直孔水电站低温季节砂石集料的生产

摘要：直孔水电站地处海拔3800m的高寒缺氧的西藏地区，施工中在低温季节混凝土集料生产困难。依靠多年在西藏地区的施工经验，结合直孔地区的气候特点，采用暖棚、防滑、翻晒及调整筛分冲洗参数等措施在低温季节进行混凝土集料生产，创造了高寒缺氧地区低温季节进行集料生产的先例。　

关键字：直孔水电站；高寒缺氧地区；集料生产；混凝土

1 　工程气候条件

    直孔水电站工程砂石集料生产系统属CI标临建工程，承担CI标31.5万m³混凝土浇筑所需集料的生产，混凝土施工从2004年3月开始至2005年底基本结束。按招标文件要求，该标段砂石料生产系统除供应本标工程混凝土砂石集料外，另需为CII标提供19万t反滤料(由反滤系统生产)和10.85万t混凝土砂石集料。

    该工程砂石筛分系统建于CI标砂石料场内，位于拉萨河直孔水电站坝体上游左侧距坝址约1 km,每年夏季气候湿润、温和，降雨丰沛，冬季寒冷，气温较低。每年1、2、3月中旬和11月中旬、12月份(共4个月)为负温，此时进行砂石料开采及加工生产难度较大，成本较高，故一般情况下在负温季节不进行集料生产。

2 　砂石集料生产系统特点

2.1　系统简介

    直孔水电站混凝土集料筛分系统于2003年5月10日开始施工，9月20日全部完工，整个施工工期130d，整个系统由初筛分、筛分冲洗、成品集料转运三个子系统构成，系统于2003年9月22日至2003年9月30日进行试生产，经取样试验系统生产的成品集料符合行业质量标准，满足直孔电站混凝土集料要求。系统处理能力按300t/h进行设计，后在施工过程中将皮带机运输速度由1.25m/s提高到1.6m/s，处理能力比原设计提高约10%，建成后的系统处理能力可达330t/h。

2.2　低温季节施工原因及施工特点

    直孔电站集料生产系统生产时段在原设计时只考虑了正温季节进行生产，负温季节不进行生产，但由于CII标土石坝填筑工期提前，原计划于2006年大量供应的反滤料(用混凝土成品集料按比例掺和)提前到2004年开始供应，导致了2004～2005年集料需用量远远超出筛分系统设计生产能力，为确保集料用量，需在2004年及2005年低温季节生产约10万m³集料。根据西藏直孔地区气候特点，除每年1、2两个月(严寒季节)不进行生产外，其余低温季节不停产。

    低温季节系统生产所面临的主要问题和常见故障主要为：(1)集料原料表面粘附泥砂冻结，很难冲洗干净；(2)系统钢结构发脆，受集料冲击易断裂；3)输送皮带表面粘附薄冰，易打滑，皮带受冻后变硬易断裂；(4)电动滚筒易超荷绝缘体被击穿损坏；(5)排水系统易堵，流水不畅；(6)储料仓料堆冻结,地弄内卸料口下料困难。

3 　低温季节集料生产措施及方法

3.1　原料控制措施

3.1.1　料场选择原则

    料场选用遵循了以下两条原则： (1)优先选用最近的料场以缩短运距，防止毛料在运输途中冻结；(2)使用水上料场，尽量避免进行水下开采,以防原料在运输生产过程中表面结冰，导致冲洗不净。　

3.1.2　原料开采及运输

    原料开采取料时，先将表层冻料清除，取用里层未冻料。在天然料场应对原料进行初筛分，将粒径大于80mm的超径石剔除，以减少原料对筛分系统钢结构的冲击力，降低钢结构受击断裂事故，初筛采用移动式简易蓖条筛隔筛。初筛后的原料呈松散状态，孔隙率大，如暴露在空气中时间过长易冻结，故堆存量不宜过多，一般是现产现用，当天备料当天用完,当天未用完的原料应进行覆盖保护，利用废旧材料搭设保温棚，防止原料被雨雪打湿冻结，当棚外气温延续低于-8℃时棚内应用煤炭(或架设碘钨灯具)取暖，以保证棚内温度为正温。原料运输时表面进行覆盖，运至筛分楼进料口时及时卸料，避免长时间等候。　

3.2　系统运行控制措施

3.2.1 　生产前准备工作

    在低温季节，系统运行前的准备工作显得尤其重要，是系统全天是否能够正常运行的关键。准备工作主要包括积雪(水或冰)清理、系统检查、人力运转皮带机等电动机具及系统预热等工作。每天上班的第一件工作是将系统元件上的积雪、积水及冰清除干净，尤其是皮带机皮带表面、电动滚筒、托辊、洗砂机及振动筛等传动部位的冰雪一定要彻底清理干净，以防起动时传动装置打滑。积雪清理完成后，用人力将每条皮带机运转1至2 圈，将水泵、洗砂机和振动筛传动装置正反向各转动几圈,直至感觉转动流畅时为止，以防止传动装置被“冻死”，造成在电力起动时无法起动而损坏电器设备和元件，引起系统故障。人力运转正常后，方可进行电力起动，生产前系统应空载运行一段时间，对系统各部位进行预热，使皮带机皮带由“硬脆”状态恢复其韧性，空载运行时间视气温情况而定，根据直孔电站筛分系统冬季运行经验，在外界气温为0～-5℃时，系统空载运行时间应不少于20min，在外界气温为-5～-8℃时，运行时间不于45min，在外界气温为-8～-12℃时，运行时间不少于90min,如外界气温低于-12℃，此时系统将无法保证正常生产，原料在进入筛分机前表面极易结块，无法冲洗干净且超逊径严重，满足不了混凝土集料的质量要求，故此时停止生产。

3.2.2 　生产过程中应注意的问题

    在生产过程中主要注意的问题是预防和及时迅速地处理皮带机打滑现象，以防皮带被集料“压死”，预防办法主要有两种: ( 1)在每条皮带机的驱动装置部位搭设暖棚，棚内用碘钨灯或其它暖具升温，棚内温度保持处于正温状态；( 2)在运行过程中用草把或青稞杆随时扫除皮带与滚筒接触面的附着水和冰雪，防止其表面结冰。当发生打滑现象时及时快速处理，处理办法主要有以下三种: ( 1)在打滑处洒干细砂或工业盐并辅以人力使其通过打滑面，通过后立即清除表面附冰或雪，防止下圈通过该处时再次打滑；(2)张紧皮带增加摩擦力；( 3)减少皮带上的带料量，降低皮带机负重。

3.2.3 　停产后应做的工作

    每天系统停产后，特别注意做好以下几个方面的工作，一是清理系统漏料，以防长时间冻结形成顽渣，尤其是皮带机、振动筛和洗砂机等主要设备上的积料和冰块应彻底清除，对传动部位等关健部位用干布擦干并覆盖；二是疏通排水沟和沉砂池，将其内的沉积物挖除，防止冻结；三是排除水管、泵内积水,防止积水在管内结冰造成管路堵塞；四是系好防风扣，防止大风吹翻皮带。

3.3　质量保证措施

    从直孔水电站混凝土集料生产系统低温季节集料生产试验资料看，在进料量、筛洗水压力及筛网品种均相同的条件下，负温季节生产的集料超逊径与正温季节生产的集料基本一致，符合质量要求，但出现含泥量超标且成品集料内夹有冰渣及冻块现象，针对此情况，在低温季节生产时对系统生产相关环节及有关参数进行了几项调整，一是降低进料量，将进料量由250～300t/h调整至200～250t/h，使筛面处理量减少，单位集料用水量相对增加；二是将筛面水压力由2kg/cm²增加至2.5kg/cm²，加大冲洗力；三是将筛面角度由12°调整为10°，延长集料在筛面跳动及冲洗时间，使集料表面附着物完全剥落。四是将塑胶筛网改为钢丝筛网，增大了筛网过水面积，降低了集料内含水量，以减少集料中夹冰和冻结现象。通过以上措施，集料质量得到了有效提高，超逊径、含泥量等参数均符合规范要求，满足直孔电站混凝土集料质量要求(见表1) ，但集料中仍夹有少量冰块及冻块现象。针对集料夹冰及冻块现象，也采取了二项应对措施，一是在低温季节生产的集料不直接用于冬季混凝土浇筑，只作为备料；二是在每年四月份将低温季节生产的集料进行翻晒，使集料内的夹冰和冻块融化并适量洒水冲洗后再进行使用。

4 　其他措施

    在气候特别寒冷的1～2月份，直孔水电站主要筛分系统(楼式筛分系统)停产后，又用一套鼠笼筛进行了集料生产试验，鼠笼筛上部搭设暖棚，使整个鼠笼筛处于暖棚内进行集料生产，试验结果表明，除大石含泥量超标外，其余集料均符合质量要求，但在集料堆放场贮存的集料表面30～50cm的集料全部冻结形成硬块，必须在暖季进行翻晒和洒水冲洗后方可使用。

5 　结　语

    直孔水电站在负温季节进行集料生产的成功探索，对类似工程具有很好的参考意义，在此经验上,类似工程在进行筛分系统设计时，延长集料生产时间，从而减小系统规模，降低临建费投入，但低温季节生产成本较高，从本工程的经验数据分析，比正温季节生产成本约提高20%，因此是否在低温季节进行生产，应作具体的经济比较，不可盲目采用。