大坝砂石料加工系统设备安装技术

任军

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410000）

0 引言

某水电站工程由心墙式堆石坝、左岸泄洪隧洞、右岸泄洪隧洞、左岸地下引水发电装置和导流洞等组成。该水电站坝体采用心墙堆石坝，心墙为砾质土，两侧是反滤层。

大坝砂石料、反滤料加工系统分布在临近施工现场的某公路两侧。在制备完反滤料后可以直接送到大坝现场，而砂石料需要先运到砂石土料场掺入粘土再运送到大坝现场。原材料以及半成品、成品 分别通过破碎、筛分和料仓等车间，通过胶带运输设备实现整个运输过程。大坝的砂石料与反滤料加工系统主要包括污水处理系统、破碎车间、筛分车间及料仓等部分[1]。其中，破碎车间包括粗碎、中碎和I、II 反滤料破碎车间，筛分车间包括第1、第2 和第3 筛分车间，料仓包括调节料仓、半成品料仓、成品料仓、掺砾石料仓以及I、II 反滤料仓、弃料堆等，污水处理体系主要包括调节水池和泥污干化池等[2]。

1 加工系统的设备选型

1.1 粗碎设备的选型

1.1.1 旋回式破碎机

旋回式破碎机的运作机理为：在设备壳体的内锥腔内，通过破碎锥的回旋转动，使石料遭受劈裂、弯折、压挤而发生破碎，该设备是大型破碎装置，能够粗碎各类硬度的岩石和矿石。在主轴上装设破碎锥，上部支承在横梁中间的衬套上，下部支承在轴套偏心孔内。通过轴套转动，会使破碎锥以设备中心线作为转动轴发生偏心回旋转动。旋回破碎机破碎过程是连续的，所以与颚式破碎机相比会更高效。因旋回破碎机的自身重量和体积都相对较大，不易于安装，同时对基础工程有较高要求，因此，在砂石料较小且需选用连续式破碎机时可选择旋回破碎机[3]。

1.1.2 颚式破碎机

与其他类型的破碎机相比，颚式破碎机具有更广泛的运用，其具有磨损低、结构简易、安装与维护方便等优点，同时具有较高的经济性，在项目施工中较为常用。按照进口料尺寸情况，该破碎机可被分成小、中、大三种形式，小型破碎机进料口的宽度通常低于300 mm，中型破碎机进料口的宽度为300~600 mm，大型破碎机进料口的宽度高于600 mm。该破碎机通过两颚板工作，在运行时，运动式颚板将相对于固定式颚板进行往复周期运动，两颚板在分离后石料可进到破碎腔，成品由下端送出；两颚板在靠近过程中中间的石料因劈裂、弯曲、挤压而发生破碎。颚式破碎机是通过挤压来破碎石块的，因此骨料会含有针片状[4-5]。

1.1.3 其他破碎设备

根据物料特性也可在粗碎车间中选用反击式破碎机，此装置是利用冲击力进行石料碎裂的，其工作机理为：当石料被送进板锤破碎区之后，板锤将对石料开展高速的冲击，石料在破碎后将被不断抛向安装于转子上部的反击设备，然后被衬板反击回到板锤破碎区，进而重复冲击过程，这样反复作用直至物料破碎到工程所需粒度之后，由设备下部被送出[6]。

1.2 中、细碎设备的选型

1.2.1 圆锥破碎机

圆锥破碎机运作机理为：在破碎机的内腔中，通过定锥与旋转锥体间的压挤作用，从而使石料在进到两锥体之间后因受挤压而发生破碎，之后通过排料口送出。在运行时，若是由于某种因素造成设备超载等问题，或存在不可碎裂异常物料经过设备内腔时，破碎机弹簧系统将开启保险措施，提高排矿口尺寸以排出异常物料，之后排矿口将自行复位并继续开始运作[7]。

1.2.2 反击式破碎机

在电动机带动之下，使得反击式破碎机的转子进入高速转动状态，在石料送进板锤破碎区后，会碰撞到转子板锤而发生碎裂，之后再次被抛送到反击设备再弹回板锤破碎区而进行重复破碎，直到石料的粒度满足工程需要后由排料口送出。

1.2.3 立式冲击式破碎机

一般来说，在制砂或整形等车间选择立式冲击式破碎机会相对较多，通常可分成两种类型，即石打铁或石打石。破碎机把送进腔内的石料通过作用使其高速运转，并甩向周围，在撞击到自由落下的物料（即石打石）或撞到衬板（即石打铁）后实现破碎过程。

1.2.4 棒磨机设备

棒磨机与球磨机有相同的运作机理，在制备细骨料时可选用。由于它的体积大，从而也增加了耗能，再由于立冲型破碎机和高速立冲型破碎机不断发展，使得该设备在近些年以来的施工中被较少采用。然而相对来说，通过棒磨机来制备砂能够有效确保砂子质量，同时也能够根据工程需求对按棒量、给料量等进行调节，以制备出可满足不同需求的砂料[8]。

1.2.5 筛分装置

筛分装置主要是为了满足施工中对不同粒径砂料的要求而采用的一种设备，主要通过筛体振动来实现筛分功能。当前，通常选用的筛分装置有圆振筛等，并且在近些年引入了高频振动筛，同时我国的一些公司也已开展了高频筛研究，并已投入市场应用。

2 大坝砂石料加工系统设备的安装技术

2.1 技术准备工作

在该水电站大坝工程砂石料加工系统设备安装前，配备了高带速皮带机，设立27 m 高钢立柱和32 m 跨度钢桁架。在施工之前，对技术人员开展关于确保安装精度、保障高空作业与吊装安全等事项的培训工作，确保全部技术人员都能掌握安装技术要领，提高安装技能，保证施工安全，为安装工程的有序展开提供条件。

2.2 安装需用装置和器具

安装时所需设备主要是吊装装置，按照起吊的高度、起重量及吊装半径进行选择，并考虑强度条件，选配了两台50t 汽车吊和1 台40t 汽车吊。同时还分别配备1 台全站仪和1 台水准仪，并配备两台载重运输车，1 台平板车，三套氧—乙炔气割设备，两台2.5 t 手拉葫芦等。在应用测量设备前还对其精度实施了校验。

2.3 确定安装顺序

加工系统排布紧密，且金属构件与设备间常常存在交叉等情况，因此，在安装前需认真考虑各方面因素影响，以防止在安装时受到干扰，同时也应结合吊车的工作半径，防止影响后安装的部位。该加工系统设备安装的顺序应遵照原则包括：通常情况要按先装设备、后装皮带机次序开展；筛分车间装置和金属构件的装配限制因素较多，且皮带机应在安装设备后再安装，设备和皮带机安装都应采取后退法；其他位置的皮带机与设备安装可按平行作业法同时进行；金属构件与设备都应按从下到上，从内到外的次序进行安装[9]。

2.4 地基和预埋件的检测验收

大坝砂石料加工系统设备运行中会产生较大振动，所以基础应符合抗震需要，存在缺陷的地基应及时进行修复。基础的验收过程包含测定基础顶面标高与轴线部位等。预埋件验收主要有对安装部位、高度、平面度、尺寸、数量等的检验。在基础复测中若偏差超过限制要求，可通过焊接钢板和原有预埋件相连，垫高、增宽预埋板，调节水平度、高度与装设中心；基础对穿螺栓孔部位存在偏差，应通过扩孔进行修复。在偏差修复时如果存在困难，则可相应调节和基础相连处的机座或钢结构。在完成基础验收后才可以开展设备及其他结构的装设[10]。

2.5 金属结构装设

该项目中设备安装在7~9 月完成，正处在多雨高温环境下，对安装施工产生了极大影响。为提高施工速度，选择扩大单元方法开展安装：安装之前先对多个单元结构进行装配，在起吊工作半径内尽可能扩增单元拼装，降低结构的空中拼接。使高空作业尽可能转移到地上，以有效处理高空拼接操作困难、构件焊接质量难以控制等问题。同时该法也有效降低了高空操作耗时较长的情况，并使得高空操作在风、雨等恶劣环境下出于安全考虑而停工的现象得以避免。该项目的系统桁架、立柱都在安装部位周围先对单元构件进行了扩增。

系统立柱的最高长度都不超过36 m，可1 次完成起吊。先通过50 t 汽车吊使立柱被竖直起吊，并慢慢的把它放在基础表面的预埋板上。接着通过千斤顶、手拉葫芦等器件调节，保证立柱的垂直度符合标准与设计需要。然后对预埋板和立柱进行焊接，并复测焊后立柱垂直度。在立柱实现焊接加固后方可开展桁架的装设工作。装设桁架关键在于控制桁架的水平度与直线度，以确保后续安装时皮带机托滚架可处于同一直线与平面上，以保障皮带工作时不发生偏离[11]。

2.6 设备安装

由于此加工系统设备自量与体型都较大，且比较精密，所以在安装时应注意：在运输设备时，应保证绑捆牢靠，并注重运送安全；在安装中，在调节装置机座表面的水平度时，应保证起吊过程的平稳性，避免碰撞引起设备出现损害；除了颚式破碎机重41 t、圆锥破碎机重35 t，应分成许多部分进行安装以外，其它的设备都应整机装设；中、细碎设备的机座都有橡胶垫，在安装中应防止高温起火或电焊烧伤。

3 结论

综上所述，大坝砂石料加工系统设备在安装前必须做好技术交底、配备起吊设备以及基础复测等，保证安装程序的密切衔接。通过完善安装方式，尤其是选择整台吊装和扩大单元等方法，有效解决了安装过程中恶劣环境造成的影响，使高空操作尽可能转移到地面，提升了效率，确保了施工质量与安全性，从而为大坝的混凝土浇筑工作提供了稳定的用料供给设施。