8 防塵及防噪音

(1)生產(chǎn)系統(tǒng)的主要塵源點均應(yīng)布置除塵措施，如水霧除塵和通風(fēng)除塵等。各主要生產(chǎn)車間空氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度應(yīng)符合國家相關(guān)規(guī)定。

(2)采取有效措施降低或減少各生產(chǎn)車間的噪音，如安裝隔聲罩、消聲器等，各主要生產(chǎn)車間應(yīng)設(shè)置隔音控制室。各主要生產(chǎn)車間和作業(yè)場所的噪音應(yīng)符合國家相關(guān)規(guī)定。

3 主要施工工藝

3.1 系統(tǒng)布置

高白沙砂石加工系統(tǒng)布置原則為：

(1)整個加工系統(tǒng)布置于業(yè)主指定的征地范圍內(nèi)并盡量減少占地面積，力求系統(tǒng)布置合理、緊湊、協(xié)調(diào)。

(2)考慮到施工、管理方便，系統(tǒng)布置應(yīng)盡量靠近場內(nèi)公路。

(3)結(jié)合地形和現(xiàn)有場內(nèi)外道路布置，盡量減少土石方工程量、場內(nèi)支線長度、成品的運輸距離及車輛的爬坡高度。

(4)根據(jù)招標(biāo)文件提供的有關(guān)地質(zhì)資料和各建筑物對地基承載力的要求，合理地布置系統(tǒng)各車間、盡量減少邊坡的開挖及支護，以保證系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

3.2 工藝流程

根據(jù)該工程的特點和對關(guān)鍵工藝的研究，要求毛料粒徑≤800 mm。絕不允許含泥量較大的毛料進入砂石加工系統(tǒng)。

(1)破碎：采用粗碎→中細碎→超細碎的破碎流程。

(2)篩分：采用第一篩分、第二篩分的流程。

(3)粗碎開路、第一篩分和第二篩分與中細碎閉路。

根據(jù)上述工藝流程及破碎設(shè)備產(chǎn)品粒度特性，砂石加工系統(tǒng)料源主要為白沙渡砂礫石料和高白沙砂礫石料情況，按照兩個料場綜合級配平衡計算得到的結(jié)果見表3。

表3 骨料級配平衡計算表

毛料經(jīng)自卸汽車運輸至粗碎車間，在粗碎車間設(shè)置收料坑，收料坑內(nèi)給料口的尺寸為2.6 m×1.6 m，下部設(shè)有1臺GZDZ2066-2V重型棒條振動給料機，1臺ZSW600×130棒條振動給料機，1臺JC1200及1臺JC1150顎式破碎機。棒條振動給料機的 篩網(wǎng)尺寸為125 mm×125 mm，粒徑小于125 mm的物料通過1#、2#膠帶機與數(shù)值半成品料堆，粒徑大于125 mm的物料先進入顎式破碎機加工后經(jīng)過1#、2#膠帶機運輸至半成品料堆。

〗第一篩分車間布置2臺2YKR2460H重型振動篩，中細碎車間布置 2臺CC300圓錐破碎機。物料經(jīng)過半成品料堆廊道的3#膠帶機進入第一篩分車間，篩孔尺寸分別為80 mm×80 mm，40 mm×40 mm，經(jīng)過篩分分級后，粒徑大于80 mm的物料進入中細碎車間 的圓錐破碎機，粒徑80～40 mm的物料一部分上沖洗篩分車間后直接經(jīng)過8#膠帶機進入成品料倉，其余的均直接進入中細碎車間的圓錐破碎機破碎。粒徑<40 mm的物料經(jīng)過6#、12#膠帶機進入第二篩分車間。

第二篩分車間布置1臺3YKR2460圓振動篩，篩孔尺寸為20 mm×20 mm，5 mm×5 mm，3 mm×3 mm。經(jīng)過篩分分級后，粒徑20～40 mm的物料一部分經(jīng)過15#、19#膠帶機進入成品料倉，一部分進入中細碎車間。粒徑20～5 mm的物料一部分經(jīng)過16#、20#膠帶機進入成品料倉，一部分進入17#膠帶機后經(jīng)21#、22#膠帶機進入制砂原料倉。粒徑3～5 mm的剩余部分物料匯入粒徑<3 mm的 物料進入18#膠帶機，再經(jīng)過28#、29#膠帶機進入成品料堆。

所生產(chǎn)的粒徑<3 mm的砂經(jīng)過螺旋洗砂機和脫水篩洗泥及脫水后通過膠帶機進入成品料堆，被水沖洗流失的石粉采用細沙回收裝置回收后經(jīng)27#～29#膠帶機進入成品料堆。

(4)料 堆。

為滿足混凝土澆筑強度和系統(tǒng)生產(chǎn)連續(xù)性要求，系統(tǒng)內(nèi)分別布置了半成品料堆和成品料堆。

半成品料堆總?cè)莘e為1.6萬m3。

成品料堆總?cè)莘e約為6.2萬m3，其中粗骨料倉分別存放大石、中石、小石的容積為1萬m3，常態(tài)及碾壓混凝土砂倉的容積均為1.6萬m3。

3.3 車間布置

根據(jù)現(xiàn)場實際地形、地質(zhì)情況和征地范圍，綜合系統(tǒng)生產(chǎn)工藝、工序和各車間設(shè)備設(shè)施對地基承載力的要求，最終確定的車間布置方案如下：

(1)加工系統(tǒng)各車間均布置在砂石加工系統(tǒng)招標(biāo)文件指定的范圍內(nèi)，3#場內(nèi)公路經(jīng)過該系統(tǒng)的成品料堆，交通十分方便；

(2)粗碎車間的回車平臺布置在上游側(cè)高程452 m的平臺上；

(3)成品料堆布置在高程427.5～429 m，汽車受料后經(jīng)3#場內(nèi)公路運輸至混凝土系統(tǒng)；

(4)系統(tǒng)內(nèi)布置了1條內(nèi)部公路，連接各個車間。

3.4 設(shè)備選型

主要設(shè)備統(tǒng)計情況見表4。

3.5 廢水處理

高白沙砂石加工系統(tǒng)的廢水主要為大石沖洗車間、第二篩分車間、制砂車間、粗碎、中細碎及一篩車間的沖洗廢水、消防用水、道路灑水等產(chǎn)生的廢水。

表4 主要設(shè)備配置表

廢水主要以SS為主，不含其他有毒或有害物質(zhì)。設(shè)計要求的廢水進水懸浮物指標(biāo)為SS≤40 000 mg/L。

處理后的要求：不允許廢水進入漢江。經(jīng)過處理后的水質(zhì)應(yīng)達到SS≤70 mg/L并循環(huán)利用，利用率不低于90%。

通過調(diào)研國內(nèi)成功的大型水電站砂石加工系統(tǒng)廢水處理工程的設(shè)計、安裝和運行經(jīng)驗，其采取的廢水處理流程為：

根據(jù)擬定流程，利用現(xiàn)場實際地形，在沖溝內(nèi)修建了兩個沉淀池，其中一級預(yù)沉池容積約300 m3，二級預(yù)沉池容積為1 500 m3, 三級預(yù)沉池容積為1 500 m3，清水池容積約100 m3，濃漿池容積約270 m3。系統(tǒng)生產(chǎn)的廢水經(jīng)過機械凈化、自然沉淀達標(biāo)后循環(huán)使用，全部回收用于系統(tǒng)骨料沖洗，不足部分從漢江抽水補充，整個生產(chǎn)過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水為零排放(圖1)。

圖1 廢水處理工藝流程圖

4 結(jié) 語

高白沙砂石加工系統(tǒng)有機結(jié)合天然骨料存儲情況、生產(chǎn)需求與現(xiàn)場地形條件，因地制宜地進行了設(shè)備選型和各個車間的布置，較好地吻合了現(xiàn)場實際生產(chǎn)和現(xiàn)場條件，特別是在廢水處理系統(tǒng)設(shè)計中，充分利用天然沖溝進行設(shè)計，最大限度地減少了耕地的占用且滿足了現(xiàn)場生產(chǎn)需求?？傮w而言，高白沙砂石加工系統(tǒng)工藝流程布置合理，結(jié)構(gòu)緊湊，不失為較為成功的設(shè)計。