南鑫
中国水利水电建设工程咨询西北有限公司 陕西西安 710061
摘要：乌东德水电站为Ⅰ等大（1）型工程，大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高270m。该电站是三峡集团的重点项目，目标是建造无缝大坝，所以对成品砂石骨料的质量要求特别高，尤其是人工成品砂，质量参数合格率控制范围较国家及行业标准规范更为严格。2016年4～8月，乌东德水电站施期砂石加工系统生产人工砂的相关质量检测结果表明，在满足设计产能及乌东德水电站《拱坝混凝土用细骨料技术要求及检验》（Q/CTG17-2015）的前提下，成品砂细度模数合格率仅为10.70%，无法达到工程建设需要及质量标准。对此采取了增加棒磨机的措施，增大棒磨机的产能，从而加大棒磨机对人工砂细度模数的调节能力，使大坝人工砂细度模数合格率达到了98.21%且增加了人工砂产量。为混凝土施工质量控制及建造无缝大坝创造了先决条件。
关键词：人工砂、细度模数、棒磨机、产量、合格率
1概述
乌东德水电站为Ⅰ等大（1）型工程，也是国家十三五规划的重点工程，是金沙江下游河段四个水电梯级中的最上游梯级。电站正常蓄水位975米，总装机容量1020万千瓦，大坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程988m，最大坝高270m。施期砂石加工系统主要担负电站大坝主体灰岩骨料785万t加工生产任务。
大坝人工骨料加工系统——施期砂石加工系统，位于坝址右岸下游约5.5km的阿巧沟下游平台，主要担负电站大坝主体灰岩骨料785万t加工生产任务。该电站是三峡集团的重点项目，也是国家十三五规划的重点工程，目标是建造无缝大坝，所以对成品砂石骨料的质量要求特别高，尤其是人工成品砂，质量参数合格率控制范围较国家及行业标准规范更为严格。
2.施工工艺及方法
施期砂石加工系统的成品砂生产主要由二筛车间、三筛车间、棒磨车间所产砂混合而成设计，设计产能223t/h。
二筛车间的砂是由两台反击破产生的细石屑组成，正常生产时二筛车间产砂量约为50～60t/h，约占总产砂量的23%。
三筛车间为主产砂区，主要配置了5台立轴式破碎机（日常运行3台或4台，另1或2台备用）。三筛车间产砂量约为110～170t/h（110为3台或四台产量，170为5台全开时产量），约占总产砂量的46%～53%。
棒磨车间主要用于调整砂的细度模数，棒磨机车间配置三台棒磨机，正常运行时开两台一台备用。每台产量约为24.5t/h，三台全开时产量约为73t/h，约占总产砂量的20%～30%。
棒磨和筛分冲洗尾水进入石粉回收车间，回收的石粉根据需要添加至成品砂中，经砂胶带送往成品砂堆场堆存。
3工程设计指标
《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144-2015）要求人工砂细度模数为2.4～2.8，乌东德水电站所使用《拱坝混凝土用细骨料技术要求及检验》（Q/CTG17-2015）要求人工砂细度模数为2.5～2.7。大坝人工砂细度模数合格率需达到90%。
4试运行情况
对2016年4～8月施期砂石系统人工砂试验检测数据进行统计分析（详见表4-1）累计检测人工砂样品187组，人工砂细度模数平均值2.94，合格率10.70%.
5原因分析
2016年10月，通过一个月的不定期随机取样检测，不断优化筛网孔径及不同孔径的筛网组合搭配（分别采用了筛网孔径2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm多种组合），通过取样检测数据分析，在保证二筛、三筛砂产能的前提下，二筛车间所产砂的细度模数在3.12～3.37之间，平均3.23。三筛车间所产砂的细度模数在3.10～3.23，平均3.17。二、三车间的砂细度模数相近，可调节空间已不大。
2016年10月7日～10月30日，对砂石系统进行了制砂专项调试规划。通过检测数据分析，在（二筛车间满载＋三筛车间4台立轴＋2台棒磨机）正常工况组合下，成品砂产能平均值221t/h基本满足合同要求，细度模数不满足合同及乌东德水电站《拱坝混凝土用细骨料技术要求及检验》（Q/CTG17-2015）标准。在（二筛车间满载＋三筛车间4台立轴＋3台棒磨机）工况组合下，成品砂产能平均值243t/h均满足合同要求，成品砂细度模数满足乌东德水电站《拱坝混凝土用细骨料技术要求及检验》（Q/CTG17-2015）标准要求的1组，合格率9.1%。其他工况均不满足要求。在现有的设备搭配组合下无法找到使人工砂产量及质量满足要求的前提下，为了避免对系统所生产的粗骨料产量及质量造成不利影响，二、三筛车间调节空间受限的情况下，对主要用于调节人工砂细度模数的棒磨车间进行分析，试验检测发现在三台棒磨机全开的情况下，其制砂占总量的比例只有27%（60 t/h）。根据制砂专项调试结果及模拟实验运算，人工砂细度模数在2.6±0.1（《拱坝混凝土用细骨料技术要求及检验》（Q/CTG17-2015）标准）时，棒磨机处理能力不足，棒磨机制砂比例低对成品砂的细度模数调节作用有限是成品砂细度模数超标的主要原因。同时发现石粉回掺环节存在石粉板结现象，造成石粉回掺不均匀，导致人工砂细度模数存在波动现象。
6采取措施：
6.1通过室内模拟实验分别将二筛车间产砂、三筛车间产砂、棒磨机产的砂取若干样品，在室内按不同工况下的各车间产砂比例进行混合后检测，找出能使成品砂达到乌东德水电站《拱坝混凝土用细骨料技术要求及检验》（Q/CTG17-2015）标准的比例。
6.2根据模拟工况计算及现场检测数据分析计算出，将棒磨车间制砂占总量的比例提升至35%左右，可使人工砂细度模数满足乌东德水电站《拱坝混凝土用细骨料技术要求及检验》（Q/CTG17-2015）标准要求，需增加2台棒磨制砂机。
6.3在石粉回收车间直线脱水筛下增加螺旋机，对结块石粉进行粉碎，石粉回掺皮带端头增加翻板，调节回掺量，使其均匀掺混。
6.4棒磨机安装后调试生产阶段的数据采集分析（详见表6.4-1）累计检测人工砂样品56组，人工砂细度模数平均值2.61，合格率98.21%。
通过上述措施的执行增大了棒磨机产能，极大程度上增加了棒磨机对成品砂的级配调节能力，使的人工砂细度模数合格率达到98.21%。
3.确定了4台棒磨机日常运行，1台备用的“四用一备”的最优运行。
六、结语
乌东德水电站大坝人工砂细度模数控制参数按照《拱坝混凝土用细骨料技术要求及检验》（Q/CTG17-2015）标准要求高于《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144-2015）要求，此次采用增加棒磨的措施增大棒磨机的产能，从而加大棒磨机对人工砂细度模数的调节能力，使得大坝人工砂细度模数合格率满足乌东德水电站质量标准要求，为混凝土施工质量控制及建造无缝大坝创造了先决条件。
论文作者:南鑫
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第31期
论文发表时间:2019/9/11
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