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(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(wù)為發(fā)電、航運(yùn)、建設(shè)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(jī)容量30MW，為貫流式機(jī)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(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1　砂石系統(tǒng)生產(chǎn)能力

2.1.1系統(tǒng)毛料處理能力

本樞紐工程混凝土設(shè)計(jì)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(jìn)度計(jì)劃，混凝土澆筑高峰時(shí)段強(qiáng)度為5萬m3/月，砂石系統(tǒng)毛料小時(shí)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(shí)處理能力，t/h；Qmc為月高峰強(qiáng)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(shí)數(shù)，一天兩班制，N=14h；1.25為計(jì)入砂率及成品率后的綜合系數(shù)。

2.1.2各級骨料的生產(chǎn)強(qiáng)度

根據(jù)《水利工程預(yù)算定額》和其他類似項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，常態(tài)二級配混凝土骨料設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(jì)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(shí)生產(chǎn)能力取500t/h，根據(jù)工程需要各級骨料的生產(chǎn)強(qiáng)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(shè)計(jì)

2.2.1總體流程

(1)工藝流程設(shè)計(jì)以合理、可靠、可調(diào)、保證產(chǎn)品質(zhì)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(yù)篩分車間、中細(xì)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(chǎn)，系統(tǒng)流程物料均經(jīng)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(chǎn)工藝；設(shè)置金屬探測器和電磁除鐵器作為設(shè)備保護(hù)裝置；

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

(3)半成品料堆容量按3000m3考慮，成品料場總?cè)萘?0000m3，滿足混凝土澆筑高峰強(qiáng)度7d儲備用量；

(4)在滿足生產(chǎn)工藝流程要求的前提條件下，對工藝流程的各個(gè)組成部分進(jìn)行配套計(jì)算。

2.2.2工藝流程說明

砂石系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)，毛料通過汽車運(yùn)輸至受料倉篦條篩，篦條篩間距250mm，經(jīng)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(jī)和膠帶機(jī)上第一篩分車間，篩分后40mm～80mm的成品骨料和成品砂進(jìn)入成品料堆。大于80mm的粗毛料經(jīng)粗碎調(diào)節(jié)料堆進(jìn)入顎式破碎機(jī)粗碎，粗碎后經(jīng)膠帶輸送機(jī)送進(jìn)圓錐式破碎機(jī)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(jìn)入第二篩分車間篩分；部分20mm～40mm、5mm～20mm的骨料和砂進(jìn)入成品料倉。第二篩分車間篩分出的部分5mm～40mm骨料經(jīng)膠帶輸送機(jī)進(jìn)入立軸沖擊式破碎機(jī)制砂，經(jīng)第三篩分車間篩分后砂進(jìn)入成品砂倉，大于5mm的骨料回制砂機(jī)再加工。

2.2.3砂石系統(tǒng)設(shè)備選型

(1)粗碎車間

粗碎車間布置一臺PE900×1200顎式破碎機(jī)，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(jī)，生產(chǎn)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(jī)，單臺額定生產(chǎn)能力130t/h。

3　混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)

3.1　混凝土拌合系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(yùn)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(chǎn)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(shè)備選型

(1)混凝土小時(shí)生產(chǎn)能力

根據(jù)施工總進(jìn)度計(jì)劃，混凝土月最大澆筑強(qiáng)度約5萬m3，月有效工作時(shí)間按22d計(jì)算，日有效工作時(shí)間按20h計(jì)算，每小時(shí)生產(chǎn)能力應(yīng)達(dá)到114m3/h。

(2)混凝土攪拌機(jī)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(gè)成品料場；由于本標(biāo)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(gè)工作面、不同標(biāo)號混凝土同時(shí)開倉的需要，并結(jié)合混凝土澆筑強(qiáng)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(nèi)外項(xiàng)目使用此類拌合系統(tǒng)的工況情況，一臺HZS120-1Q2000型攪拌機(jī)正常生產(chǎn)能力為50m3/h～60m3/h，月有效工作時(shí)間按22d計(jì)算，日有效工作時(shí)間按18h計(jì)算，三臺套HZS120-1Q2000型拌合機(jī)月澆筑強(qiáng)度能達(dá)到6萬m3～6.5萬m3，完全能夠滿足月高峰澆筑強(qiáng)度要求。

4　人工砂石與混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1　第一篩分車間優(yōu)化布置，使產(chǎn)量大大提高

常規(guī)的人工砂石骨料生產(chǎn)系統(tǒng)一般都是經(jīng)篦條篩初次過濾篩分后，毛料通過振動給料機(jī)和膠帶機(jī)經(jīng)PE900×1200顎式破碎機(jī)粗碎后上第一篩分車間，這樣大大增加了顎式破碎機(jī)工作負(fù)荷，使出料能力大大降低。在本工程砂石骨料生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采取了毛料經(jīng)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(jī)和膠帶機(jī)上第一篩分車間，部分大石、中石、小石成品骨料和成品砂經(jīng)輸送帶進(jìn)入成品料堆。大于80mm的粗毛料經(jīng)粗碎調(diào)節(jié)料堆進(jìn)PE900×1200顎式破碎機(jī)粗碎后，進(jìn)入第二篩分車間，這使成品骨料生產(chǎn)能力提高了20%～25%。

4.2　半成品調(diào)節(jié)料堆采用鋼結(jié)構(gòu)，大大節(jié)約了系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用和建廠工期

人工砂石骨料生產(chǎn)系統(tǒng)中的粗碎、中碎和細(xì)碎系統(tǒng)一般都需設(shè)置調(diào)節(jié)料堆，調(diào)節(jié)料堆一般結(jié)合地形條件采用鋼筋混凝土地弄結(jié)構(gòu)。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(diào)節(jié)料堆，其工程量非常大，且施工工期較長。結(jié)合本工程實(shí)際情況，將調(diào)節(jié)料堆改為鋼結(jié)構(gòu)，每個(gè)調(diào)節(jié)料堆儲料能力為980m3，滿足了生產(chǎn)需要。與鋼筋混凝土地弄結(jié)構(gòu)相比，節(jié)約系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用200萬元。調(diào)節(jié)料堆改為鋼結(jié)構(gòu)，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(gè)月。

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

混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)一般采用輪式裝載機(jī)上骨料，本工程將裝載機(jī)上料方案優(yōu)化為皮帶輸送機(jī)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(yùn)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(shè)費(fèi)用

混凝土拌合系統(tǒng)生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的骨料集料倉為鋼結(jié)構(gòu)，其存在容易變形和儲料能力小的缺點(diǎn)。本工程混凝土系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，將儲料倉優(yōu)化為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)安全可靠，儲料能力是廠家設(shè)計(jì)的鋼結(jié)構(gòu)儲料倉儲料能力的2倍，大大節(jié)約成本，且通過結(jié)構(gòu)保溫層和骨料預(yù)冷技術(shù)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(jié)

本工程使用的人工砂石與混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)在傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大膽更新和優(yōu)化，滿足了施工需要，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)測算，人工砂石與混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，節(jié)約系統(tǒng)建設(shè)成本和運(yùn)行成本515萬元。兩大輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化與成功實(shí)踐，為類似工程施工提供借鑒和成功經(jīng)驗(yàn)。