援川工程江油市厚壩鎮(zhèn)至六合鄉(xiāng)公路項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱(chēng)厚六路項(xiàng)目），路線全長(zhǎng)21.5 km，按山嶺重丘區(qū)三級(jí)、四級(jí)公路分段設(shè)計(jì)，路面結(jié)構(gòu)為18 cm厚天然砂礫墊層、18 cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層、22 cm厚水泥砼路面面層。沿線涵洞30多道，中橋2座，防護(hù)工程2萬(wàn)多m3。該工程地處深山區(qū)，離地震帶較近，大部分路段為沿河線，河內(nèi)多為直徑50～350mm卵石。路段內(nèi)風(fēng)景區(qū)一處，該處通往山外的干線公路為多年前修建的3.5 m寬風(fēng)景區(qū)道路，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)很低，設(shè)計(jì)車(chē)輛主要為小型轎車(chē)，不能通行大貨車(chē)，無(wú)法用大貨車(chē)將砂石等建材運(yùn)進(jìn)山區(qū)施工路段，只能用農(nóng)用三輪車(chē)少量運(yùn)輸，從外部運(yùn)輸砂石建材，運(yùn)量無(wú)法保證，運(yùn)輸單價(jià)是一般路段的2倍以上。為了不損壞風(fēng)景區(qū)原有道路，降低工程成本，特別是用量非常大的碎石及工程用砂（碎石用量為4萬(wàn)m3，砂用量為2.8萬(wàn)m3）是影響工程進(jìn)度和工程成本的主要因素，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析，決定就地取材，現(xiàn)場(chǎng)破碎河卵石制取砂石料。
1、破碎設(shè)備的選型及工藝確定
    (1)原材料即河卵石情況調(diào)查分析。破碎原料的粒徑組成、石質(zhì)、強(qiáng)度以及采集方法等決定著破碎設(shè)備的選型和破碎工藝。為此．對(duì)河道內(nèi)的河卵石進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)工程沿線河道內(nèi)存有大量河卵石。河道縱坡較大地段，河卵石直徑偏大，大部分在350 mm以上；河道縱坡較小地段河卵石直徑偏小，粒徑50 - 350 mm河卵石含量在60%以上，采集較容易。粒徑組成：粒徑5～50 mm卵石占總量的5%～10%，粒徑50- 350 mm卵石占60%～70%，粒徑350mm以上卵石占20%～30%。河卵石石質(zhì)：經(jīng)調(diào)查檢驗(yàn)，河卵石98%以上為堅(jiān)硬的石炭巖內(nèi)核，另有極少量石英石等。河卵石強(qiáng)度絕大部分在150 MPa以上。河卵石分檢措施和方法：天然河床內(nèi)的河卵石粒徑大小不一，直徑350 mm以上河卵石占到總量的20%～30%，為了降低破碎難度和費(fèi)用，經(jīng)綜合分析對(duì)比后確定將直徑350 mm以上的河卵石剔除，剔除方法主要有：1）特別大的（直徑800 mm以上河卵石）由挖掘機(jī)在挖翻河卵石時(shí)用挖掘機(jī)直接清除到一旁；2）對(duì)于直徑500—800mm河卵石，采取現(xiàn)場(chǎng)挖堆方法，較大石塊滾向堆邊，然后用挖掘機(jī)清除；3）對(duì)于直徑350～500 mm的河卵石，利用在翻斗車(chē)貨箱上焊三角形鋼管篦的方法篩除。綜合考慮采集難易程度、距破碎場(chǎng)距離、粒徑大小、可開(kāi)采量等因素，確定了幾段采石場(chǎng)。確定采石場(chǎng)后，分別對(duì)采石場(chǎng)內(nèi)可開(kāi)采量進(jìn)一步開(kāi)挖調(diào)查計(jì)算，保證開(kāi)采量滿(mǎn)足需求。
    (2)砂石聯(lián)合生產(chǎn)線的確定。考慮到該工程需用碎石4萬(wàn)rI_13、砂2.8萬(wàn)m3，從外部進(jìn)料比較困難（而且從外部進(jìn)砂其價(jià)格比碎石高），采用砂石聯(lián)合生產(chǎn)線，同時(shí)生產(chǎn)砂石料。生產(chǎn)過(guò)程中可以根據(jù)砂石每時(shí)期需要量，調(diào)整砂石產(chǎn)出比例，以滿(mǎn)足施工需要。主要破碎工藝為鏟車(chē)上料一粗破一細(xì)破一篩分一洗砂一出料。
    (3)砂石生產(chǎn)設(shè)備套數(shù)和產(chǎn)量的選定。根據(jù)工程計(jì)劃安排，4+2.8-6.8萬(wàn)m3砂石料只要能夠在5個(gè)月內(nèi)完成，即可滿(mǎn)足工期需要。該工程施工路段中間有一個(gè)埡口，埡口通車(chē)需要等到埡口兩側(cè)主體工程完成，也就是說(shuō)工程中后期埡口處才能通運(yùn)料車(chē)。考慮到該工程的這一特點(diǎn)，在埡口兩側(cè)適當(dāng)位置各設(shè)一套破碎設(shè)備。考慮到安裝調(diào)試需要40d左右，實(shí)際破碎時(shí)間也只有3.5個(gè)月，每月考慮有效工作時(shí)間25 d，每天平均作業(yè)時(shí)間12 h，則需小時(shí)產(chǎn)量為6.8×10000÷[(25×3+15)×12×2]一31．5m3/h。根據(jù)破碎設(shè)備型號(hào)和產(chǎn)量，選用每小時(shí)50 t(33m3)處理能力的砂石聯(lián)合生產(chǎn)線2套。另外，考慮到河卵石硬度極大，破碎效率相對(duì)較低，選用分級(jí)破碎生產(chǎn)線，即先用顎式破碎機(jī)粗破后，再用反擊破碎機(jī)細(xì)破并進(jìn)行整形。
    (4)粗破設(shè)備即顎式破碎機(jī)選擇條件：1）能夠破碎高硬度河卵石，局部壓力大，顎板厚，顎牙跨度大，破碎彎矩大，顎口窄而深的PE系列；2）產(chǎn)量為50 t/h，即不低于聯(lián)合生產(chǎn)線綜合產(chǎn)量；3）最大可進(jìn)料粒徑為350 mm左右。根據(jù)這些條件，最終選定PE-400×600顎式破碎機(jī)，該破碎機(jī)處理量為60t/h，最大進(jìn)料粒徑為340 mm，出料粒徑40～100 mm，電機(jī)功率30 kW，完全能夠滿(mǎn)足上述條件。
    (5)細(xì)破設(shè)備即反擊式破碎機(jī)型號(hào)選擇條件：1)能夠破碎強(qiáng)度高河卵石；2）作為終級(jí)破碎，碎石粒形能滿(mǎn)足公路工程有關(guān)規(guī)范對(duì)集料的質(zhì)量要求，破碎的碎石長(zhǎng)條狀、片狀能夠控制在一個(gè)較低的含量?jī)?nèi)；3）磨損件易換、耐磨；4）產(chǎn)量在50 t/h以上；根據(jù)這些條件，選定反擊式破碎機(jī)PF-1007，其進(jìn)料口尺寸為400 mm×730 mm，最大進(jìn)料邊長(zhǎng)為300 mm，生產(chǎn)能力50 t/h，功率45 kW。
    (6)篩分設(shè)備型號(hào)選擇條件：1）必須有3種規(guī)格材料，即5 mm以下砂、5～20 mm碎石、20～40mm碎石；2）綜合考慮工程需要、拌和機(jī)料斗配制數(shù)量等因素，需要3層篩網(wǎng)，篩孔分別是5、20、40mm;3)可加設(shè)供水設(shè)備，在篩分過(guò)程中進(jìn)行沖洗（原料較濕破碎后篩分困難）。根據(jù)這些條件，選定圓振動(dòng)篩3K21225型，其處理能力為70 t/h，電機(jī)功率5.5 kW，傾角20°，振幅8mm，篩面規(guī)格1 200mm×2 500 mm。
    (7)洗砂設(shè)備選定。根據(jù)總產(chǎn)量要求，配置輪斗式洗砂機(jī)，型號(hào)為XS26，處理能力為50 t/h以上；輪斗直徑2 600 mm，轉(zhuǎn)速0.8～1.2 h/min，電機(jī)功率5.5 kW。
    (8)皮帶機(jī)尺選定。考慮到原材料較濕易下滑的特點(diǎn)，采用統(tǒng)一的寬度為600 mm皮帶，皮帶機(jī)傾角控制在18°以?xún)?nèi)。從鄂破到反擊破、從反擊破到振動(dòng)篩，兩支皮帶機(jī)長(zhǎng)度選定為15 m;從振動(dòng)篩出料以及從洗砂機(jī)出料，皮帶機(jī)長(zhǎng)度為20 m（主要考慮料堆分布）。每個(gè)皮帶電機(jī)功率5.5 kW，共6X5. 5-30 kW，輸送能力為100 t/h。
    (9)其他設(shè)備配置。配置50 t鏟車(chē)1臺(tái)，主要用于上料、移料；配置200 kW變壓器1臺(tái)。
2、設(shè)備安裝調(diào)試中應(yīng)注意的問(wèn)題
    (1)鄂式破碎機(jī)的安裝。1）采用鏟車(chē)上料，靠重力下料。用人工控制流速的方式上料，上料斗為現(xiàn)場(chǎng)焊接（鋼板加型鋼），呈豎向傾斜簸箕形，傾斜角度為30°（有利于河卵石自動(dòng)下移），料斗距地面6m高，料斗后利用河卵石原料填筑鏟車(chē)斜坡道。2）進(jìn)料口下料速度控制：在料斗出料口設(shè)置可轉(zhuǎn)動(dòng)擋塊，利用杠桿原理由人工控制下料量，以防下料過(guò)快堵塞破碎機(jī)入口，同時(shí)防止下料過(guò)慢而導(dǎo)致產(chǎn)量低，造成浪費(fèi)。3）鄂式破碎機(jī)卡機(jī)問(wèn)題預(yù)防。下料太快和超尺寸石料進(jìn)入都可能造成卡機(jī)現(xiàn)象。為了減少卡機(jī)，一方面要控制超尺寸石料進(jìn)入，雖然在原料采集過(guò)程中采取了各種分檢措施，仍有個(gè)別超大尺寸河卵石存在。為此，在鄂式破碎機(jī)進(jìn)料口設(shè)置工作平臺(tái)，由工人及時(shí)清除超大尺寸石料。另一方面要控制下料速度，但盡管采取了多種措施，仍有少量卡機(jī)現(xiàn)象。為減少處理卡機(jī)時(shí)間，將影響降到最低，在鄂式破碎機(jī)上加設(shè)小型門(mén)架和手拉起吊葫蘆，葫蘆下方設(shè)專(zhuān)用夾具，一旦卡機(jī)，可利用該起吊設(shè)備將石塊盡快取出。另外，這一起吊設(shè)備為快速更換顎板提供了條件，使更換顎板的時(shí)間大為縮短。4）在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常有鐵件掉入原材料中，進(jìn)而進(jìn)入反擊破碎機(jī)，造成破碎機(jī)加速損壞。為避免此類(lèi)事情發(fā)生，在鄂式破碎機(jī)出口附近皮帶機(jī)上方設(shè)置強(qiáng)磁鐵，一旦有鐵件通過(guò)都會(huì)被磁鐵吸走，這樣可以完全避免鐵件進(jìn)入，防止鐵件對(duì)設(shè)備的損壞。
    (2)反擊破碎機(jī)的安裝。1）在進(jìn)料口上方設(shè)置防護(hù)罩，防止飛料傷人。因?yàn)榉磽羝扑闄C(jī)是靠高速旋轉(zhuǎn)打擊石料（打擊速度為30 m/s以上），飛石的速度非常高，極易傷人。2）反擊破碎機(jī)出料口有大量飛料以極高的速度飛出，為防止大量飛料損害皮帶機(jī)皮帶，必須加設(shè)擋板，并且要經(jīng)常檢查，一旦損壞及時(shí)更換，以延長(zhǎng)皮帶壽命。3）安裝時(shí)電機(jī)軸線與破碎機(jī)轉(zhuǎn)子軸線必須平行對(duì)齊，并固定可靠，否則會(huì)經(jīng)常出問(wèn)題。
    (3)振動(dòng)篩安裝和使用中的問(wèn)題。1）皮帶機(jī)在振動(dòng)篩上的落料位置要加設(shè)易更換的鋼筋網(wǎng)(400mm×400 mm)，以減少局部篩網(wǎng)損壞速度。如不加專(zhuān)門(mén)防護(hù)網(wǎng)，落料處篩網(wǎng)在1個(gè)臺(tái)班內(nèi)就會(huì)損壞，造成不斷更換篩網(wǎng)。2）在振動(dòng)篩上方加設(shè)沖水管，因?yàn)樵诤拥纼?nèi)取料實(shí)際上是在水中取料，原料含水量很大（主要是細(xì)集料），加上該地區(qū)雨量大，下雨次數(shù)多，原材料含水量始終不能降下來(lái)，如不加水沖洗將造成篩分困難。3）振動(dòng)篩分料斗設(shè)計(jì)加工要合理、牢固，排料順暢、不堵塞。
    (4)洗砂設(shè)備安裝中應(yīng)注意的問(wèn)題。1）洗砂機(jī)水池頂高要低于振動(dòng)篩出料口。從振動(dòng)篩上加注大量水，攜帶砂粒順利進(jìn)入洗砂機(jī)水池內(nèi)。2）洗砂機(jī)排水口盡量設(shè)在水池中上部，排水口大小要與進(jìn)水量及排水口濾網(wǎng)粗細(xì)相結(jié)合，既保證順利排水而不溢出，又要保證細(xì)砂不被帶走。3）減速機(jī)應(yīng)安在葉輪軸齒輪下方或后方（進(jìn)砂方），使減速機(jī)底座只受剪或壓力（均勻受剪或受壓），絕對(duì)不能使減速機(jī)底座局部受拉。因?yàn)闇p速機(jī)底座和外殼均為鑄鐵，脆性大，局部受拉致使應(yīng)力集中，極易損壞。4）污水處理。該施工場(chǎng)地處于風(fēng)景區(qū)，洗砂污水必須經(jīng)過(guò)處理才能排入河內(nèi)。采取“雙池沉淀，分時(shí)排出，定期清淤”的處理方法，具體說(shuō)就是設(shè)置2個(gè)沉淀池，第一個(gè)池底高于第二個(gè)池頂，第二個(gè)池底高于河底，每個(gè)池口設(shè)閘門(mén)一個(gè)；第一個(gè)池儲(chǔ)存直排污水，并有部分沉淀，待第二個(gè)池清水放掉以后，第一個(gè)池內(nèi)水排入第二個(gè)池內(nèi)，然后關(guān)閉第一個(gè)池的閘門(mén)，第二個(gè)池內(nèi)不流動(dòng)、沉淀后，將清水放入河內(nèi)或再次循環(huán)利用，并定期清除池內(nèi)的沉淀物。
3、質(zhì)量控制
3.1原料質(zhì)量控制
    主要是河卵石含泥量控制。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取樣，人工剔除直徑大于50 mm卵石，檢查其含泥量為3%～5%（泥主要存在于細(xì)料之中）。為降低含泥量，采用挖掘機(jī)現(xiàn)場(chǎng)翻挖洗刷辦法，充分利用河卵石下的河水清洗（卵石下河水一直在流動(dòng)，通過(guò)挖掘翻動(dòng)，使粒徑極小的泥質(zhì)被河水沖走，起到清洗作用）。經(jīng)翻動(dòng)清洗后，直徑50 mm以下集料含泥量絕大部分為1%以下，確保了原料的清潔度。其次是清除河卵石中的樹(shù)根等雜物。
3.2破碎后材料質(zhì)量
    碎石檢查結(jié)果如表1所示。從表1可以看出新生產(chǎn)石料的各項(xiàng)指標(biāo)都能滿(mǎn)足規(guī)范的最高要求。
    經(jīng)試驗(yàn)，砂的含泥量為0.8%，無(wú)泥塊存在，細(xì)度模數(shù)3.7，屬粗砂上限。其篩分情況如表2所示。從表2可以看出該砂屬JTJ041- 2000中的I區(qū)。通過(guò)試拌砂漿，發(fā)現(xiàn)和易性較差。
3.3改進(jìn)措施
    通過(guò)對(duì)洗砂沉淀物檢查分析發(fā)現(xiàn)，其中70%以上為0.16、0.63 mm細(xì)砂粒，這是因?yàn)?.16～0. 63mm粒徑在洗砂過(guò)程中被水沖走，造成制出的砂偏粗，級(jí)配相對(duì)也較差。為減少細(xì)顆粒部分流失，首先對(duì)洗砂機(jī)進(jìn)行改造，將洗砂機(jī)葉輪背面濾網(wǎng)孔由5mm改為1 mm，輸出的砂中細(xì)顆粒大量增加，但隨后出現(xiàn)了新問(wèn)題，細(xì)粒多攜帶的水也多，按原有皮帶機(jī)斜度，砂大量順著皮帶機(jī)往下流，導(dǎo)致輸運(yùn)困難。針對(duì)該情況，進(jìn)一步降低輸砂的葉輪轉(zhuǎn)速，由原來(lái)的1.2 r/min改為0.5 r/min，轉(zhuǎn)速降低后，濾水時(shí)間增加，砂中含水量大大降低；同時(shí)調(diào)整皮帶機(jī)傾斜角，由18°降到10°；另外，擴(kuò)大洗砂機(jī)排水口尺寸，將排水口濾網(wǎng)換成更細(xì)網(wǎng)孔的濾網(wǎng)，使進(jìn)排水平衡。通過(guò)采取以上措施，輸出的細(xì)粒料明顯增多，其篩分試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
    經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)，生產(chǎn)的砂中細(xì)顆粒明顯增多，細(xì)度模數(shù)明顯下降（細(xì)度模數(shù)接近3.0），試拌砂漿和砼后發(fā)現(xiàn)，其和易性明顯增強(qiáng)，保證了制砂質(zhì)量。
4、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析
4.1經(jīng)濟(jì)效益
    該工程碎石用量40 000 m3，砂用量28 000 m3。
    (1)利用河卵石破碎碎石和砂，其成本如下：1）生產(chǎn)成本。設(shè)備投資每套40萬(wàn)元，2套共計(jì)80萬(wàn)元，按5年折舊，設(shè)備折舊每年16萬(wàn)元。破碎設(shè)備總裝機(jī)容量260 kW，電費(fèi)為68 000 m3÷31 rr13/h×2×0.8×260= 228 129元。50 t鏟車(chē)使用費(fèi)按4個(gè)月、每月2.5萬(wàn)元、2臺(tái)計(jì)算，共計(jì)4×2.5×2 -20萬(wàn)元。2）人工費(fèi)。每套設(shè)備6人，共12人，每月工資3 000元，共計(jì)3 000×12×4=144 000元。3）原料運(yùn)輸費(fèi)、采集費(fèi)用為10元/rr13，損耗系數(shù)按1. 05計(jì)，共計(jì)68 000×1. 05×10一714  000元。4）設(shè)備安拆運(yùn)輸費(fèi)每套5萬(wàn)元，共計(jì)10萬(wàn)元。總費(fèi)用為160 000+228 129+200 000+144 000+714 000+100000 -1546129元。
    (2)如果采用山外進(jìn)料，碎石的外進(jìn)價(jià)格為85元／m3，砂的外進(jìn)價(jià)格為130元/m3，則總費(fèi)用為85×40 000+130×28 000=7 040 000元。
    利用河卵石制取碎石和砂的直接經(jīng)濟(jì)效益為7 040 000-1 546 129=5 493 871元。
4.2社會(huì)效益
    一是現(xiàn)場(chǎng)加工生產(chǎn)，可避免大量運(yùn)輸砂石料對(duì)原有風(fēng)景區(qū)道路的損壞；二是通過(guò)有計(jì)劃采挖河卵石，疏通了河道，有利于瀑雨期間泄洪；三是變廢為寶，河卵石不斷堆集，占用大量耕地，合理開(kāi)采利用河卵石將大量減少耕地占用。
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