江油市厚壩鎮(zhèn)至六合鄉(xiāng)公路項目(簡稱厚六路項目)，路線全長21.5k m，按山嶺重丘區(qū)三級、四級公路分段設(shè)計，路面結(jié)構(gòu)為18cm厚天然砂礫墊層、18c m厚水泥穩(wěn)定碎石基層、 22c m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50～500mm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3.5m寬風(fēng)景區(qū)道路，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)很低， 設(shè)計車輛主要為小型轎車，不能通行大貨車，無法用大貨車將砂石等建材運進(jìn)山區(qū)施工路段， 

只能用農(nóng)用三輪車少量運輸，從外部運輸砂石建材，運量無法保證，運輸單價是一般路段的 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8.4萬m³，砂用量為5.8萬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)濟分析，決定就地取材，現(xiàn)場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500mm 以上；河道縱坡較小地段河卵石直徑偏小，粒徑50～500mm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50～500mm 卵石占60%～70%， 粒徑500mm 以上卵石占20％～30％。河卵石石質(zhì)：經(jīng)調(diào)查檢驗，河卵石98%以上為堅硬的石炭巖內(nèi)核，另有極少量石英石等。河卵石強度絕大部分在150MPa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500mm 以上河卵石占到總量的20%～30%，為了降低破碎難度和費用，經(jīng)綜合分析對比后確定將直徑500mm以上的河卵石剔除， 剔除方法主要有：1 )特別大的(直徑800mm以上河卵石)由挖掘機在挖翻河卵石時用挖掘機直接清除到一旁；2 ) 對于直徑500 ~800mm河卵石，采取現(xiàn)場挖堆方法，較大石塊滾向堆

邊，然后用挖掘機清除；3 )對于直徑350～500mm的河卵石，利用在翻斗車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、距破碎場距離、粒徑大小、可開采量等因素， 確定了幾段采石場。確定采石場后，分別對采石場內(nèi)可開采量進(jìn)一步開挖調(diào)查計算，保證開采量滿足需求。

(2)砂石聯(lián)合生產(chǎn)線的確定?？紤]到該工程需用碎石8.4萬m³、砂5.8萬m³，從外部進(jìn)料比較困難(而且從外部進(jìn)砂其價格比碎石高)，采用砂石聯(lián)合生產(chǎn)線，同時生產(chǎn)砂石料。生產(chǎn)過程中可以根據(jù)砂石每時期需要量，調(diào)整砂石產(chǎn)出比例，以滿足施工需要。主要破碎工藝為鏟車上料一粗破一細(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)工程計劃安排，8.4 +5.8=14.2萬m³。砂石料只要能夠在5個月內(nèi)完成，即可滿足工期需要。該工程施工路段中間有一個埡口，埡口通車需要等到埡口兩側(cè)主體工程完成，也就是說工程中后期埡口處才能通運料車?？紤]到該工程的這一特點，在埡口兩側(cè)適當(dāng)位置各設(shè)一套破碎設(shè)備?？紤]到安裝調(diào)試需要40d左右，實際破碎時間也只有3.5個月，每月考慮有效工作時間25d，每天平均作業(yè)時間12h，則需小時產(chǎn)量為14.2×10000÷[ (25×3 +1 5 )×1 2×2 ]=65.7 m³／h 。根據(jù)破碎設(shè)備型號和產(chǎn)量，選用每小時100t (65.7m³) 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，破碎效率相對較低，選用分級破碎生產(chǎn)線，即先用顎式破碎機粗破后，再用反擊破碎機細(xì)破并進(jìn)行整形。

(4)粗破設(shè)備即顎式破碎機選擇條件：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100t／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500mm左右。根據(jù)這些條件，最終選定PE-600×900顎式破碎機，該破碎機處理量為50-160t／h，最大進(jìn)料粒徑為500mm，出料粒徑65～160 mm， 電機功率75kw，完全能夠滿足上述條件。 

(5)細(xì)破設(shè)備即反擊式破碎機型號選擇條件：1)能夠破碎強度高河卵石；2)作為終級破碎，碎石粒形能滿足公路工程有關(guān)規(guī)范對集料的質(zhì)量要求，破碎的碎石長條狀、片狀能夠控制在一個較低的含量內(nèi)；3 )磨損件易換、耐磨；4 )產(chǎn)量在100t／h以上。根據(jù)這些條件，選定反擊式破碎機PF-1214，其進(jìn)料口尺寸為 1440mm×465mm，最大進(jìn)料邊長為 ，350mm，生產(chǎn)能力100-160t／h，功率132k W。  

(6)篩分設(shè)備型號選擇條件：1 )必須有3種規(guī)格材料，即5 mm 以下砂、5～20mm碎石、20～40mm碎石；2 )綜合考慮工程需要、拌和機料斗配制數(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，選定振動篩3YK1854型，其處理能力為50-300t／h，電機功率 22kw，傾角20º，振幅8 mm，篩面規(guī)格1800 mm×5400mm。

(7)洗砂設(shè)備選定。根據(jù)總產(chǎn)量要求，配置輪式洗砂機，型號為XSD3620，處理能力為150t／h以上；輪斗直徑3600mm，轉(zhuǎn)速0.8～1.2h／min，電機功率18.5kw.

(8)皮帶機尺選定。考慮到原材料較濕易下滑的特點，采用統(tǒng)一的寬度為650mm 皮帶，皮帶機傾角控制在18º 以內(nèi)。從鄂破到反擊破、從反擊破到振動篩，兩支皮帶機長度選定為18 m；從振動篩出料以及從洗砂機出料，皮帶機長度為22m (主要考慮料堆分布)。每個皮帶電機功率5.5 ，共6×5.5=33 k W，輸送能力為130 t／h 。 

(9)其他設(shè)備配置。配置50 t 鏟車1臺，主要用于上料、移料；配置200k W 變壓器1臺。

2 設(shè)備安裝調(diào)試中應(yīng)注意的問題  

(1)顎式破碎機的安裝。1 )采用鏟車上料，靠重力下料。用人工控制流速的方式上料，上料斗為現(xiàn)場焊接(鋼板加型鋼)，呈豎向傾斜簸箕形，傾斜角度為30º(有利于河卵石自動下移)， 料斗距地面6 m高，料斗后利用河卵石原料填筑鏟車斜坡道。2)進(jìn)料口下料速度控制：在料斗出料口設(shè)置可轉(zhuǎn)動擋塊,用杠桿原理由人工控制下料量，以防下料過快堵塞破碎機入口時防止下料過慢而導(dǎo)致產(chǎn)量低，造成浪費。3)顎式破碎機卡機問題預(yù)防。下料太快和超尺寸石料進(jìn)入都可能造成卡機現(xiàn)象。為了減少卡機，一方面要控制超尺寸石料進(jìn)入，雖然在原料采集過程中采取了各種分檢措施，仍有個別超大尺寸河卵石存在。為此，在顎式破碎機進(jìn)料口設(shè)置工作平臺，由工人及時清除超大尺寸石料。另一方面要控制下料速度，但盡管采取了多種措施，仍有少量卡機現(xiàn)象。為減少處理卡機時間，將影響降到最低，在顎式破碎機上加設(shè)小型門架和手拉起吊葫蘆，葫蘆下方設(shè)專用夾具，一旦卡機，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，使更換顎板的時間大為縮短。4)在實際生產(chǎn)中經(jīng)常有鐵件掉人原材料中，進(jìn)而進(jìn)入反擊破碎機，造成破碎機加速損壞。為避免此類事情發(fā)生，在顎式破碎機出口附近皮帶機上方設(shè)置除鐵器，一旦有鐵件通過都會被除鐵器吸走，這樣可以完全避免鐵件進(jìn)入，防止鐵件對設(shè)備的損壞 。 

(2)反擊破碎機的安裝。1)在進(jìn)料口上方設(shè)置防護(hù)罩，防止飛料傷人。因為反擊破碎機是靠高 速旋轉(zhuǎn)打擊石料(打擊速度為30m／s以上)，飛石的速度非常高，極易傷人。2 )反擊破碎機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皮帶，必須加設(shè)擋板，并且要經(jīng)常檢查，一旦損壞及時更換，以延長皮帶壽命。3)安裝時電機軸線與破碎機轉(zhuǎn)子軸線必須平行對齊，并固定可靠，否則會經(jīng)常出問題。 

(3)振動篩安裝和使用中的問題。1)皮帶機在振動篩上的落料位置要加設(shè)易更換的鋼筋網(wǎng)( 40 mm×400mm)，以減少局部篩網(wǎng)損壞速度。如不加專門防護(hù)網(wǎng)，落料處篩網(wǎng)在1臺班內(nèi)就會損壞，造成不斷更換篩網(wǎng)。2 )在振動篩上方加設(shè)沖水管，因為在河道內(nèi)取料實際上是在水中取料，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，如不加水沖洗將造成篩分困難。3)振動篩分料斗設(shè)計加工要合理、牢固，排料順暢、不堵塞 。 

(4)洗砂設(shè)備安裝中應(yīng)注意的問題。1)洗砂機水池頂高要低于振動篩出料口。從振動篩上加注大量水，攜帶砂粒順利進(jìn)入洗砂機水池內(nèi)。2)洗砂機排水口盡量設(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)減速機應(yīng)安在葉輪軸齒輪下方或后方(進(jìn)砂方)，使減速機底座只受剪或壓力(均勻受剪或受壓)，絕對不能使減速機底座局部受拉。因為減速機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。該施工場地處于風(fēng)景區(qū)，洗砂污水必須經(jīng)過處理才能排人河內(nèi)。采取“雙池沉淀，分時排出，定期清淤”的處理方法，具體說就是設(shè)置 2個沉淀池，第一個池底高于第二個池頂，第二個池底高于河底，每個池口設(shè)閘門一個；第一個池儲存直排污水，并有部分沉淀，待第二個池清水放掉以后，第一個池內(nèi)水排人第二個池內(nèi)，然后關(guān)閉第一個池的閘門，第二個池內(nèi)不流動、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)場取樣，人工剔除直徑大于50mm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，采用挖掘機現(xiàn)場翻挖洗刷辦法，充分利用河卵石下的河水清洗(卵石下河水一直在流動，通過挖掘翻動，使粒徑極小的泥質(zhì)被河水沖走，起到清洗作用)。經(jīng)翻動清洗后，直徑50 mm 以下集料含泥量絕大部分為 l ％以

下，確保了原料的清潔度。其次是清除河卵石中的樹根等雜物。 

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)石料的各項指標(biāo)都能滿足規(guī)范的最高要求。經(jīng)試驗，砂的含泥量為0．8，無泥塊存在，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JTJO41—2000中的I區(qū)。通過試拌砂漿，發(fā)現(xiàn)和易性較差。

 
經(jīng)過破碎機破碎后碎石試驗結(jié)果數(shù)據(jù)

  
經(jīng)破碎機破碎后砂的篩分結(jié)果

3.3改進(jìn)措施

通過對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，這是因為 0.16～0.63 mm粒徑在洗砂過程中被水沖走，造成制出的砂偏粗，級配相對也較差。為減少細(xì)顆粒部分流失，首先對洗砂機進(jìn)行改造，將洗砂機葉輪背面濾網(wǎng)孔由5 mm改為1 mm，輸出的砂中細(xì)顆粒大量增加，但隨后出現(xiàn)了新問題，細(xì)粒多攜帶的水也多，按原有皮帶機斜度，砂大量順著皮帶機往下流，導(dǎo)致輸運困難。 針對該情況，進(jìn)一步降低輸砂的葉輪轉(zhuǎn)速， 由原來的1.2r／min改為0.5 r／min，轉(zhuǎn)速降低后，濾水時間增加，砂中含水量大大降低；同時調(diào)整皮帶機傾斜角，由18º 降到16º，另外，擴大洗砂機排水口尺寸，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。通過采取以上措施，輸出的細(xì)粒料明顯增多，其篩分試驗結(jié)果如表3所示。  

     
對洗砂機生產(chǎn)工藝改進(jìn)后砂的篩分結(jié)果

經(jīng)過上述改進(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，保證了制砂質(zhì)量。

4 經(jīng)濟效 益和社會效益分析

4．1 經(jīng)濟效益

該工程碎石用量84000m³，砂用量58000 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80萬元，2套共計160萬元，按5年折舊，設(shè)備折舊每年32萬元。破碎設(shè)備總裝機容量280 W，電費為142000   m³÷65.7m³／h×2×0.8×260 =899117元。50 t鏟車使用費按4個月、每月2．5萬元、2臺計算，共計4×2.5×2 =20萬元。2 )人工費。每套設(shè)備6人，共12人，每月工資3000元， 共計30000×12×4 =144000元。3 )原料運輸費、采集費用為10元／m³， 損耗系數(shù)按1.05

計，共計142000×1.05×10 =1491000元。4 )設(shè)備安拆運輸費每套5萬元，共計10萬元?？傎M用為320000+899117+200000+144000+ 1491000+ 100000=3154117元 。 

(2)如果采用山外進(jìn)料，碎石的外進(jìn)價格為62元／m³，砂的外進(jìn)價格為94元／m³，則總費用為62×84000+94×58000=10660000元。

利用河卵石制取碎石和砂的直接經(jīng)濟效益為10660000-3154117=7505883元≈750萬元。

4. 2 社會效益

一是現(xiàn)場加工生產(chǎn)，可避免大量運輸砂石料對原有風(fēng)景區(qū)道路的損壞；二是通過有計劃采挖河卵石，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，合理開采利用河卵石將大量減少耕地占用。