于世軍

【摘 要】雅礱江錦屏二級水電站工程東端砂石骨料生產系統(tǒng)利用施工排水洞、引水隧洞TBM大理巖毛料加工人工骨料，由于受來料質量影響和系統(tǒng)工藝自身等原因，所生產的人工骨料質量難以滿足施工規(guī)范要求。本文通過對TBM大理巖毛料質量、骨料生產加工在相關環(huán)節(jié)的試驗數據進行統(tǒng)計分析，對人工砂石粉含量偏高和細度模數不穩(wěn)定，粗骨料中、小石針、片狀顆粒含量超標的主要問題，提出相應改進意見和建議。

【關鍵詞】TBM毛料 大理巖 粗骨料整形 干法去石粉工藝 人工砂質量

1 概述

雅礱江錦屏二級水電站位于四川省涼山彝族自治州木里、鹽源、冕寧三縣交界處的雅礱江干流錦屏大河灣上。電站利用雅礱江錦屏大河灣的310m天然落差，截彎取直開挖隧洞引水發(fā)電，隧洞最大埋深2500m，開挖洞徑大于12m，裝機4400MW，多年平均年發(fā)電量249.9億kW.h。

錦屏二級水庫具有日調節(jié)性能，與錦屏一級同步運行同樣具有年調節(jié)特性。

錦屏二級水電站工程屬大型工程，工程等別為一等，永久性主要建筑物為1級建筑級。工程樞紐主要由首部攔河閘、引水發(fā)電系統(tǒng)、尾部地下廠房三大部分組成，為一低閘、長隧洞、高水頭、大容量引水式電站。

主體工程于2007年1月開工建設，計劃2013年第一臺機組發(fā)電，2015年全部建成。

錦屏二級水電站東端砂石加工系統(tǒng)主要負責電站東端工程所需的砂石料生產加工任務，共需生產成品粗、細骨料約520萬t。系統(tǒng)滿足混凝土高峰澆筑強度9.2萬m3/月，砂石系統(tǒng)毛料處理能力800t/h，成品料生產能力636t/h，其中成品砂232t/h，石粉56t/h。

東端砂石骨料生產系統(tǒng)采用的是干式生產法，系統(tǒng)自投產以來，由于受原料特性和系統(tǒng)工藝自身等因素的影響，其生產的人工骨料質量難以滿足施工規(guī)范要求。本文通過對TBM大理巖毛料質量、骨料生產加工的相關環(huán)節(jié)的試驗數據進行統(tǒng)計分析，對人工砂石粉含量偏高和細度模數不穩(wěn)定，粗骨料中、小石針、片狀顆粒含量超標等主要問題進行探討。。

2 施工排水洞TBM大理巖毛料的質量分析

通過對施工單位提供的施工排水洞TBM大理巖毛料的試驗結果進行統(tǒng)計分析顯示，毛料中大于5 mm的顆粒含量，即可用于生產粗骨料（5～20mm、20～40mm碎石）的毛料約占70%左右；可用于生產人工砂的毛料約占30%左右。

考慮到骨料生產時對毛料再次加工破碎，預計最終可用于生產粗骨料的毛料約占60%左右，可用于生產人工砂的毛料約占40%左右。

試驗結果還顯示，毛料中的塊石基本為針片狀，或類針片狀。由于毛料破碎率較高，<5mm顆粒的石粉含量高，約占其質量的50%左右，且波動較大；<5mm顆粒的含水率及其波動也較大。

由于可用于生產粗骨料的毛料大部分呈針片狀或類針片狀，因而造成生產出的粗骨料中針片狀顆粒含量較大，一般都超出了《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T5144-2001）的規(guī)定。

粗骨料中較多的針片狀顆粒含量，對于該工程隧洞襯砌使用的泵送混凝土施工十分不利，泵送混凝土對所使用的粗骨料針片狀顆粒含量，一般要求以不大于10%為宜。針片狀顆粒含量較多，也使粗骨料的空隙率和比表面積增大，使混凝土配合比的砂率和用水量增大，因而對混凝土拌合物的和易性、強度、體積穩(wěn)定性等性能都將產生不利影響。

由于可用于生產人工砂的<5mm的顆粒毛料中，石粉含量和含水率及其波動均較大，再加上毛料需經過破碎、篩分所產生的石粉，疊加后又增大了其石粉的含量，且該生產系統(tǒng)采用的制砂工藝為干法去石粉制砂工藝，使得生產出的人工砂石粉含量較大且不穩(wěn)定，一般都超出了《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T5144-2001）的規(guī)定。由于石粉含量偏多，也使人工砂的細度模數偏小，顆粒級配偏差。

人工砂石粉含量及其波動較大，將給混凝土拌合質量的控制帶來較大困難。同時也增大了混凝土單方用水量，增加了混凝土工程的造價及溫控成本；硬化后的混凝土將產生較大收縮變形，增大了裂縫的機率，降低其耐久性和結構安全等不良后果。

綜上分析，不宜將施工排水洞TBM大理巖毛料作為加工人工骨料的原料。至于該工程1#、3#引水隧洞的TBM運行后（該TBM較施工排水洞所用的TBM類型較大），洞挖施工所產生的毛料是否可作為加工人工骨料的原料，尚需試驗論證后再做定論。

3 使用的TBM大理巖毛料生產的人工骨料的質量分析

TBM洞挖施工產生的大理巖主要為粗晶體巖石，毛料的破碎率高，石粉含量多且不穩(wěn)定，毛料中<5mm顆粒的含水率及其波動也較大。毛料中的塊石質量粒形差，針片狀或類針片狀顆粒含量較多。與該工程采用干法去石粉工藝制砂，人工砂石加工系統(tǒng)沒有粗骨料整形設施，所生產的成品人工砂石粉含量較大，且含量不穩(wěn)定；粗骨料針片狀顆粒含量大的質量問題較為突出。

為此，通過不分料源對該系統(tǒng)內各具有代表性的不同生產地點的毛料、破碎料、半成品料和成品人工砂的細度模數、石粉含量、含水率等指標進行大量取樣試驗分析。

結果顯示，毛料或用于風選的人工砂的原料含水率及其波動大時，所生產的人工砂的石粉含量及其波動也相應較大；不考慮制砂毛料含水率的情況下，不同巖性的原料對所生產的人工砂的含粉含量影響不大，但陰、雨天對制成的人工砂的石粉含量影響大。因而認為，控制減少用于生產人工砂的毛料和原料的石粉含量和含水率，并保證其相對穩(wěn)定，是確保人工砂生產質量的關鍵所在。

鑒于毛料含水率的大小受TBM施工原因和天氣及運輸等因素的影響，且這些因素又是難以避免的，而只能在骨料加工過程中的某環(huán)節(jié)加以控制，因而在預篩分車間將含水率大且不穩(wěn)定的小于40㎜的半成品料棄掉，將含水較小且穩(wěn)定的大于40㎜的塊石保留，并作為加工砂石骨料的毛料（當然，這樣不經濟，但為了保證骨料質量，這可能是比較切實有效的措施）。其理由是通過對該系統(tǒng)6#及7#膠帶機上的毛料試驗數據對比顯示，6#膠帶機上的毛料為經過預篩的小于40mm粒徑顆粒的毛料，其含水率和石粉含量均受來料質量的影響，含量及波動均較大，用該料生產的骨料質量難以控制；而7#膠帶機上的毛料為經過預篩分的大于40mm粒徑塊石，用該料生產的骨料質量基本符合規(guī)范要求且較穩(wěn)定。

對進入超細碎車間之前的毛料（用于加工砂子和5～10㎜粗骨料的毛料）采取了加設防雨蓬和延長堆存時間及增大堆料容積的措施，以使該毛料的含水率變小并保持相對穩(wěn)定。這樣做的理由是基于對制砂車間進出料的石粉含量及含水率的試驗結果分析得出的結論。即在晴天生產的情況下，其含水率及石粉含量可控，波動也較?。ㄔ?.5%左右）；在陰、雨天其含水率和石粉含量均增大，且石粉含量波動較大（約21.1%）。

另外，為解決因TBM大理巖毛料針片狀顆粒含量多，造成粗骨料針片狀顆粒含量超標的問題，在洞外連續(xù)帶式輸送系統(tǒng)進東端砂石加工系統(tǒng)的端頭設置了毛料整形設施，達到了很好的效果。

4結語

通過采取一系列措施，有效地降低和穩(wěn)定了人工砂中的石粉含量，提高了其細度模數，改善了顆粒級配。特別是增設毛料整形設施，改善了粗骨料的粒形，有效降低了其針片狀顆粒含量。綜上所述，只要措施到位，TBM大理巖毛料加工人工骨料是完全可行的。