高速公路養(yǎng)護基地集料儲存方案對比研究

王紅祥，李鑫，劉雨鑫，李偉

（1.江蘇現(xiàn)代路橋有限責任公司，江蘇 南京 212011；2.河海大學土木與交通學院，江蘇 南京 210098；3.江蘇路易達工程科技有限公司，江蘇 南京 211800）

1 引言

江蘇省的公路交通建設已逐步跨入“全面養(yǎng)護”時代，如何對現(xiàn)有路面進行有效養(yǎng)護管理已成為目前江蘇省高速公路養(yǎng)護管理的重點工作。按照瀝青路面的設計壽命，目前每年有12%以上的瀝青路面需要翻修，路面材料的需求逐年攀升。集料是高速公路養(yǎng)護基地生產過程中的主要原料之一，一臺拌合站每年可用掉20～40萬噸集料。以現(xiàn)階段江蘇省內養(yǎng)護基地常用的4000型拌合站為例，通常需要存儲4萬噸左右的集料才可以滿足養(yǎng)護基地生產周期需求。

另一方面，隨著社會的進步與發(fā)展，國家對環(huán)保要求越發(fā)嚴格，市場對先進的自動化生產需求越發(fā)強烈?？紤]現(xiàn)有的養(yǎng)護基地多選用露天堆料，粉塵污染嚴重，現(xiàn)需要對原儲料方式進行相應的升級改造。經過大量的市場調研可知，目前常見的儲存方式主要包括地面堆場、地倉和筒倉。本文從料倉結構和集料輸送方式對比三種儲料方式，為今后新建養(yǎng)護基地選用儲料方式提供參考。

2 結構特點

2.1 地面堆場

地面堆場整體結構十分簡單，由12～14個地面隔倉構成，分別存放不同種類規(guī)格的集料，具體數(shù)量與尺寸根據(jù)生產需求選取?？紤]環(huán)保和集料含水率的問題，地面堆場宜安裝外包大棚，減少揚塵外排和集料含水率的升高。

2.2 地倉

地倉包括上部和地下兩部分結構。地上結構與地面堆場基本一致，不同之處在于地倉冷料倉的布置。在每個隔倉底部偏離中心軸線位置會間隔布置兩個或以上的冷料倉，布料時集料從冷料倉卸出。冷料倉的設計要考慮其尺寸大小、布置形式、強度和倉壁斜度，要讓冷料倉的大小和布置形式可以輻射大部分的隔倉空間，并預留出可以讓裝載機工作趕料的空間；讓冷料倉的強度可以承載最大堆料量下的壓力；讓倉壁斜度大于物料的靜堆積角，使物料的出料不受影響。

圖1 地倉結構圖

地倉的地下廊道一般采用的是矩形閉合鋼筋混凝土結構。該結構整體性和防水性能好，對建筑功能的適應性強，空間利用率高，挖掘斷面經濟，且易于施工。地下廊道長度根據(jù)地倉總跨度選取，保證可以連接一排所有冷料倉出料口。其寬度一般在4～5m，高度應綜合考慮冷料倉下部的凸出深度、給料機和上料皮帶機的高度，一般在5m左右。

2.3 筒倉

筒倉由基礎、倉下支承結構（筒壁或支柱）、倉底、倉壁、倉頂和倉上建筑物等六部分構成。與其他儲料結構相比，筒倉為立式儲料結構，占地面積小，這就導致了其整體結構較重。所以選用筒倉時應特別注意場地的土質檢測，需滿足承載力計算和地基變形要求。

常用筒倉按建筑材料可分為鋼筋混凝土筒倉和鋼板筒倉，按形狀可分為圓形筒倉和方形筒倉，不同的筒倉各有優(yōu)缺點，可按照自身需求選用。

由于筒倉的堆料高度高，單位儲料量大，導致集料間的作用力大。細集料由于壓力和含水顆粒間的附著、凝聚力等的作用，往往造成卸料口結拱、堵塞現(xiàn)象，影響細集料連續(xù)出料。現(xiàn)有的助流措施仍不能完全避免結拱現(xiàn)象的產生，可通過在倉底多設置幾個出料口，防止其中一個結拱堵塞后導致生產停滯。

3 集料的傳送方式

3.1 集料的傳送方式

輸送設備的布置需考慮輸送高度、集料的轉接方式等方面。地面堆場在工作運行過程中布料和上料都通過裝載機來實現(xiàn)。

使用地倉作為儲料方式時主要依靠提升機和皮帶機布料、上料。集料進場后，卸至卸料斗，卸料斗內集料由提升機提升至料倉頂部布料小皮帶機中布料。上料時，集料通過冷料倉出料，由倉口處定量給料機控制出料量，由上料皮帶機輸送至拌和樓內生產。

筒倉類型 表1

筒倉的設備布置方式與地倉類似，均采用提升機和皮帶機布料、上料。集料卸入卸料倉后，由自動化控制的提升機、皮帶機將物料提升至筒倉頂部卸料小車中，按系統(tǒng)要求卸入指定的筒倉內，倉頂設置的連續(xù)式料位計智能查驗各倉的料位。筒倉的控制系統(tǒng)和瀝青混合料攪拌設備的控制系統(tǒng)聯(lián)動，按照瀝青混合料攪拌設備的用料要求，將所需物料從倉底卸出，通過倉底皮帶機送入總集料皮帶機上，再轉接上料皮帶機送入瀝青混合料攪拌設備。

3.2 主要傳送設備的選型

主要設備包括裝載機、皮帶機和提升機。裝載機選用輪胎前卸式裝載機，裝載量需匹配拌和樓生產效率，一般適應4000型拌和樓生產宜采用載重5t的裝載機。

三種儲料方式結構特點及要求 表2

三種儲料方式輸送設備對比 表3

皮帶機在料倉中應用較多，選型主要考慮輸送物料類型、拌和樓生產效率、卸料方式和建筑高度。集料是一種棱角性較強的材料，需選用耐磨損能力較強的膠帶。在布料階段，考慮在皮帶機上加裝卸料小車，實現(xiàn)料倉內不定點卸料。在上料階段，皮帶機帶寬的選取應考慮拌合樓的生產效率。當皮帶機兩端出現(xiàn)高差時，皮帶機傾斜角度不應大于物料的堆積角。

提升機是料倉中主要的集料提升設備，選型主要考慮輸送物料類型、拌和樓生產效率、進料方式等?？紤]集料的物理性質，建議選取板鏈斗式提升機。提升機料斗大小的選取應綜合考慮皮帶機帶寬和拌和樓生產效率。

3.3 環(huán)保設備的布置與選型

環(huán)保設備主要有集中處理設備和非集中處理設備兩種形式，分別針對粉塵污染的有組織和無組織排放。三種儲料方式的污染源及環(huán)保設備的布置如表4所示。

圖2 負壓集塵罩的布設方式

圖3 筒倉

料倉污染點 表4

4 三種儲料方式適用性分析

三種儲料方式在不同方面各有優(yōu)缺點，沒有絕對的優(yōu)劣。其中，成本、占地面積和環(huán)保是選擇儲料方式的關鍵點。下面從這三個方面對三種儲料方式進行適用性分析。

4.1 地面堆場

地面堆場難以采用高效的環(huán)保方式，依靠霧化噴淋除塵，除塵效率低，很難滿足國標中無組織顆粒物1mg/m的標準，適用于對環(huán)保要求較低的地區(qū)；地面堆場單位儲料能力弱，占地面積大，儲料占地約在7000m以上，適用于可利用土地大的基地建設；地面堆場的建設成本低，約為1000萬以內；自動化水平低，傳送設備投入約在200萬以內，適用于小投資的基地建設。

4.2 地倉

地倉污染源較多，可采用的環(huán)保治理手段除塵效果一般，可滿足國標中顆粒物1mg/m（無組織）以及120mg/m（有組織）排放標準，適用于對環(huán)保有一定要求的地區(qū)；地倉占地面積較大，儲料占地約為4000～5000m，適用于可利用土地較大的基地建設；地倉的建設成本較高，約為2000萬以內；自動化水平較高，傳送設備投入約在800萬以內，適用于較高投資的基地建設。

4.3 筒倉

筒倉封閉性高，污染源較少，可采用高效治理方式，治理后顆粒物排放可達到10mg/m，滿足國內高標準環(huán)保要求，適用于對環(huán)保要求高的地區(qū)；筒倉的占地面積較小，儲料占地約為2000～3000m，適用于可利用土地較小的基地建設；筒倉根據(jù)材料的不同分為鋼板筒倉和鋼筋混凝土筒倉。鋼板筒倉相比于鋼筋混凝土筒倉結構輕、造價低，使用壽命也較低。鋼板倉一般壽命為20～30年，鋼混倉一般壽命為40～50年。在硬質地基上，鋼板筒倉土建成本約為1800萬，鋼筋混凝土筒倉約為2100萬；在軟弱地基上，成本要酌情增加200～500萬。筒倉可實現(xiàn)全自動化水平，傳送設備投入約在600萬以上，適用于較高投資的基地建設。

綜上所述，總結三種儲料方式特點如表5。

三種儲料方式對比表 表5

5 結語

本文從特點、結構和設備三個方面對比了三種儲料方式，并進行適用性分析?？紤]筒倉自動化程度高、環(huán)保效果優(yōu)異、使用成本低，更加適用于現(xiàn)代化綠色工業(yè)生產建設。其中，鋼板筒倉由于基地單倉儲料量不高以及價格優(yōu)勢，較鋼筋混凝土筒倉更適用于作為現(xiàn)代化養(yǎng)護基地儲料系統(tǒng)。