两河口水电站前期工程人工骨料加工系统介绍及骨料质量控制

叶秋强

（雅砻江流域水电开发有限公司两河口建设管理局（筹），四川 成都610051）

摘要：本文简要介绍了两河口水电站前期工程人工骨料加工系统建安过程以及根据初期导流洞混凝土施工的变化进行的改造扩容、增设废水处理系统等情况的介绍，并介绍了料源变化的情况、成品粗细骨料的质量检测情况，对于砂板岩地区的人工骨料加工中出现的问题进行了分析并提出了初步解决方案，对于后续砂石系统规划建设提出了建议。

关键词：两河口水电站；前期人工骨料系统；质量控制

1 前期人工骨料加工系统概况

两河口水电站前期人工骨料加工系统布置在坝址下游左岸约3km的左下沟缓坡地，系统承担约40万m3混凝土和10万m3喷混凝土的骨料生产任务，共需生产成品骨料约110万t，其中粗骨料约66万t，细骨料约44万t。系统需满足混凝土浇筑高峰期月强度约3.2万m3的粗、细骨料供应，系统成品料生产能力约210t/h，其中人工砂生产能力约84t/h，毛料处理能力约270t/h。人工骨料加工系统的生产工艺流程如图1。

系统主要设备配置：

粗碎：选用2台PE—900×1200型颚式破碎机作为粗碎设备，破碎机的开口控制在125～130mm之间，破碎机产出粒径＜150mm。

中碎：按照设计生产能力203.4t/h选用1台PF1315 Ⅱ型反击式破碎机即可满足系统生产各种粒径及不同比例骨料，实际配置1台PF—1315 Ⅱ型反击式破碎机和一台PYGB—1124圆锥破碎机。

初筛分、复筛分：初筛分设置1组1台筛分机2YAH2160，共2层筛网，复筛分设置1台2YA2160筛分机共2层筛网。经过筛分流程计算，筛分机出口处设置多格翻板式分料漏斗控制成品大石的产出比例以达到产需平衡。

细碎：经过筛分流程计算选用1台PL9500SD型立轴冲击式破碎机进行每天3班运行即可满足砂产量要求，实际配置1台PL9500SD、1台PL8500SD型立轴冲击式破碎机。

与制砂破碎设备相配套的筛分机选为2YA2460，其第一层筛网10mm、第二层筛网5mm。筛分机出口处设置多格翻板式分料漏斗控制成品砂和豆石的产出比例以达到产需平衡。

系统于2007年1月16日开始土建施工，2007年2月28日完成勘测设计工作，2007年4月15日完成骨料加工系统场地平整工作，2007年5月8日骨料加工系统基础完成，2007年5月20日骨料加工设备开始安装，2007年9月21日完成安装、调试后，砂石骨料系统具备试生产条件。由于合同规定的2007年11月1日网电供应没能实现，经过协调采用自发电生产，于2008年2月系统开始供应成品骨料。

由于前期采用自发电生产，设备故障率较高，产量较低，至2010年5月前累计采用自发电生产人工骨料约28万t，不能满足前期项目的需要，一些交通项目均只能采取自建砂石系统进行生产。成品骨料质量也很不稳定，细骨料中细颗料偏少，石粉含量小于5%，导致细骨料细度模数偏大且波动较大；含水率很不稳定（雨季超出规范规定的6%，最大达10%以上）；粗骨料超、逊径及针片状都存在超标现象。

2 系统扩容与改造简述

2009年初，根据初期导流洞施工工期的调整分析，初期导流洞混凝土月浇筑高峰达到4.0万m3/月以上；且原系统按水工规范中的三级配混凝土进行设计，实施过程中初期导流洞混凝土浇筑大部分采用混凝土泵车泵送，级配为二级配或一级配，因此不需要大石，而砂的比例有所增加，原系统设计砂生产能力不足；同时，根据前期系统运行情况，砂子细度模数、骨料石粉含量与含水率、针片含量及超逊径等质量指标合格率需进一步提高。

针对以上问题，管理局于2009年7月27日组织召开了前期砂石加工系统咨询评审会议，研究对系统进行改造。通过此次咨询形成的专家意见要点如下：为扩大系统生产能力特别是细骨料的生产能力，建议增加一套制砂设备，另选场地预先储存一定数量的成品骨料满足高峰强度要求；改进生产工艺提高石粉含量以降低细度模数；增加废水处理设施以及成品砂仓防雨设施；砂板岩的料源选用颚式破碎机进行粗碎不利于产品粒形控制，建议增加骨料整形工艺流程；建议加强质量检测与质量控制。

根据专家咨询意见，管理局开展了对系统的扩容改造。

2.1 系统扩容改造方案

系统扩容改造方案主要针对原系统制砂能力不足新增制砂设备和改进工艺，根据实际情况，增加了1台PF1315Ⅱ反击破碎机（中碎细腔型）、1台2YA2160振动筛分机、1台PL-9000SD立轴破制砂机、1台2YA2460振动筛分机、1台XRL1115洗砂机、12台B=800输送胶带机、1台GZ6电磁给料机、1条上料廊道和配套调节制砂料堆。新增制砂工艺流程见图2。

2.2 废水处理工程

原系统洗砂机等设备产生的生产废水采用沉淀后达标排放，根据最新国家环保法规，水源保护区需对废水实现零排放，管理局经过研究增加了废水处理工程以满足现行国家标准。根据系统运转实测数据及相关资料，确定废水处理系统最大设计处理能力为190m3/h，处理后的废水全部回用。废水处理系统工程结合原系统废水沉淀池并增加了处理设备，由于骨料加工系统生产废水泥砂含量较高，结合类似工程实例，综合考虑场地限制及出水水质要求等实际情况，主体方案采用二级沉淀工艺。废水处理工艺流程见图3。

系统生产的废水首先经过砂水分离器进行处理，经分离后的废水通过管道混合器与絮凝剂PAC充分混合后，进入平流沉淀池进行沉淀，废水中的絮体状颗粒沉淀至池底，沉淀后的处理水进入斜管沉淀池进行二级沉淀后再进入清水池或在符合回用水要求时通过管道直接进入清水池。平流沉淀池底泥通过渣浆泵将其送至脱水车间进行脱水处理（脱水前加投聚丙烯酰胺PAM进行化学调理），产生的泥饼运至指定堆渣场。斜管沉淀池底泥通过专用泵吸式吸泥机抽取斜管沉淀池底泥，使之回流至平流沉淀池。

2.3 骨料料源的变化

由于初期导流洞出口段与地下厂房尾水洞结合，属于永久工程，混凝土需满足规范规定的耐久性要求，原合同确定采用庆大河料场开采的石料。为节约料场开采费用并减少开采期间的施工干扰，根据管理局建议，经过设计地质专业分析，段部位岩体洞挖渣料强度可以作为初期导流洞骨料料源，因此取消了庆大河料场的石料开采。

按照段部位岩体洞挖渣料的地质区域划分，设计确定坝轴线以上的洞挖料大致为可用的有用料源，为此，管理局会同监理部于2009年下半年开始将左下沟渣场（3#渣场）弃料区划分为有用料区和无用料区，有用料区堆存初期导流洞混凝土用洞挖料，无用料区堆存其他开挖料及土料等。有用料的来源为初期导流洞及交通隧道坝轴线以上部位的Ⅲ类以上洞挖料（402#公路、3#公路Ⅱ标段、8#公路等），计算来源数量基本可以满足初期导流洞混凝土浇筑量得需要。

2010年6月20日，管理局召开专题会议明确导流洞混凝土浇筑期间（时间大致为2010年5月至2012年一季度），混凝土骨料必须采用有用料。

2.4 其他改进措施

（1）对于雨季细骨料含水率不稳定的情况，根据专家咨询意见及总部领导建议，管理局决定对制砂半成品调节料堆、成品砂仓、豆石仓等部位增设防雨棚，较好的解决了含水率不稳定的问题。

（2）由于原系统成品仓容量较小，为满足高峰期混凝土骨料供应，根据专家咨询意见，在左下沟增设了成品中转料仓，中转料仓容量为5万t，其中成品砂2万t，小石、中石各1.5万t。安排系统进行错峰生产和储存，满足了混凝土浇筑高峰期的需要。

3 系统生产运行情况

截至2011年12月31日累计销售粗细骨料114.75万t，其中2010年5月—2011年12月底（导流洞主体混凝土施工期）销售86.67万t,2011年3月份（2月21日至3月20日共计28天）系统实际生产粗细骨料达到7.3万t，达到了系统改造后的设计生产能力。配合成品调整料仓的调节，满足了初期导流洞及相关项目的实际最高峰月4万m3混凝土骨料供应任务。

4 成品骨料检测情况

监理和试验中心进行的成品人工骨料检测成果情况见表1。检测结果表明，人工砂的石粉含量、含水率存在超标现象，空隙率总体上偏大；粗骨料的超径、逊径含量和针片状含量存在不同程度的超标现象。

5 存在问题的处理及建议

5.1 前期砂石系统存在问题及其处理情况

两河口工程目前使用的人工骨料生产所用的大部分毛料为砂质板岩，由于砂板岩的层状结构特性，骨料的加工和整形难度较大，经过破碎加工后的成品砂粒形和级配较差，细颗粒和片状体含量较多，导致细度模数、空隙率、针片状指标、超逊径等指标合格率偏低。

在前期未进行扩容改造前采用湿法生产，石粉基本上都随洗砂废水流失，导致粗颗粒含量偏多，细度模数较大。扩容改造后改用半干法生产，石粉基本上都保留在成品砂内，石粉含量较高达到15%左右，细骨料细度模数稳定在2.9～3.1左右，基本保证了细度模数的稳定性。

由于系统布置场地的限制，咨询专家建议的对粗骨料整形措施未能实现，导致粗骨料针片状存在不同程度超标的现象，粗骨料超、逊径率超标等问题仍然存在。

为此，管理局积极组织施工和监理单位，联合试验检测中心对混凝土施工配合比进行设计、调整与优化，保证了导流洞工程混凝土的生产质量。

5.2 主要建议

5.2.1 前期砂石系统生产规模宜适当加大

由于雅砻江流域水电工程多位于深山峡谷中，施工场地紧张，且前期项目施工进展安排存在不确定性，从保证骨料质量、供应强度、减小施工占地和有利于环保方面考虑，前期砂石系统生产规模宜适当增大，以满足前期筹备及主体工程前期工程的骨料供应要求。

5.2.2 考虑不同项目对骨料指标的要求

由于前期砂石系统一般需要承担房建工程、交通桥梁工程及水电工程等不同项目骨料供应任务，其对骨料粒径、级配等技术指标的要求有所不同，因此前期砂石系统规划设计与建设中应考虑不同工程项目的技术指标要求，合理规划选择破碎筛分设备、工艺流程及成品料仓布置。

5.2.3 细化明确设计施工总体承包招标文件中的技术要求

目前砂石系统多采用设计施工总承包方式，由承包人负责进行系统的设计和施工，为了控制骨料质量、保证系统生产能力并满足系统运行的水保环保要求，建议应在招标文件中细化明确主要设备选型、工艺流程、水保环保设施及不同工程项目所需骨料技术指标等要求，并对承包人设计成果组织专家审查后实施，以避免合同执行过程中造成重大变更或系统改造。

在前期砂石系统运行管理过程中，骨料加工系统与混凝土加工系统承包人在骨料质量检测方面，特别是细骨料含水率、骨料超逊径与级配等面存在一定分歧，由此往往会对带来混凝土用水量、砂率调整等方面的质量与合同索赔问题，在今后的砂石系统招标文件中，应细化有关质量检测要求和争议的解决机制，明确各方合同责任。