中铁五局集团机械化工程有限责任公司湖南衡阳422100
摘要:习近平总书记说“绿水青山便是金山银山”。混凝土搅拌站是土建项目的主要大型临建工程之一,既是项目进行结构物施工进度保障和质量控制的关键环节,也具有展示企业形象和项目施工管理能力的标志。因搅拌站具有占地面积大、对周边环境影响因素多、使用时间长、在项目成本中占比大等特点,所以,建设功能满足项目施工需要且能展示企业形象的经济、节能、环保搅拌站,是项目部进场后所需达到的首要目标。本人从事多年的项目搅拌站规划设计、建设和管理工作,现将工作中经常面对的一些问题和解决的技术措施与大家进行探讨。
关键词:建设绿色搅拌站;环保;节能
一、建设绿色混凝土搅拌站常见问题及原因
搅拌站常见主要问题包括:一是场地规划设计不合理,导致占地面积过大,造成土地资料浪费,增加建设成本;或场地面积过小,功能不能满足施工生产要求及安全生产、文明施工要求。二是搅拌站内相关的环保设备、设施功能不能满足要求,造成粉尘、污水等排放不达标,造成附近水体、空气、土地污染,影响周围居民的正常生产和生活。三是因规划和设计、施工中不科学,造成设备燃油、电、人力等的资源浪费。
二、绿色搅拌站的建设
科学规划、精心设计、高效的组织施工是绿色搅拌站建设的基础和前提,混凝土搅拌站是系统的大型临建工程,包括场地平整及基础建设、污工及地面硬化、场内厂房及相关房屋设施建设、设备安装、给水排水系统、供电系统等,一般具有工程量大、工期紧、参与建设队伍人员多、工作和生活环境差等特点。要快速、高质量建成搅拌站必须要有科学规划、精心设计、高效的组织施工作为基础和前提保证。如果前期的规划设计不合理或施工质量不达标,将影响后期使用功能。
(一)全面的施工调查是科学规划、精心设计的基础。
项目施工调查应安排有经验的施工技术及管理人员参加。通过施工调查掌握地形地貌、道路状况、施工管段长度及结构物分布状况、工期、混凝土数量及分布、水文地质、气候、供电线路、便道便桥线路方案、村庄分布、地材供应、民风民俗、施工组织设计、业主及监理特殊的技术要求;原材料的供应情况;当地环保水保特殊要求;施工设备资源、运输设备市场及设备维修能力等,施工调查后应及时编写施工调查报告。通过施工调查分析,可对搅拌站的设置进行初步规划,确定搅拌站混凝土供应范围、生产的混凝土总量、选址方案、场地面积、主要设备和人员配备、便道等。
(二)搅拌站规划设计
1、搅拌站规划设计的四条原则:
一是保供原则。搅拌站生产运输能力必须全天候2满足现场施工生产对混凝土的需求。搅拌站的场地、设备、道路、人员都必须满足这一原则。
二是保质原则。为保证混凝土质量,从混凝土出场到运输至工地浇筑时间应小于混凝土初凝时间,一般不超过1小时。
三是多方案经济性比选、综合成本最低原则。要从进料运输成本、生产成本、站场建设与复耕成本、运输成本等进行全面测算比较,选择可行且较为经济的方案进行实施。
四是环境影响最小原则。对周围的居民生活及土地及其附作物、空气、水体等影响最小。
2、搅拌站场地面积测算
混凝土搅拌站的场地面积:搅拌设备安装区面积、主要由料仓的占地面积、停车区、场内道路、泥浆池、办公生活区等组成。
(1)搅拌设备安装区面积:包括搅拌设备安装所需面积、搅拌用水池所占面积、减水剂存放区面积和一些人员通道等所组成,三者面积有些在空间内可相互重叠,一般以搅拌设备安装基础图为依据,在其安装平面积的基础上增加20-40%
(2)料仓面积计算:
料仓的数量主要由混凝土粗骨料种类确定,每种粗骨料分为合格料仓和待检仓,目前在铁路、公路项目用混凝土一般不少于4种骨料,假如,项目生产的各种型号混凝土所用粗骨料质量等级一样的情况下,总料仓数量最少也是8个。随着所用粗骨料规格、质量等级的增加,料仓的数量也应成倍增加。对料仓的分隔,传统的做法一般是均衡分隔,即各料仓面积相等。均衡分隔的缺点:因混凝土生产配比原因,导致各料仓的周转次数不同,料仓的有效利用率降低。根据经验,料仓最小库容应保证施工大干期间正常生产3天混凝土所需的各种材料储备要求,并根据当地材料的供应和运输情况进行适当调整。比如:某搅拌站在正常施工期间,日平均混凝土量1000方,其中:每方混凝土砂用量0.4方,假如料仓堆料高度为2.5米,计算砂仓的堆料面积:
S=1000*3*0.4/2.5=480(m2)
建设时,为了经济使用,各料仓的长度一般一致,宽度可作调整。一般采用2-3种宽度。最小一般不小于6米。为减少上料时装载机油耗,大料仓一般放中间,小料仓放两边。料仓内上料通道宽度:一般取10-18米。取决运料车的种类。如采用后8轮自卸车进料,车身长度一般在10米左右,宽度一般取10-15米。若采用拖挂车进料,宽度一般取15-18米。
(3)设备停车区面积:根据搅拌站混凝土运输车辆数量计算确定。
根据经验:运输车数量=搅拌站月均生产混凝土量/1100~1300,(道路好时取大值,道路差时取小值)
(4)办公区生活区的面积根据办公生活人员的数量测算,试验室按规定所需房屋间数和面积计算,生产区面积按人均10~20平米计算(在人口密积地区取小值)
(5)车辆通道面积:根据通道功能测算通道宽度,结合地形算出通道面积。主要通道宽度一般不小于7米。
(6)泥浆沉淀池面积,现在一般采用五级沉淀,一级沉淀池长度就不少于8米,宽度不小于3.5米,确保混凝土运输车清洗作业要求。各级池总长不少于20米,宽度不小于3.5米。
(7)其他配电房、发电房、过磅房等面积根据设备和功能要求设计确定。
以上各个占地面积相加,基本就是搅拌站的经济适用面积。
3、搅拌主机设备的配置能力计算
一般搅拌站搅拌设备的配置有单机、双机、多机等形式。采取哪一种形式,主要取决于混凝土种类的数量、混凝土所用的原材料是否一致、设备的生产能力和性能等。当混凝土品种较多且所用原材料质量要求不同时,应采用双机或多机。当采用单机生产能力不能满足施工要求,或设备可靠性较差时,应采用双机或多机配置模式。当混凝土品种相对单一,单机生产能力满足要求,设备性能可靠时,可采用单机配置模式。
搅拌能力的计算:
搅拌站铭牌上标注的是理论生产率:是指搅拌站在每一盘料搅拌时间为1分钟的情况下,每小时的理论产量。理论生产率未考虑以下客观影响因素:配料时间的变化、搅拌时间变化、运输车衔接、操作人员熟练程度、设备故障检修等。而且,这些延误时间及间隔是施工中必然发生的。比如高铁项目要求混凝土搅拌时间不少于2分钟,冬季施工或高性能混凝土搅拌时间不少3分钟。
根据施工经验统计:公路项目一般每小时实际产量约为额定产量的40%-50%左右;铁路及高铁项目一般实际产量约为额定产量的25%-40%左右;即公路项目HZS90站按30-45方/小时计算,HZS120按40-60方/小时计算,才接近实际值。HZS90搅拌站年平均产量5-7万方,HZS120年平均产量8-12万方。铁路项目施工对混凝土质量要求和管控更严格,实际产量比公路项目要低得多。
注意事项:(1)公路等路外项目单机配置模式,节能及经济性较好。目前的搅拌站生产技术已比较成熟,故障少,利用单台设备完成一般公路项目混凝土供应已成为常态.(2)铁路项目对搅拌站进场水泥“未检先用”质量控制非常严格,而到场检验周期一般要3天时间才能出结果,搅拌站的设备生产能力更多是受到粉罐仓储能力的制约。因此,铁路尤其是高铁项目,搅拌站设备在向大型化、多粉仓、大粉仓方向发展。
三、绿色搅拌站设计及施工中须高度重视几个常见技术问题
(一)搅拌站的料斗大坡度上料问题
装载机大坡度爬坡给搅拌机配料斗上料,司机需加油使设备上坡,增加设备油耗,设备不易操作,稍有不慎,装载机就撞在配料机上,造成配料斗损坏,增加上料难度,造成安全隐患。
造成这种情况的原因:料仓底面标高和搅拌设备安装基础标高设计问题,搅拌站安装设计深度不够。
3.1水平上料平台
3.2大坡度上料平台
一般情况下,采取装载机(ZL40-50)上料的方式,配料斗顶面高度距料仓底高度为1.8-2.4米,若超出2.4米左右,装载机上料就会困难,就只能把上料平台修成一定坡度,以满足上料的要求。而且,这种情况往往是在搅拌站基本建成时才发现这一问题,导致无法改变的结果。
搅拌站料仓与搅拌设备的布置分为上、下平台模式和同一平面布置两种方式,应根据现场的地形地貌选择。上、下平台即将料仓放在上平台,搅拌设备放在下平台;这种模式比较美观、经济。当料仓与搅拌设备放在同一平面时,为解决爬坡上料问题,在设计时,应从保证配料斗顶面高度不高出料仓底高度为2.4米这一要求,反算搅拌设备各部件安装基础标高,采取基础下沉式安装。
(二)搅拌站排水系统及泥浆沉淀池设计及施工
搅拌站排水系统应将坡面排水、沟渠排水、泥浆沉淀池和日常冲洗用水等进行综合考虑。
搅拌站属于多粉尘、多泥浆的场地,为保证混凝土质量和场地清洁,经常需进行场地的清扫和骨料的清洗工作,且清洗后不允许场地积水情况发生,尤其是出现料仓积水的情况。因此,在进行地面坡面设计和施工过程中应高度重视:
1、以前我们都习惯采用2%坡度,这个坡度在施工中稍有控制不到位,就会造成场地积水。设计时,应采为3-4%的坡度较好。无论是基础施工还是进行场地硬化,应按2米一点进行标高控制。
2、为保证平整度等施工质量,建议采访摊捕机或轴棍机施工,临建工程按永久工程方法施工。
3、在搅拌机出料口下端的后部或侧面设一2米*2米泥浆沉淀池,使每天冲洗机子的废水经初步沉淀后经沟渠再流入5级沉淀池,保证沟渠整洁。
4、五级沉淀池的设计和施工应保证其适用性和经济性。沉淀池应设计规划在搅拌站内标高较低的位置,使场内污水能够通过沟渠自流到沉淀池。以下两图为原设计的沉淀池和现在改进后的深沉池比较:
3.3原设计(三级沉淀池)
这种设计的缺点是:运输车洗车不方便,如在站外洗车同样会造成污染;一级沉淀池小,要不了多久沉碴就满了;清碴不方便,需要找专用机械(挖机)清碴;过滤级数少,处理效果差。
3.4新设计(五级沉淀池)
新设计的好处:
(1)新设计的沉淀池为五级,第一级沉淀池长度加长到8米,作为洗车池,底面设计成斜面,三面不封闭,使运输车能开进去清洗。
(2)沉淀后的泥砂可以用搅拌站装载机直接清出来,不需再找挖掘机清泥浆池,减少了费用开支。
(3)经过四级沉淀后流入第五级的废水已基本变清,经水泵抽取后,作为清洗材料、场地和设备使用,从而实现污水的循环使用,需要使用新清洁水较少。
(三)粉尘防控技术措施
1、骨料仓及搅拌设备的粉尘防控
目前,随着环保管控的越来越严,骨料仓、配料设备、搅拌主机一般都采取用彩钢结构全密封的方式,防止粉尘向大气排放。在骨料仓通道上端安装自动控制喷淋洒水降尘,改善料仓内作业环境。在主机楼上,采取密封与吸尘方法相结合,确保主机楼的整洁。
2、搅拌站场地粉尘的控制
以每天定期清洗、及时清扫为主,保持场地、设备、设施的清洁。
3.5脉冲除尘器基本结构如图
3、粉罐扬尘控制
粉罐扬尘控制是搅拌站治污的重点和难点。传统的粉罐除尘装置主要是布袋式除尘。粉料输送到粉料罐是通过压缩空气输送,压缩空气把粉料送到粉料罐后,通过罐顶除尘机滤芯排到空气中,如除尘机滤芯堵塞,则压缩空气不能及时排出而产生“憋压”,当压力达到罐顶安全阀开启压力时,安全阀打开,压缩空气与粉料通过安全阀排到大气中,产生冒灰现象。另因料位计失效,粉料装满后继续送料,也会出现罐顶冒灰现象。
为解决粉罐扬尘问题,我们进行了用管子从粉罐顶接下水池过滤等多种方案措施,但效果不好。最后,经过考察和咨询,采用DMC型脉冲袋除尘器,取得了较好效果。DMC型脉冲除尘器,该除尘器采用高压(0.5~0.7Mpa)大流量脉冲阀和文氏管逐条滤袋喷吹清灰的技术,具有清灰动能大,清灰效率高的特点,特别是其在线清灰的特性,可使除尘器连续运转,克服了原机械振打停机清灰的缺点。该机滤料一般选用涤纶针刺毡,排放浓度低于50mg/Nm3,采用高质滤料时收集0.3~2μm粉尘具有比任何其它除尘器都优越的效率。该机控制系统采用脉冲喷吹控制仪,对清灰进行自动控制。DMC系列规格性能见表一。
除了以上三个大的方面问题外,绿色搅拌站还包括料仓大棚彩光和通风设计、混凝土余料的控制和管理、混凝土运输过程中滴漏控制等相关技术和管理工作,在此,就不再进行详述。
总结
总之,绿色搅拌站建设是一项综合性系统工程,企业和项目对其定位要高,其本身是一项目临建工程,但若仅仅只把它当成一般临建工程来对待,边设计边施工,或无设计靠现场管理人员经验建设,要建绿色环保的标准搅拌站,那是做不到的。必须要把临建工程当成永久工程的标准来做,按施工调查——规划——设计——复核——审批——交底——施工——质量监督——竣工验收的流程来实施。此外,在建站过程,一般时间紧,现场作业工班多,项目现场管理能力要强,要注意各工班间工作进度和工艺方面的协调。及时掌握现场动态,发现问题及时纠正。要确保快速而高质量完成,必须要安排有施工经验的专业化队伍施工。中铁五局机械化公司自2013年以来,在“永争第一”企业文化的引领下,充分发挥项目和专业化分公司作用,把“快速、优质、环保”建成搅拌站作为新上项目第一个亮点进行打造,至今在所参与建设的各条公路、铁路战线上,我们所建的搅拌站都成为各条线上的标杆。短期的精心付出,长期完美的受益;我们搅拌站建成后,一般业主都会组织其他项目来现场观摩,在给企业的品牌和信誉添彩的同时,也会获得了业主的经济奖励。更主要的是我们在以后生产管理中,节成本、保形象、省麻烦。为了使天更蓝、水更清、山更美,绿色搅拌站建设,我们一起同行,一起努力。
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