国内在建大型水电站人工砂石系统及混凝土拌和系统设备管理模式简介
2007-01-15 00:00
1 人工砂石系统设备
1.1工艺流程
目前国内水电站工程人工砂石骨料加工系统中，生产工艺流程有二个破碎段加制砂、三个破碎段加制砂，并设置二次筛分、三次筛分、四次筛分、骨料洗泥、骨料整形等。
根据系统的生产能力、料源岩性、产品细度、混凝土级配、成品料质量要求，确保系统运行可靠、技术先进、经济合理和主要设备的先进性及其匹配，经过技术经济比较，确定系统生产工艺流程。
1.2设备选型
各种破碎设备、制砂设备适用料源、优缺点等设备选型问题，详见表1。
实例一：三峡工程下岸溪砂石加工系统是三峡大坝和厂房主体工程混凝土浇筑所需成品砂和部分石料的主要基地，岩石岩性为斑状花岗岩，伴有少量辉绿岩晶脉分布。岩石抗压强度高，磨蚀指数大。按照施工组织设计，该系统按2000年高峰月混凝土浇筑所需55.6万m3人工砂和12.9万m3碎石设计粗碎、中碎、细碎、超细碎、棒磨车间处理规模分别为2400、1180、1020、1440、200t/h，并以生产四级预冷混凝土骨料为主。该系统选用的MK-II-50-65、HP-500ST、B9100破碎设备，系国内首次使用。
实例二：溪洛渡水电站中心场人工砂石系统为导流洞、泄洪洞、地下厂房系统及其他施工设施提供280万m3混凝土及喷射混凝土所需的骨料, 料源为导流洞洞挖玄武岩，抗压强度为219～293MPa。系统设计毛料处理能力为850t/h，成品料生产能力为700 t/h，其中人工砂生产能力为240t/h，其细度模数为2.6±0.2),石粉含量10～15%，表面含水率6%。
1.3有关问题
（1）石粉回收方法：待自然沉淀并干化，挖取石粉掺入砂中；负压吸水，加快沉淀池石粉干化；螺旋机和高频振动脱水筛。
（2）RCC碾压混凝土大坝对成品砂的要求
由于RCC碾压混凝土要求石粉含量高达17±2%。如果利用湿法工艺生产，成品砂质量较好，但存在细砂和成品砂流失的现象，且回收效果不佳，成品砂中石粉含量偏低；如果利用干法工艺生产，成品砂中石粉含量满足要求，但成品砂级配不太理想（中间级配偏低）。
（3）玄武岩轧制人工砂的细度模数偏高且石粉含量不够，特别是石粉含量过低，对混凝土和易性及性能带来很大的影响，在系统设计和设备配置时除应充分考虑石粉回收装置的选用外，还应加大对产砂设备提高石粉含量的技术研究。
2 混凝土拌和系统设备
2.1 搅拌楼（站）
目前国内在建水电站使用的混凝土搅拌楼（站）有自落式、强制式两种型式，其生产率（m3/h）主参数系列有：30，45，50，60，75，90，120，150，180，240，270，320，360。搅拌机有双锥倾翻自落式、反转出料自落式、双卧轴强制式、单卧轴强制式和行星式等型式，其公称容量（L）系列有：750，1000，1500，2000，3000，4500，6000，7500。国产搅拌楼（站）技术成熟，能够满足水电站工程拌制常态砼、预冷砼和RCC碾压砼的需要。
为应对近几年水电站碾压混凝土大坝快速浇筑的需要，拌制碾压混凝土的周期自落式或强制式搅拌设备，尤其是强制式混凝土搅拌楼（站）的市场份额正在日益增大。国内生产的连续式混凝土搅拌设备已在一些中型水电站工程投入使用，但尚不能完全满足有温控预冷要求的高强度碾压混凝土生产的需要。
目前国产搅拌楼最新技术现状为：搅拌楼钢结构主节点采用销轴连接（缩短安装工期），控制系统采用双机双控热备份三屏显示技术（提高了微机控制系统的可靠性）；远程控制、诊断、排除故障等新技术。主要外配套件，如主要控制和执行元器件选用成熟可靠且性价比高的世界知名厂家生产的产品，公称容量大于3m3的搅拌主机（双卧轴强制式和双锥倾翻自落式），一般采用原装进口产品（尚未国产化）。
三峡工程第二阶段布置在不同高程上的五大混凝土拌和系统，常态常温混凝土总生产能力为2360 m3/h，预冷混凝土总生产能力为1870 m3/h（见表4）。拌制的混凝土主要通过6条供料线直接输送到6台塔（顶）带机进行布料入仓；这种新型工厂化流水线生产模式，一反过去单罐浇筑的传统的作业方式，使混凝土的高速度连续浇筑得以实现，从而极大的提高了生产率，同时也保证了三峡工程的质量和工期。1999年至2001年连续三年年浇筑量均在400万m3以上（2000年创造了混凝土年浇筑强度548万m3、月浇筑强度55.3万m3的世界最高纪录）。1999年至2004年三峡工程共浇筑混凝土2055万m3。
3 大型水电站砂石系统、拌和系统设备采购模式
3.1破碎设备采购模式
人工砂石系统设备一般由承包商采购，但破碎设备尤其是向水电站主体工程供应砂石骨料的砂石系统进口破碎设备（包括石粉回收装置），也有业主采购的。
国产破碎设备生产厂家较多，如洛阳大华、贵阳成智、上海山宝等，国外厂家主要有：美国nordberg、Astec、芬兰metso、瑞典svedala、sandvik、日本kobelco等。
3.1.1承包商自行采购
承包商选择最优进口破碎设备进行砂石系统工程投标，中标后，由承包商按照工程投标阶段承诺进行设备采购。业主可以垫资或支付预付款的形式给予承包商资金支持。
例如：云南小湾水电站，瀑布沟水电站，三峡工程砂石系统增容期，溪洛渡水电站筹建期砂石系统。
优点：承包商对自己采购设备负责，业主协调工作少。
缺点：承包商在工程中标后为了尽可能减少新设备的投入，往往对砂石系统设备进行“优化”：以旧代新，以小代大，降低了设备的配置，不利于工程保障。
3.1.2 业主采购主要进口破碎设备
在关键设备由业主采用国际招标方式采购的条件下，承包商利用该设备带方案对砂石系统进行工程投标，负责系统设计、建安及运行。开标后，业主自行采购进口设备交由承包商安装，并在工程完工时，承包商按投标承诺对该设备进行残值回购。
例如：广西龙滩水电站，云南景洪水电站，重庆彭水水电站。
优点：业主能够有效控制设备的采购，避免上述的以旧代新，以小代大。
缺点：在设备采购、安装、调试和运行期间，业主承担了供货责任，并由此需要投入较多精力协调设备厂家、承包商的关系。
3.2拌和系统设备采购模式
目前国内在建水电站使用的搅拌主机公称容量大于或等于3m3的混凝土搅拌楼（站），一般由项目业主采购交承包商安装运行管理，且在工程期末由承包商按残值回购。其中，公称容量大于3m3的搅拌主机（双卧轴强制式和双锥倾翻自落式），因目前国内尚不能制造，故一般采用进口产品；搅拌机公称容积小于3m3的搅拌楼（站），一般由承包商自购（项目业主予以资金支持）。
目前，国内混凝土拌和楼生产企业主要有：郑州水工混凝土机械有限公司、郑州三和水工机械有限公司、国电机械设计研究所、陕西建设机械有限公司等，国外生产厂家主要有日本IHI、德国BHS、意大利CIFA、意大利SICOMA、美国JOHNSON-ROSS等。
4 砂石系统、拌和系统管理模式
（1）由业主委托设计单位编制砂石系统、混凝土拌和系统招标文件，承包商带方案投标的总承包方式，负责地勘、设计、设备采购、建安及运行管理。
优点：业主承担的系统建设与运营责任小，协调工作较少。设备购置费、折旧费等费用摊入成品砂石料单价或混凝土单价中，设备残值归承包人所有。工程结束业主不背负设备仓储保管、资产处置的压力。
缺点：由于业主对设备采购、系统建安介入少，可能出现因承包商财务问题而造成设备订货不及时，到货拖延，或承包商未按投标承诺购置、配置招标文件所要求的设备等情况，降低了工程保障，故存在一定的工程风险。
（2）业主提供主要设备（如进口破碎设备、大型搅拌楼），系统其他设备由承包商配置，承包商负责系统设备安装、调试、运行和维护，并于工程结束后按照投标文件承诺回购业主设备。
优点：由于主要设备系业主自行采购，设备订货的及时性、设备性能等在业主的可控范围内，有利于提高系统的可靠性。
缺点：业主承担因主供设备而带来的系统建设和运营的合同责任较大，且实际运作过程中涉及设备厂家、安装单位间的协调工作较多。
5 结论及建议
目前水电站工程砂石料加工系统常用的生产工艺和设备选型配置已较成熟，但制砂工艺，如玄武岩制砂，RCC砂的石粉回收，有待进一步研究、探索。
为了防止承包商对系统设备以旧代新，以小代大等不按投标承诺购置、配置招标文件所要求的设备的行为，业主或监理应适度参与由承包商承担的设备采购工作，并利用业主在信誉、资金方面的优势，协助承包商就设备选型、价格、售后服务等问题与设备厂家进行合同谈判。业主以垫资或支付预付款的形式向承包商提供资金支持，以保证主要设备及时订货、供货。
公开、公平、公正的选择一支具有较强的水电站砂石拌和系统建设的专业队伍中标进场，以利于业主、监理单位后续砂石拌和系统建安及运行管理。
（本文图片、表格有略，详情请见《建设机械技术与管理》杂志2006年第11期）
（中国混凝土与水泥制品网 转载请注明出处）
1.1工艺流程
目前国内水电站工程人工砂石骨料加工系统中，生产工艺流程有二个破碎段加制砂、三个破碎段加制砂，并设置二次筛分、三次筛分、四次筛分、骨料洗泥、骨料整形等。
根据系统的生产能力、料源岩性、产品细度、混凝土级配、成品料质量要求，确保系统运行可靠、技术先进、经济合理和主要设备的先进性及其匹配，经过技术经济比较，确定系统生产工艺流程。
1.2设备选型
各种破碎设备、制砂设备适用料源、优缺点等设备选型问题，详见表1。
实例一：三峡工程下岸溪砂石加工系统是三峡大坝和厂房主体工程混凝土浇筑所需成品砂和部分石料的主要基地，岩石岩性为斑状花岗岩，伴有少量辉绿岩晶脉分布。岩石抗压强度高，磨蚀指数大。按照施工组织设计，该系统按2000年高峰月混凝土浇筑所需55.6万m3人工砂和12.9万m3碎石设计粗碎、中碎、细碎、超细碎、棒磨车间处理规模分别为2400、1180、1020、1440、200t/h，并以生产四级预冷混凝土骨料为主。该系统选用的MK-II-50-65、HP-500ST、B9100破碎设备，系国内首次使用。
实例二：溪洛渡水电站中心场人工砂石系统为导流洞、泄洪洞、地下厂房系统及其他施工设施提供280万m3混凝土及喷射混凝土所需的骨料, 料源为导流洞洞挖玄武岩，抗压强度为219～293MPa。系统设计毛料处理能力为850t/h，成品料生产能力为700 t/h，其中人工砂生产能力为240t/h，其细度模数为2.6±0.2),石粉含量10～15%，表面含水率6%。
1.3有关问题
（1）石粉回收方法：待自然沉淀并干化，挖取石粉掺入砂中；负压吸水，加快沉淀池石粉干化；螺旋机和高频振动脱水筛。
（2）RCC碾压混凝土大坝对成品砂的要求
由于RCC碾压混凝土要求石粉含量高达17±2%。如果利用湿法工艺生产，成品砂质量较好，但存在细砂和成品砂流失的现象，且回收效果不佳，成品砂中石粉含量偏低；如果利用干法工艺生产，成品砂中石粉含量满足要求，但成品砂级配不太理想（中间级配偏低）。
（3）玄武岩轧制人工砂的细度模数偏高且石粉含量不够，特别是石粉含量过低，对混凝土和易性及性能带来很大的影响，在系统设计和设备配置时除应充分考虑石粉回收装置的选用外，还应加大对产砂设备提高石粉含量的技术研究。
2 混凝土拌和系统设备
2.1 搅拌楼（站）
目前国内在建水电站使用的混凝土搅拌楼（站）有自落式、强制式两种型式，其生产率（m3/h）主参数系列有：30，45，50，60，75，90，120，150，180，240，270，320，360。搅拌机有双锥倾翻自落式、反转出料自落式、双卧轴强制式、单卧轴强制式和行星式等型式，其公称容量（L）系列有：750，1000，1500，2000，3000，4500，6000，7500。国产搅拌楼（站）技术成熟，能够满足水电站工程拌制常态砼、预冷砼和RCC碾压砼的需要。
为应对近几年水电站碾压混凝土大坝快速浇筑的需要，拌制碾压混凝土的周期自落式或强制式搅拌设备，尤其是强制式混凝土搅拌楼（站）的市场份额正在日益增大。国内生产的连续式混凝土搅拌设备已在一些中型水电站工程投入使用，但尚不能完全满足有温控预冷要求的高强度碾压混凝土生产的需要。
目前国产搅拌楼最新技术现状为：搅拌楼钢结构主节点采用销轴连接（缩短安装工期），控制系统采用双机双控热备份三屏显示技术（提高了微机控制系统的可靠性）；远程控制、诊断、排除故障等新技术。主要外配套件，如主要控制和执行元器件选用成熟可靠且性价比高的世界知名厂家生产的产品，公称容量大于3m3的搅拌主机（双卧轴强制式和双锥倾翻自落式），一般采用原装进口产品（尚未国产化）。
三峡工程第二阶段布置在不同高程上的五大混凝土拌和系统，常态常温混凝土总生产能力为2360 m3/h，预冷混凝土总生产能力为1870 m3/h（见表4）。拌制的混凝土主要通过6条供料线直接输送到6台塔（顶）带机进行布料入仓；这种新型工厂化流水线生产模式，一反过去单罐浇筑的传统的作业方式，使混凝土的高速度连续浇筑得以实现，从而极大的提高了生产率，同时也保证了三峡工程的质量和工期。1999年至2001年连续三年年浇筑量均在400万m3以上（2000年创造了混凝土年浇筑强度548万m3、月浇筑强度55.3万m3的世界最高纪录）。1999年至2004年三峡工程共浇筑混凝土2055万m3。
3 大型水电站砂石系统、拌和系统设备采购模式
3.1破碎设备采购模式
人工砂石系统设备一般由承包商采购，但破碎设备尤其是向水电站主体工程供应砂石骨料的砂石系统进口破碎设备（包括石粉回收装置），也有业主采购的。
国产破碎设备生产厂家较多，如洛阳大华、贵阳成智、上海山宝等，国外厂家主要有：美国nordberg、Astec、芬兰metso、瑞典svedala、sandvik、日本kobelco等。
3.1.1承包商自行采购
承包商选择最优进口破碎设备进行砂石系统工程投标，中标后，由承包商按照工程投标阶段承诺进行设备采购。业主可以垫资或支付预付款的形式给予承包商资金支持。
例如：云南小湾水电站，瀑布沟水电站，三峡工程砂石系统增容期，溪洛渡水电站筹建期砂石系统。
优点：承包商对自己采购设备负责，业主协调工作少。
缺点：承包商在工程中标后为了尽可能减少新设备的投入，往往对砂石系统设备进行“优化”：以旧代新，以小代大，降低了设备的配置，不利于工程保障。
3.1.2 业主采购主要进口破碎设备
在关键设备由业主采用国际招标方式采购的条件下，承包商利用该设备带方案对砂石系统进行工程投标，负责系统设计、建安及运行。开标后，业主自行采购进口设备交由承包商安装，并在工程完工时，承包商按投标承诺对该设备进行残值回购。
例如：广西龙滩水电站，云南景洪水电站，重庆彭水水电站。
优点：业主能够有效控制设备的采购，避免上述的以旧代新，以小代大。
缺点：在设备采购、安装、调试和运行期间，业主承担了供货责任，并由此需要投入较多精力协调设备厂家、承包商的关系。
3.2拌和系统设备采购模式
目前国内在建水电站使用的搅拌主机公称容量大于或等于3m3的混凝土搅拌楼（站），一般由项目业主采购交承包商安装运行管理，且在工程期末由承包商按残值回购。其中，公称容量大于3m3的搅拌主机（双卧轴强制式和双锥倾翻自落式），因目前国内尚不能制造，故一般采用进口产品；搅拌机公称容积小于3m3的搅拌楼（站），一般由承包商自购（项目业主予以资金支持）。
目前，国内混凝土拌和楼生产企业主要有：郑州水工混凝土机械有限公司、郑州三和水工机械有限公司、国电机械设计研究所、陕西建设机械有限公司等，国外生产厂家主要有日本IHI、德国BHS、意大利CIFA、意大利SICOMA、美国JOHNSON-ROSS等。
4 砂石系统、拌和系统管理模式
（1）由业主委托设计单位编制砂石系统、混凝土拌和系统招标文件，承包商带方案投标的总承包方式，负责地勘、设计、设备采购、建安及运行管理。
优点：业主承担的系统建设与运营责任小，协调工作较少。设备购置费、折旧费等费用摊入成品砂石料单价或混凝土单价中，设备残值归承包人所有。工程结束业主不背负设备仓储保管、资产处置的压力。
缺点：由于业主对设备采购、系统建安介入少，可能出现因承包商财务问题而造成设备订货不及时，到货拖延，或承包商未按投标承诺购置、配置招标文件所要求的设备等情况，降低了工程保障，故存在一定的工程风险。
（2）业主提供主要设备（如进口破碎设备、大型搅拌楼），系统其他设备由承包商配置，承包商负责系统设备安装、调试、运行和维护，并于工程结束后按照投标文件承诺回购业主设备。
优点：由于主要设备系业主自行采购，设备订货的及时性、设备性能等在业主的可控范围内，有利于提高系统的可靠性。
缺点：业主承担因主供设备而带来的系统建设和运营的合同责任较大，且实际运作过程中涉及设备厂家、安装单位间的协调工作较多。
5 结论及建议
目前水电站工程砂石料加工系统常用的生产工艺和设备选型配置已较成熟，但制砂工艺，如玄武岩制砂，RCC砂的石粉回收，有待进一步研究、探索。
为了防止承包商对系统设备以旧代新，以小代大等不按投标承诺购置、配置招标文件所要求的设备的行为，业主或监理应适度参与由承包商承担的设备采购工作，并利用业主在信誉、资金方面的优势，协助承包商就设备选型、价格、售后服务等问题与设备厂家进行合同谈判。业主以垫资或支付预付款的形式向承包商提供资金支持，以保证主要设备及时订货、供货。
公开、公平、公正的选择一支具有较强的水电站砂石拌和系统建设的专业队伍中标进场，以利于业主、监理单位后续砂石拌和系统建安及运行管理。
（本文图片、表格有略，详情请见《建设机械技术与管理》杂志2006年第11期）
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投稿：news@ccement.com
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