国产砂石设备在巴基斯坦高摩赞RCC大坝中的应用

国产砂石设备在巴基斯坦高摩赞RCC大坝中的应用
国产破碎机设备在国外工程中的应用
巴基斯坦高摩赞水利枢纽综合项目大坝工程位于巴基斯坦西北边疆省D.I.KHAN地区TANK 镇以西的高摩赞（GOMAL ZAM）河上，是以农业灌溉为主、兼顾防洪和发电的综合利用工程，由灌溉区和蓄水区两部分组成。

灌溉区由两千多公里长的渠道网组成。

蓄水发电区距渠首60km，蓄水大坝坝高约133m，为碾压混凝土重力曲线坝。

高摩赞水利枢纽综合项目大坝因地质原因由碾压混凝土拱坝变为碾压混凝土曲线重力坝，碾压混凝土由投标初的40万m3增加至60万m3。

由于工期较短，因而对砂石系统的处理能力要求较高。

大坝砼砂石骨料以人工砂石料为主，天然砂石骨料作补充。

砂石系统布置在离大坝上游2km处675m平台上，防洪等级按10年一遇，设计小时处理强度为600t。

1 国产破碎机设备的使用情况
碾压混凝土的骨料在混凝土单位容积中占很大比例，因此骨料的质量和成本是影响碾压混凝土单位造价的主要因数之一，而骨料的质量和
成本与骨料的生产设备有很大的关系。

碾压混凝土级配要求砂石加工系统有较强的级配调节能力，闭路循环加工尤其必要。

由于高摩赞碾压混凝土大坝粗骨料设计级配最大粒径仅为75mm，超径石的处理量较大。

高摩赞砂石骨料生产工艺设计新颖，通过分段闭路循环实现了级配的灵活调节，对砂石骨料生产设备也提出了相应较高的要求。

巴基斯坦高摩赞水利枢纽综合项目工程，是一个大型综合性的EPC项目，风险较大，因而工程的成本控制至关重要。

国内近几年砂石骨料破碎生产设备发展较快，且价格相对国外的同类产品价格要低很多，考虑到运行管理里的设备维修、设备大修及中方管理人员对国产破碎设备更熟、对其性能更为了解，选择国产破碎设备更易于培训廉价的外方劳务。

因此选择国产破碎设备，砂石系统的生产运行管理成本要低很多。

巴基斯坦国内也有较为完善的砂石骨料生产设备配置，且价格较低，但是设备的生产处理能力较小，且都是一些小作坊式工厂的加工生产，只适用于一些小型电站的砂石骨料生产及渠道砂石骨料的生产。

满足不了生产强度较高的砂
石系统的生产，也满足不了级配调节要求较高的砂石系统生产。

施工设备的选择对工程的施工成本影响较大，尤其是砂石骨料的破碎生产设备。

在运行管理的过程中，其配件更换较为频繁，选择经济合理的、质量较好、性价比较高的设备，对砂石骨料的生产成本控制尤为重要。

因此在国际工程中，使用国产的砂石骨料破碎生产设备是一条值得探索应用的、降低工程成本的路。

2 料场情况及生产规模
根据料场的情况及设备的性能确定一个合理规模的砂石系统这点很重要。

能避免工程施工后因不能满足工程需要而搞增容设计所带来的麻烦。

相同混凝土生产强度要求下采用碾压混凝土施工比常态混凝土施工需要配置规模更大的砂石骨料加工系统。

2．1 料场概况
根据高摩赞工地两个料场的试验数据资料，选用坝址区砂砾料场，承担大坝60万m3RCC提供毛料的任务，坝址区砂砾料场位于坝址区上游约lkm至5km的Gomal河河漫滩上。

河漫滩宽
300~600m，除主河道过水外，漫滩上有2～4条较小支流。

由于骨料表面多附泥膜，故需清洗。

坝址砂砾料场颗分试验成果统计见表1。

表 1 坝址砂砾料场颗分试验成果统计表
样号
各粒径组百分含量(%)
含
砾
率
含
砂
率
砾
的
粒
度
模
数
砂
的
细
度
模
数
砂
的
平
均
粒
径
限
制
粒
径
d6
有
效
粒
径
dl
O
不
均
向
系
数
曲
率
系
数
定名
备
注
(%
)
(%
)
Cu Cc
U1 69
.4
1
29
.4
6
7.
40
2
.1
9
0.
31
30
0.
24
12
5
2.9
4
级配
良好砾
表中
统计
值不
包括
粒径
大于
U2 69
.9
3
28
.9
4
7.
30
2
.9
0.
52
29
0.
42
69
.0
5
1.8
1
级配
良好砾
U3 76
.7
22
.3
7.
36
2
.1
0.
32
20
0.
3
66
.6
5.0
4
级配
良好砾
4 5 5
7
150mm 颗粒(其含
量
)。

U4 53.67 45.1
5 6.84 2
.6
1 0.33 10.5 0.
2 52.5 0.69 级配良好砾 U5 59.91 39.5
2 6.96 2.62 0.3
3 15 0.25 61.22
0.88 级配
良好砾
L1 75.19 24.3
6 7.28 2.56 0.34 30
0.38 78.95 4.06 级配良好砾 L2 56.03 43.3
5 7.11 2.70 0.35
14
0.25
56
0.56 级配良好砾 L3 61.43 37.9
1 6.94 2.73 0.35 13.5 0.25 54 1.31 级配良好砾 L4 63.98 35.5
2 6.76 2.82 0.37 13
0.38 34.21 0.98 级配良好砾 W1 68.18 31.0
2
7.30
2.80 0.34
29
0.3
96.67
1.84 级配良好砾
W2 68
.1
1
31
.4
2
7.
19
2
.2
9
0.
28
24
0.
23
10
4.
35
2.9
级配
良好砾
组数11 11 11
1
1
1l 11 11 11 11
最大值76
.7
4
45
.1
5
7.
40
2
.9
0.
52
30
0.
42
12
5
5.0
4
最小值53
.6
7
22
.3
5
6.
76
2
.1
5
0.
28
10
.5
0.
2
34
.2
1
0.5
6
平均值65
.6
9
33
.5
5
7.
13
2
.5
8
0.
35
20
.7
3
0.
29
72
.6
2.0
9
根据试验成果，砂砾料中（未包括占砂砾石
15%的粒径大于150mm的骨料）4.75~150mm砾料占53.67~76.74%，平均65.69%。

其中75~150mm 砾料占1.7~12.7%，平均7.4%；75~37.5mm砾料占11.1~25.8%，平均17.9%；37.5~19mm砾料占11.5~17.4%，平均15.0%；19~4.75mm砾料占18.5~35.4%，平均25.4%；小于 4.75mm砂占22.35~45.15%，平均33.55%。

骨料级配平衡计算表见表2。

表2 骨料级配平衡计算表
含量(%) 粒径
工序
＞
150
150~
75
75~3
7.5
37.5
~19
19~4
.75
＜
4.75
天然砂石料各级含量15 6.29 15.2
2 12.7
5
21.5
9
29.1
5
砼骨料各级需要量/ / 16.0
6 28.6
1
23.9
9
31.3
4
PE600×900颚破出料特
性（%）/ 37.6
1
22.3
5
14.1
3
25.9
1
/
超径石(＞150mm)粗碎后天然料各级含量/ 11.9
3
18.5
7
14.8
7
25.4
8
29.1
5
GP100C圆锥破出料特性/ / / 45 45 10
多余大石、特大石经GP100C破碎后各级含量/ 0 12.8
1
22.8
3
33.4
4
30.9
2
各级盈余0 0 0 0 +14.
29 +5.9 1
由骨料级配平衡计算可得，进入粗碎的处理量为天然料的15%，进入GP100C破碎处理量为17.69%，成品料获得率为79.8%，弃料率为20.2%；多余小石用于人工制砂，成砂率为0.7，人工砂与天然砂的掺合比例为4：6。

2．2 工厂规模
砂石系统占地约8000m2。

系统主要由粗碎车间（含棒调筛分）、筛分车间、中碎车间、制砂车间、检查筛分车间及半成品料堆、调节料堆、成品骨料堆场、控制系统及其辅助设施等组成。

设计小时处理强度为600t。

详见系统技术特性见表3。

表3 系统技术特性表
序号项目单位指标备注
1 成品
设计
生产
能力
粗骨料t/h 280
砂t/h 70 人工砂：
30 t/h
2 设
计
处
理
量
粗碎车间t/h 100
筛分车间t/h 350
中碎车间t/h 115
制砂车间t/h 120
检查筛分
车间
t/h 240
3 料
场
储
半成品堆
场
m32500 调节堆场m32400
量粗骨料成
万m3 1.2
品堆场
万m30.4
成品砂堆
场
4 机电总功率kW 1100
2．3 系统布置
（1）半成品加工，位于▽675m平台上，主要由粗碎车间，半成品堆场组成。

主要用于将料场开采来料加工成<150mm半成品料。

（2）成品加工：设在▽675平台上，由筛分车间、中碎车间、制砂车间、检查筛分车和制砂调节堆场组成。

其主要任务是将半成品加工成0~4.75mm、4.75~19mm、19~37.5mm、37.5~75mm 四种成品骨料，制砂车间目的在于将<37.5mm的多余料加工成<4.75mm细骨料，以补充天然砂的不足，同时用以调节天然砂的细度模数。

（3）成品骨料堆场：成品骨料堆场设在▽670平台上，骨料堆场设5个料仓，三个骨料仓，其中砂仓为两个，一个为天然砂仓，另一为人工砂。

其平面布置详见图1。

图1 高摩赞工程砂石加工系统平面布
置图
3 工艺流程设计及设备配置
3．1 工艺流程设计
砂石加工系统按满足月砼浇筑强度4万m3规模设计，按每m3碾压砼需净骨料2.2t，作业二班制，月工作25天，日14小时。

综合考虑各种级配砼对各粒级骨料含量的要求，计及加工运输，堆存损耗，计算得成品料生产能力350t/h，考虑到本系统有人工砂作为天然砂的补充，成品
粗骨料按成品料的80%计，所以成品粗骨料的生产能力为280t/h，成品砂的生产能力为70t/h。

根据料场开采石料的物理学特性、破碎产品的粒度特性以及砼骨料生产技术要求，系统工艺采用分段开闭路相结合的生产流程。

巴基斯坦高摩赞工程砂石加工系统建厂工期短，允许使用的场地有效面积小，给施工造成一定的困难，为保证系统按期投产，对设备进行合理配置，最大限度优化生产工艺；另外，该砂石加工系统制备的骨料是为碾压混凝土而提供的，碾压混凝土较常态混凝土要求有足够的石粉含量以改善其和易性、抗渗性，因此在工艺设计中必须考虑到这一点，针对这一问题，增设了制砂车间，制备的人工砂作为天然砂的补充，同时用以调节天然砂的细度模数；采用两台国产的螺旋洗砂机回收砂，可以调节砂的细度模数，检查筛分采用干筛工艺，增加了砂的石粉含量，为制备碾压混凝土提供了可靠的保证。

整个砂石加工系统的工艺流程更完整、更合理。

其工艺流程详见图2。

图2 高摩赞工程砂石加工系统工艺流
程图
3．2 加工车间及设备配置
巴基斯坦高摩赞大坝砂石系统的破碎设备全采用国产设备。

根据料场开采石料的物理学特性、及系统工艺设计的要求，结合国产破碎设备破碎产品的粒度特性。

优化配置各车间的设备，提高系统运行保证能力，主要机械设备见表4。

表 4 主要施工机械设备表
序设备名规格数单功率设备备注
号称型号量位(KW) 产地
单台合计
1 棒调给
料机
ZWB49
11
1 台30 30 上海
路桥
筛
分、给
料
2 颚式破
碎机
PE-60
0×90
1 台60 60 上海
路桥
粗碎
3 圆锥破
碎机
GP100
C
1 台90 90 天津中碎
4 圆振筛 2YKR2
.4×6
.0
2 台74 74 南矿筛分
5 圆振筛 2YKR2
.4×6
.0
1 台37 37 南矿检查
筛分
6 制砂机 R9000 1 台22
220 洛阳制砂
7 螺旋洗
砂机
FC-12 2 台15 30 南矿筛分
8 振动给
料机
GZ113 2 台 2.
5
5 江苏半成
品
9 振动给
料机
GZ8 2 台 2.
5
5 江苏调节
料堆
1胶带输B=800 5 条河北总长
0 送机289m
1 1 胶带输
送机
B=650 18 条武汉总长
734m
1 2 除铁器 MCO3-
150
1 台8.
35
8.3
5
江苏
（1）粗碎车间
粗碎车间采用的是上海路桥生产的ZWB4911
重型振动筛给料，该设备的小时处理能力可达600t。

预筛分出大于150mm的超径石。

经过预筛分后约大于15%的超径石进入一台上海路桥生产的PE-600×900鄂式破碎机，破碎后的物料与预筛分后小于150mm的天然料混合上半成品料堆。

PE-600×900鄂破的进料粒径为500mm以下，而料场大于500mm粒径的天然骨料极少，使开采的料源基本上都能经过粗碎。

（2）半成品堆场
半成品堆场用于增强系统可靠性，调节各车间的生产能力，保证系统连续生产。

堆场设在▽675m平台上，最大堆高10m，调节容量0.25万m3，堆场下设有一条钢筋砼出料廊道，2个下料口上均装有江苏生产的GZ113振动给料机，廊道内设一条出料胶带机B3。

半成品料通过胶带机至筛分楼，给料量由振动给料机控制。

振动给料
机的均匀给料保证了筛分机的有效工作。

（3）筛分车间
筛分车间是整个骨料加工系统的核心，根据系统生产任务，其砼最高级配为三级配，二级配占砼总量约25%，砼最大粒径为75mm，而中碎产品粒径均小于150mm。

根据这一特点，筛分车间由两台南昌矿山机械厂生产的2YKR2460圆振动筛，以及两台螺旋洗砂机组成一座筛分楼，其设计生产能力为350t/h，紧邻中碎车间，由两条短皮带直接向中碎供料。

这种布置方式大大减少了加工系统的占地面积，也为筛分楼与中碎机形成闭路循环提供了方便，保证了中碎车间供料充足、均衡、稳定。

筛分楼第一层筛网控制尺寸从上至下为75mm、37.5mm。

将半成品骨料筛分成大于75mm，37.5mm～75mm，小于37.5mm三级骨料，大于75mm 的骨料通过短皮带直接传送至中碎机，37.5mm～75mm由可逆皮带送到成品料堆场皮带或是送到中碎机。

中碎机与筛分楼第一筛分层形成闭路循环。

小于37.5的骨料通过集料斗到第二筛分层。

筛分楼第二筛分层筛网控制尺寸从上至下为19mm、4.75mm。

将小于37.5mm的骨料筛分为
37.5mm～19mm、19mm～4.75mm、小于4.75mm三级骨料。

小于4.75骨料由两台串连螺旋洗砂机回收，通过皮带输送至成品料堆场，其余骨料由可逆皮带调节，至成品料堆场或是制砂调节料堆场。

（4）中碎车间
中碎车间主要工作是对筛分车间的＞37.5mm的骨料进行中碎再加工。

该车间加工主机为天津美卓的GP100C圆锥破碎机，该机混合料生产能力为115t/h。

从筛分楼经过筛分后大于75mm的骨料以及需要级配调节的37.5～75mm 之间的骨料，通过可逆皮带进行调节进入中碎。

经中碎机破碎后，由皮带输送机返回至筛分楼第一筛分层进行再次筛分，从而形成闭路循环生产。

（5）制砂车间
制砂车间由制砂调节料堆场、制砂机及检查筛分组成一闭路循环生产线。

承担人工砂生产任务，人工砂设计生产能力30t/h（三班）。

粒径为37.5mm～19mm，19mm～4.75mm的骨料经过可逆皮带调节输送至制砂调节料堆场。

由振动给料机均分给料，皮带输送至制砂机制砂。

制砂机选用洛阳生产的百力克“石打石”R9000一台，该机生产砂成本相对传统的棒磨机制砂成本低，且加工工艺简化，易于安装。

经制砂机破碎后的混合料由皮带机送至检查筛分车间。

因考虑为干筛，所以筛分机设计为双层筛，底层为钢丝筛网，保证了透筛率。

经检查筛分后大于4.75mm的人工骨料由皮带机返回制砂调节料堆场，再次循环破碎。

其余进入人工砂料堆场。

人工砂干筛法保证了石粉的含量，更有利于碾压混凝土的施工。

（6）检查筛分车间
检查筛分车间将制砂车间破碎料分级成<4.75mm和>4.75mm的两种料，<4.75mm料由胶带机送入成品人工砂仓，>4.75mm的骨料由胶带机送回制砂调节料堆，循环制砂。

（7）成品骨料堆场
粗骨料成品堆场布置在▽670m平台上，各级料堆采用单点堆料，堆高12m，堆场容积约1.2万m3。

成品堆场用于保证给拌和系统供料的连续性。

（8）砂石加工输送监控系统
巴基斯坦高摩赞工程作为国际工程，在输送
监控系统的设计上，考虑到运输以及现场场地比较狭小，采用集装箱式控制室，将该砂石系统的配电到控制全部集中在该控制室内，电气系统控制设备采用长沙慧林公司生产的集装箱等自动控制成套设备。

4 高摩赞砂石加工系统特点
4．1 设备完全国产化，简化生产过程，获取良好的经济效益
高摩赞工程砂石加工系统设备完全国产化，机械设备及电器控制设备均采用了国內知名厂家的产品，为设计先进的工艺提供了保障。

传统的砂石加工系统均为多段破碎制砂形式，系统占地面积大、机械配置率高，同时还需要一支庞大的劳动力队伍，已严重阻碍了企业的生存和发展，面对竞争激烈的水电建筑市场，随着各行业科学技术的高速发展，在保证产品质量，满足工程施工需要的前提下，优化系统工艺设计势在必行，尤其是进入国际水电市场。

高摩赞工程砂石加工系统借鉴了其他工程经验，大胆采用国产设备，以该工程高峰期施工强度为设计依据，将传统的三段破碎优化为两段破碎，采用了分段闭路循环，即中碎与筛分闭路
循环，制砂与检查筛分闭路循环。

在第二段破碎过程中，可根据不同时段生产计划，调整其设备排料口开度，以筛分车间可逆式胶带机做中介调整机构，来满足粗骨料或制砂用料需求，特别是制砂工艺优于其他工艺，该工序主要利用百力克“石打石”的原理，配置了1台R9000的制砂机，将细碎制砂一并完成，不但减少了临建投资费用，同时也降低了生产成本，采用干筛人工砂石工艺，有利于碾压砼的施工，给工程建设方和施工方均带来了良好的经济效益。

4．2 设备优化配置，使其发挥最佳生产效率合理配置机械设备，使其发挥最佳机械效率，对于施工企业降低成本具有极其重要的意义，同时对我们的竞标成功起着一定的作用。

在巴基斯坦高摩赞工程砂石加工系统设计过程中，从工作效益、产品质量、能源消耗及安全运输、安拆的难易程度等方面综合考虑，通过工程类比，进行技术经济论证，选用了目前国内最先进的破碎筛分设备，为保证工程施工的连续性及灵活性奠定了基础，同时也降低了工程的成本。

4．3 计算机控制技术，实现了系统自动化和集中监控
采用了先进的计算机控制技术，实现了大型施工系统自动化和集中监控。

把施工系统的技术水平推到了一个新的高度；采用了PLC无触点系统，提高了控制系统的灵活性，能适应施工现场运行方式多变的特点；集装箱式施工系统控制中心，采用封闭式结构，防止了施工现场的灰尘及噪声污染,净化了监控系统的工作环境；免去了房屋建筑、减少了占地面积、创造了良好的经济效益；免去了现场电器设备的安装工作量，赢得施工时间；运输方便，同时能实现快速转移和灵活调动。

同时也展示了中国水电施工队伍的风采，显示了中国水电施工技术的先进性。

巴基斯坦高摩赞水利枢纽综合项目工程砂石加工系统可靠合理的生产设备配置，大胆创新的生产工艺设计，在复杂的自然条件下，大胆采用全新的国产设备以及采用了先进的计算机控制技术,实现了大型施工系统自动化和集中监控,为提供碾压混凝土成品骨料作了充分的保证，充分显示了中国水电施工队伍的技术实力。

竞争激烈的国际水电市场，对相应的辅助企业特别是砂
石加工系统提出了更高的要求，需要在工艺设计、设备选型诸多问题上要有创新、突破。