陳 鏡 先， 李 亞 麗

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

1 工程概述

上阿特巴拉水利樞紐工程位于蘇丹東南部，距首都喀土穆公路里程460 km，距蘇丹港約700 km，處于UPPER ATBARA RIVER 和SETIT RIVER交匯處上游約20 km。該工程的土建工程由魯美拉和布爾達(dá)納兩個(gè)大壩組成。C1-A大壩料加工系統(tǒng)主要承擔(dān)魯美拉大壩壩體填筑部分料物的加工。壩體填筑的3 a、3 b、4 b和5區(qū)料需進(jìn)行加工制備，其由天然砂礫石料場(chǎng)開(kāi)采的砂礫石經(jīng)系統(tǒng)篩分、混合制備而成。

壩體填筑加工料物總用量：需砂石系統(tǒng)加工壩體填筑料物的有：3 a、3 b、4 b和5區(qū)料(表1)。

表1 大壩料系統(tǒng)合同量表 /m3

根據(jù)合同文件，業(yè)主提供了4個(gè)主要礫石料場(chǎng)，料場(chǎng)的可用方量見(jiàn)表2。

2 系統(tǒng)規(guī)模及采取的施工工藝

2.1 系統(tǒng)規(guī)模

系統(tǒng)天然毛料處理能力為410 t/h，系統(tǒng)總功率為1 045 kW，系統(tǒng)占地面積為60 000 m2，大壩料場(chǎng)容量為40 000 m3。

2.2 系統(tǒng)布置

將大壩料系統(tǒng)平面布置與拌和系統(tǒng)設(shè)計(jì)共同考慮，兩個(gè)系統(tǒng)平面布置組成一個(gè)長(zhǎng)方形。大壩料系統(tǒng)按照膠帶機(jī)走向基本形狀為“一二四”布置，隨著預(yù)篩、主篩的骨料篩選分配逐漸加大占地規(guī)模(圖1)。

2.3 系統(tǒng)工藝

大壩料加工系統(tǒng)主要有破碎系統(tǒng)、篩分系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)等。系統(tǒng)工藝見(jiàn)阿特巴拉C1-A標(biāo)大壩料加工系統(tǒng)工藝流程圖(圖2)。

2.4 系統(tǒng)創(chuàng)新

取消了大壩料成品料場(chǎng)，將大壩級(jí)配料場(chǎng)改為成品料場(chǎng)，由篩分車(chē)間分級(jí)出粒徑50～100 mm、20～50 mm、5～20 mm以及<5 mm四種級(jí)配料后經(jīng)篩分車(chē)間的下料斗分料后在膠帶機(jī)上混合后直接形成大壩料中的各種成品料。

以往反濾料系統(tǒng)在級(jí)配料倉(cāng)混合后還需安排專(zhuān)門(mén)的挖機(jī)、裝載機(jī)等設(shè)備進(jìn)行二次拌制，該系統(tǒng)不僅優(yōu)化取消了級(jí)配料場(chǎng)及混合拌制工藝，而且進(jìn)一步優(yōu)化了級(jí)配均勻拌制程序，在成品料堆裝車(chē)部位直接兼顧了大小不均的骨料人為有選擇性的裝車(chē)，簡(jiǎn)化了成品料再次均勻拌制的程序,優(yōu)化了大量機(jī)械設(shè)備。

3 系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及采取的解決方案

按照合同規(guī)定，系統(tǒng)只負(fù)責(zé)大壩料篦子篩以下、成品料堆以前的生產(chǎn)工作。毛料運(yùn)輸、質(zhì)量驗(yàn)收、成品料計(jì)量等工作均由第三方負(fù)責(zé)。因此，毛料的質(zhì)量以及供應(yīng)強(qiáng)度、沖洗篩分用水供應(yīng)、質(zhì)量過(guò)程控制、轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備管理維護(hù)、成品料計(jì)量等問(wèn)題在運(yùn)行實(shí)踐中逐漸凸顯。

圖1 上阿特巴拉C1-A大壩料系統(tǒng)平面布置圖

圖2 上阿特巴拉C1-A大壩料系統(tǒng)工藝流程圖

3.1 毛料質(zhì)量及強(qiáng)度問(wèn)題

按照合同要求，大壩反濾料系統(tǒng)只負(fù)責(zé)骨料的篩分、從毛料中篩選出符合要求的級(jí)配料用于大壩填筑,而毛料的開(kāi)采運(yùn)輸則由其他單位負(fù)責(zé)實(shí)施。根據(jù)工程所處特殊的外部條件，毛料的開(kāi)采、運(yùn)輸分別由2～3家不同的當(dāng)?shù)胤职掏瓿?，甲方在合同簽訂時(shí)未在毛料開(kāi)采質(zhì)量及運(yùn)輸強(qiáng)度上進(jìn)行細(xì)化要求，而是采用比較籠統(tǒng)、單一的開(kāi)挖方量和運(yùn)輸車(chē)次計(jì)量的管理模式，由此而導(dǎo)致毛料在開(kāi)挖時(shí)開(kāi)挖單位質(zhì)量意識(shí)淡薄，為追逐開(kāi)挖、運(yùn)輸工程量，致使覆蓋層清理不到位，大量含泥、結(jié)塊、板結(jié)料以及未清理干凈的樹(shù)根、雜石等異物、質(zhì)量低下的毛料被裝車(chē)運(yùn)往大壩料系統(tǒng)，直接造成系統(tǒng)在生產(chǎn)初期經(jīng)常出現(xiàn)樹(shù)根、塊石堵塞篦子篩，含泥毛料堵塞給料機(jī)、膠帶機(jī)的事故。而進(jìn)入系統(tǒng)的毛料由于含泥等原因?qū)е? a、3 b料塑性指標(biāo)超標(biāo)，大量含有輕物質(zhì)、板結(jié)料的毛料導(dǎo)致骨料洛杉磯磨損率不合格。

為解決毛料質(zhì)量問(wèn)題，業(yè)主調(diào)整了開(kāi)挖運(yùn)輸合同，要求開(kāi)挖單位指派專(zhuān)人24 h在料場(chǎng)作業(yè)面值班，將覆蓋層剝離干凈，開(kāi)挖裝車(chē)時(shí)嚴(yán)格控制毛料質(zhì)量，以減少不合格毛料進(jìn)廠(chǎng)；同時(shí)加強(qiáng)地勘力度，在啟用某一料場(chǎng)前充分進(jìn)行取樣試驗(yàn)，在取得完善的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后再投入使用。

3.2 毛料級(jí)配對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)能的影響

系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)能為410 t/h，其中3 a(0.075～5 mm)料為118 t/h，3 b(2～20 mm)料為92 t/h，4b(5～100 mm)料為156 t/h，5(粒徑20～100 mm)區(qū)料為44 t/h。毛料中某種級(jí)配料出現(xiàn)極端的情況將對(duì)產(chǎn)能造成很大的影響，尤其突出的是3 a料。比如，在生產(chǎn)RU-10#料場(chǎng)毛料時(shí)，粒徑5 mm以下的骨料占到了整個(gè)毛料總量的約80%，而粒徑0.5 mm以下的毛料占總量粒徑5 mm以下的約65%。根據(jù)當(dāng)時(shí)對(duì)試生產(chǎn)的3 a 料進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在正常生產(chǎn)時(shí)，由于細(xì)顆粒含量占的百分率太大而導(dǎo)致系統(tǒng)處理達(dá)到極限，3 a料極易發(fā)生跌出包絡(luò)線(xiàn)外的質(zhì)量事故。同時(shí)，為確保洗砂機(jī)等設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)嚴(yán)格控制產(chǎn)能，將410 t/h的產(chǎn)能降低至150 t/h左右，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)能造成了極大的浪費(fèi)。

而其它級(jí)配在對(duì)粒徑5 mm以上的骨料進(jìn)行處理時(shí)相對(duì)容易，不論粒徑5～100 mm的毛料內(nèi)級(jí)配如何變化，都能通過(guò)主篩下料斗組合將骨料適當(dāng)分配到3 b(粒徑5～20 mm)料，4 b(粒徑5～100 mm)料，5(粒徑20～100 mm)區(qū)料中，對(duì)系統(tǒng)的產(chǎn)能影響不大。

3.3 供水系統(tǒng)對(duì)質(zhì)量的影響

上阿特巴拉大壩反濾料系統(tǒng)設(shè)計(jì)供水能力為500 t/h，主要由甲方5 000 m3水池供水，而5 000 m3水池供應(yīng)單位較多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，迫切需要將廢水回收循環(huán)利用。經(jīng)計(jì)算后，興建了三級(jí)沉淀池并用設(shè)備定期清淤。生產(chǎn)過(guò)程表明，廢水循環(huán)利用必須嚴(yán)格控制懸浮物含量，定期清淤(根據(jù)產(chǎn)量，半個(gè)月左右清淤一次)，一旦清水池出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象時(shí)必須及時(shí)換水，否則將成為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中阿太保液塑限超標(biāo)質(zhì)量事故的主要誘因，而3 b料物料因粒徑較小受到的影響最大。同時(shí)，富含懸浮物的循環(huán)水蒸發(fā)后留在骨料表面的泥漿等雜質(zhì)呈現(xiàn)出泛黃的情況，嚴(yán)重影響其觀感，尤其是在3 b料堆中出現(xiàn)了粒徑為小粒徑物料板結(jié)現(xiàn)象，對(duì)監(jiān)理工程師進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收有著很不利的負(fù)面影響。

3.4 3 a料中的超細(xì)料對(duì)質(zhì)量的影響

系統(tǒng)運(yùn)行后在綜合研究砂礫石料源情況時(shí)發(fā)現(xiàn)：毛料中粒徑為0～5 mm砂料中粒徑<0.5 mm的顆粒含量平均達(dá)63%(其中最好的RU2-QG，為59.1%，最差的RU1-QG為69.4%),屬于典型的毛料級(jí)配極端不均。若按照傳統(tǒng)的篩分工藝施工，無(wú)法滿(mǎn)足工程師要求的3 a反濾料級(jí)配要求(表4)。

表4 合格的3 a料級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)表

為確保3 a料質(zhì)量，我們通過(guò)調(diào)整螺旋洗砂機(jī)溢流水位及加大沖洗水量、增加直線(xiàn)脫水篩并輔以沖洗水、控制來(lái)料量等方法，適當(dāng)降低了系統(tǒng)產(chǎn)量，對(duì)螺旋洗砂機(jī)出來(lái)的砂再次檢查篩分、沖洗，有效降低了3 a反濾料中粒徑<0.5 mm的細(xì)顆粒含量，將細(xì)砂含量從65%降低到35%～40%。通過(guò)約40 000 m3的生產(chǎn)試驗(yàn)，取樣70組，合格率為100%，其級(jí)配曲線(xiàn)見(jiàn)圖3。

說(shuō)明：圖中兩條粗實(shí)線(xiàn)為合同要求的上下包絡(luò)線(xiàn)，其他為取樣級(jí)配線(xiàn)。圖3 3 a料級(jí)配曲線(xiàn)圖

3.5 骨料中的含泥對(duì)3 b料阿太保液塑限質(zhì)量的影響

受毛料及篩分用水質(zhì)量的影響，3 b料在生產(chǎn)至編號(hào)36#堆時(shí)出現(xiàn)了塑性指標(biāo)超標(biāo)現(xiàn)象。技術(shù)要求3 b料為無(wú)塑性材料，但毛料中含泥塊現(xiàn)象突出時(shí)系統(tǒng)無(wú)法將其完全沖洗干凈。大塊泥塊在主篩、預(yù)篩篩分后被抖動(dòng)、沖洗成小塊按照粒徑大小進(jìn)入各種成品料中(粒徑5～100 mm)，抖散的小顆粒(粒徑<5 mm)則通過(guò)洗砂機(jī)進(jìn)入3 a料中。由于4 b、5區(qū)料中泥塊含量較少，對(duì)塑性指標(biāo)影響不大。而3 a料生產(chǎn)時(shí)由于增加了細(xì)砂處理工藝，在處理超量小顆粒時(shí)也一并基本解決了含泥問(wèn)題。但在主篩通過(guò)分料斗混料后直接上成品料倉(cāng)的3 b料受到的影響最大。由于3 b料粒徑為2～20 mm的級(jí)配料，破碎后的泥塊含量最大，同時(shí)，3 b料含水遠(yuǎn)大于4 b、5區(qū)料，泥塊在潮濕的3 b料中繼續(xù)溶解形成泥水污染3 b料，最終導(dǎo)致3 b料塑性超標(biāo)，外在效果即為骨料泛黃，結(jié)塊板結(jié)嚴(yán)重。

在毛料開(kāi)挖時(shí)遇到泥夾層或覆蓋層未剝離干凈而導(dǎo)致含泥量過(guò)大時(shí)，為解決3 b料塑性超標(biāo)的問(wèn)題，我們從以下幾個(gè)方面著手：(1)在受料平臺(tái)安排專(zhuān)人嚴(yán)格控制毛料質(zhì)量，杜絕含泥量大，尤其是有團(tuán)塊狀泥的毛料進(jìn)場(chǎng)；(2)在主篩第三層(粒徑5～20 mm)增加沖洗水管路并在管路上增設(shè)一臺(tái)管道泵用以提高沖洗水壓，盡可能多將泥塊分化瓦解預(yù)留到生產(chǎn)3 a料的洗砂機(jī)和沖洗篩解決；(3)加強(qiáng)水源控制，對(duì)三級(jí)沉淀池按期進(jìn)行清淤作業(yè)，并視情況更換使用清水；(4)每班生產(chǎn)，每班倒運(yùn)，減少3 b料機(jī)頭下的物料堆存，在生產(chǎn)時(shí)加強(qiáng)骨料的質(zhì)量檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量隱患，立即停機(jī)，將有質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的物料倒運(yùn)清除后再生產(chǎn)；(5)3 b料進(jìn)入料堆前增加一套檢查篩，鋪設(shè)沖洗水管路，再次對(duì)骨料中的夾泥進(jìn)行沖洗。通過(guò)采取以上一系列措施，最終獲得塑性值基本為0的合格骨料。

3.6 料場(chǎng)管理及產(chǎn)品計(jì)量

根據(jù)合同要求，成品骨料生產(chǎn)出來(lái)后，需要從機(jī)頭倒運(yùn)至半成品料場(chǎng)形成5 000～10 000 m3左右的料堆進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。而這些料場(chǎng)分散在工地方圓數(shù)公里內(nèi)，管理難度很大。工程之初，經(jīng)常出現(xiàn)棄渣、其它物料混合污染的情況。為防止此類(lèi)事故的發(fā)生，骨料在轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)盡可能實(shí)行4種料均勻集中倒運(yùn)，設(shè)置專(zhuān)人在裝車(chē)部位、料場(chǎng)接收部位負(fù)責(zé)監(jiān)督指揮，防止裝錯(cuò)料、卸錯(cuò)料的情況出現(xiàn)。每一堆物料在完成暫存堆放后設(shè)立標(biāo)志牌，注明物料類(lèi)型、編號(hào)、方量、試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果等信息，既方便料場(chǎng)管理、使用，又能及時(shí)掌握物料庫(kù)存、去向信息，方便質(zhì)量管理及追溯。在計(jì)量時(shí)，采用第三方測(cè)量收方的方式，每堆存一堆物料及時(shí)進(jìn)行測(cè)量，相對(duì)于記車(chē)數(shù)的方式可以避免錯(cuò)記、漏記，相對(duì)公正合理。

4 結(jié) 語(yǔ)

蘇丹上阿特巴拉水利樞紐工程C1-A大壩料反濾料系統(tǒng)在建安期成功優(yōu)化了級(jí)配料場(chǎng)，精簡(jiǎn)優(yōu)化了工藝流程；在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及潛在風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)監(jiān)控料源質(zhì)量、注重過(guò)程控制、進(jìn)行工藝改造、保證水質(zhì)、暫存料場(chǎng)科學(xué)管理等一系列措施，使通過(guò)該系統(tǒng)生產(chǎn)的3 a、3 b、4 b、5區(qū)料約120余萬(wàn)t合格率達(dá)100%，對(duì)今后的大壩反濾料系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行管理具有一定的參考價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介:

陳鏡先(1981-)，男，四川井研人，項(xiàng)目副經(jīng)理，工程師，學(xué)士，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作;李亞麗(1980-)，女，黑龍江虎林人，工程師，學(xué)士，從事砂石加工和混凝土拌和系統(tǒng)的施工技術(shù)及運(yùn)行管理工作.