高速公路養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“全面養護”時代，如何對現有路面進行有效養護管理已成為目前江蘇省高速公路養護管理的重點工作。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。以現階段江蘇省內養護基地常用的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護基地生產周期需求。

另一方面，隨著社會的進步與發展，國家對環保要求越發嚴格，市場對先進的自動化生產需求越發強烈。考慮現有的養護基地多選用露天堆料，粉塵污染嚴重，現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格的集料，具體數量與尺寸根據生產需求選取。考慮環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、堵塞現象，影響細集料連續出料。現有的助流措施仍不能完全避免結拱現象的產生，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。

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，按系統要求卸入指定的筒倉內，倉頂設置的連續式料位計智能查驗各倉的料位。筒倉的控制系統和瀝青混合料攪拌設備的控制系統聯動，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。考慮集料的物理性質，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 環保設備的布置與選型

環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缺點，沒有絕對的優劣。其中，成本、占地面積和環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，適用于對環保要求較低的地區；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，適用于對環保有一定要求的地區；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，滿足國內高標準環保要求，適用于對環保要求高的地區；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。考慮筒倉自動化程度高、環保效果優異、使用成本低，更加適用于現代化綠色工業生產建設。其中，鋼板筒倉由于基地單倉儲料量不高以及價格優勢，較鋼筋混凝土筒倉更適用于作為現代化養護基地儲料系統。