黃金峽水利樞紐工程砂石加工系統采用的施工工藝

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，為漢江上游規劃水電梯級開發的第一級。壩址位于陜西省漢中市洋縣境內漢江干流的鍋灘下游約2 km處，為引漢濟渭第一水源地，建設任務以供水為主，兼顧發電，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，少量為灰巖、長英質碎裂巖及燧石等。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、變粒巖及少量灰巖，長英質碎裂巖與燧石等。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的堿活性骨料。

料場質量技術指標及評價見表1。

2 系統設計要求

2.1 砂石骨料加工系統的工藝設計

砂石骨料加工系統工藝設計以生產三級配混凝土骨料為主，同時可以生產二級配混凝土骨料。系統設計滿足不同工況時的產品級配平衡要求，按不低于35%的成品砂產量確定生產工藝。毛料處理能力為780 t/h，成品骨料生產能力為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參考工程量見表2。

2.2 設備采購原則

表1 料場礫石料質量技術指標及評價表

表2 天然成品骨料分級需要參考量表 /萬t

(1)砂石骨料加工系統的粗碎、中、細碎設備須采用國內著名品牌的全新設備，其他主要工藝設備應采用具有資質的國內知名廠家的設備，其技術應滿足“先進適用、成熟可靠、質量優良、高效節能”的原則。

(2)所有設備應具有檢驗合格證書和詳細的維護保養說明。

2.3 供配電及電氣控制設計要求

(1)電氣系統的設計應實用、可靠、具有一定的先進性并便于安裝、調試和維護。所采用的電器件應符合標準化要求，質量、性能可靠。

(2)砂石骨料加工系統應按自動化控制的運行方式進行設計，并有完善的系統綜合保護、運行監控和生產管理功能。

2.4 砂石骨料加工系統成品骨料倉

(1)成品砂石骨料的堆場調節容積要符合有關規范要求并滿足10 d以上用量，以保證各項砂石料的供應。

(2)成品砂堆場容積要滿足脫水要求并應具有防雨措施，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具有良好的集排水設施。

(4)各粒級的粗骨料必須分別堆存。為避免各級骨料混合應設置隔墻。

(5)粒徑40 mm以上粗骨料的堆存倉應設置緩降設備。

2.5 成品砂石骨料的質量

成品砂石骨料應滿足現行規范中的質量要求。

2.6 工程棄渣的處理

(1)工程棄渣應統一運至指定的棄渣場堆放。

(2)承包人應嚴格按照監理人批準的施工措施計劃所規定的棄渣地點、范圍和堆渣方式進行堆存，應保持渣料堆體的邊坡穩定，并具有良好的自由排水措施。

2.7 生產廢水的處理

(1)砂石系統生產產生的廢水必須經過處理，廢水處理后應回收并循環利用，保證廢水零排放。

(2)廢水處理工藝要求：工藝設計與設備選型應保證運行過程中具有較大的靈活性和調節余地，能夠適應廢水水質、水量的變化，確保處理后的出水水質穩定并達到標準排放要求。廢水處理系統應運行安全，便于操作、維修。

2.8 防塵及防噪音

(1)生產系統的主要塵源點均應布置除塵措施，如水霧除塵和通風除塵等。各主要生產車間空氣中有害物質的最高允許濃度應符合國家相關規定。

(2)采取有效措施降低或減少各生產車間的噪音，如安裝隔聲罩、消聲器等，各主要生產車間應設置隔音控制室。各主要生產車間和作業場所的噪音應符合國家相關規定。

3 主要施工工藝

3.1 系統布置

高白沙砂石加工系統布置原則為：

(1)整個加工系統布置于業主指定的征地范圍內并盡量減少占地面積，力求系統布置合理、緊湊、協調。

(2)考慮到施工、管理方便，系統布置應盡量靠近場內公路。

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

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

3.2 工藝流程

根據該工程的特點和對關鍵工藝的研究，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。

(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。

根據上述工藝流程及破碎設備產品粒度特性，砂石加工系統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果見表3。

表3 骨料級配平衡計算表

毛料經自卸汽車運輸至粗碎車間，在粗碎車間設置收料坑，收料坑內給料口的尺寸為2.6 m×1.6 m，下部設有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。經過篩分分級后，粒徑20～40 mm的物料一部分經過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的物料一部分經過16#、20#膠帶機進入成品料倉，一部分進入17#膠帶機后經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，再經過28#、29#膠帶機進入成品料堆。

所生產的粒徑<3 mm的砂經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生產連續性要求，系統內分別布置了半成品料堆和成品料堆。

半成品料堆總容積為1.6萬m3。

成品料堆總容積約為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

根據現場實際地形、地質情況和征地范圍，綜合系統生產工藝、工序和各車間設備設施對地基承載力的要求，最終確定的車間布置方案如下：

(1)加工系統各車間均布置在砂石加工系統招標文件指定的范圍內，3#場內公路經過該系統的成品料堆，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3#場內公路運輸至混凝土系統；

(4)系統內布置了1條內部公路，連接各個車間。

3.4 設備選型

主要設備統計情況見表4。

3.5 廢水處理

高白沙砂石加工系統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、道路灑水等產生的廢水。

表4 主要設備配置表

廢水主要以SS為主，不含其他有毒或有害物質。設計要求的廢水進水懸浮物指標為SS≤40 000 mg/L。

處理后的要求：不允許廢水進入漢江。經過處理后的水質應達到SS≤70 mg/L并循環利用，利用率不低于90%。

通過調研國內成功的大型水電站砂石加工系統廢水處理工程的設計、安裝和運行經驗，其采取的廢水處理流程為：

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

圖1 廢水處理工藝流程圖

4 結 語

高白沙砂石加工系統有機結合天然骨料存儲情況、生產需求與現場地形條件，因地制宜地進行了設備選型和各個車間的布置，較好地吻合了現場實際生產和現場條件，特別是在廢水處理系統設計中，充分利用天然沖溝進行設計，最大限度地減少了耕地的占用且滿足了現場生產需求。總體而言，高白沙砂石加工系統工藝流程布置合理，結構緊湊，不失為較為成功的設計。