重大铁路工程配套砂石厂绿色建造浅谈

重大铁路工程配套砂石厂绿色建造浅谈

马牧,王涛

中国水利水电第八工程局有限公司 绿色建材公司 长沙 410004

摘要：配套砂石厂位于西藏自治区，重大铁路工程北（右）侧约350m，地面高程约2950m。工厂地处西藏高寒高海拔、生态敏感区域，生态脆弱、环境敏感，根据“生态优先、绿色发展”的理念，针对性的在砂石厂设计、施工、运维各阶段进行绿色建造整体规划及实施，通过在工程各阶段采取绿色建造理念及技术，打造产品优良、零排放、低噪音、绿色环保、高效节能、智能控制的“花园式”工厂，最终建设成为保证该重大铁路工程顺利建设的精品项目。

关键词：绿色建造；零排放；低噪音；绿色环保；智能控制；高效节能；

1  引 言

配套砂石厂加工料源为当地河滩料和重大铁路工程隧道出口段洞渣料，设计处理能力200t/h，成品生产能力160t/h，生产16mm～31.5mm、10mm～20mm、5mm～10mm三种粗骨料和<5mm砂。砂石厂采用“两段式破碎”+“棒磨机制砂”+“骨料整形”的湿法生产工艺，产量可达70万t/年。

目前“绿色矿山建设全国性行业标准”已经出台，国家正在通过整合一批、关停一批，遏制“小、散、乱”企业，淘汰达不到环保和质量标准以及安全条件较差的企业，同时创建一批绿色砂石工厂，实行绿色勘查、绿色开采、绿色生产。相较于传统砂石工厂的无序管理及达不到环保、高效等要求，新建砂石工厂需统一在高效、环保、节能、智能化等诸多绿色建造方面进行统筹规划、设计、施工和运维。

2  设计阶段

2.1 设计理念

配套砂石厂设计贯彻“技术先进、经济合理、绿色环保、产品优良”的方针，坚持：（1）严格执行国家现行的设计规范和国家批准的建设标准；（2）采用标准化设计，应用“可靠性设计方法”、“结构优化设计方法”等现代设计方法；（3）在满足工程要求的同时，因地制宜，就地取材，节省建设资金，节约各种资源，缩短建设工期；（4）针对高原地区生态脆弱、修复困难等特点，不占耕地、农田，少占林地和草原，减少对当地环境、居民的影响；（5）对砂石工厂内的主要车间及成品料仓进行全封闭设计，减少扬尘及噪音污染。

2.2 工艺设计

（1）湿法生产工艺

砂石厂主要加工料源为当地河滩料，料源含杂砂、土，含水率高，且表面附着青苔等杂物。如采用干法生产，存在细粘物料粘连筛网网孔，附着物分离不彻底，导致成品骨料含泥量超标，粗骨料裹粉、超逊径、机制砂石粉含量超标等质量问题。因此选择采用湿法生产工艺，可有效对质量、环保等方面进行控制。

（2）破碎工艺

结合本工程料源特性，工艺流程采用两段破碎，即粗碎、中碎。采用粗碎开路、中碎闭路工艺，制砂采用“新型JPS200棒磨机制砂”工艺。粗碎、中碎、制砂破碎设备均采用国内外行业先进设备，具备低噪音、高产能、低能耗、适应性强等诸多特点，能够充分适应高海拔、高严寒地区的生产需求。

（3）筛分工艺

设置成品筛分湿法生产工艺，采用国内先进的环保振动筛，粗细骨料进仓前均在筛面上采用高压水冲洗，确保粗细骨料洁净、细骨料石粉含量在可控范围内。环保振动筛具备低能耗、低噪音、运行稳定等特点，节能、降耗及环保效果显著。

（4）制砂工艺

机制砂生产，尤其鹅卵石制砂是砂石骨料生产中技术含量最高、难度最大的环节。本工程设计采用新型JPS棒磨机作为传统的制砂设备，单台处理量达到200t/h，具有结构简单、操作方便、工作可靠等特点，适用于各种硬度的岩石；棒磨机生产出来的机制砂具有级配连续、粒形好，细度模数稳定等特点。

（5）废水处理工艺

采用国内水电行业和矿山建材行业普遍采用的先进砂石废水处理工艺：机械预处理→集水池→细砂回收工作站→斜板浓密机→高压隔膜压滤机的工艺，通过该工艺，废水处理后循环利用，实现零排放。

2.3 土建设计

（1）结构设计

①钢结构：主要钢结构设计内容为胶带输送机标准节、标准支架，粗碎车间结构，中碎车间结构，筛分车间结构，胶带输送机料斗、护栏，以及各车间封闭等；胶带机标准结构采用全封闭通廊结构形式，具备标准化、控尘、降噪等诸多优点；车间封闭结构采用专业的结构设计软件进行优化设计，保证结构安全、造价可控。

②混凝土结构：主要的钢筋混凝土结构设计内容有粗碎车间基础挡墙、棒磨车间基础、各钢结构平台基础以及水池结构，结构设计采用专业的结构设计软件进行优化设计，同样保证结构安全和造价可控。

（2）建筑设计

以满足生产工艺流程和生产管理为原则，厂房高度根据工艺使用要求确定，不强调统一模数。尽量考虑构件的通用性，采用国家标准图集和地方标准图集。建筑设计除满足工艺要求外，尽量改善生产环境与劳动条件，全面考虑车间的采光、通风、防水、防腐等要求，并采用相应的保护措施。装修以讲究实用、节能、美观大方为原则。围护结构屋顶采用压型彩钢板，周边墙体封闭采用夹芯彩钢板。门窗采用玻璃塑钢窗；门采用带防风沙小门的钢木大门及木门或塑钢门。

（3）绿化设计

立足长远，高标

准、高起点，合理提高绿化覆盖率。利用速生树种，迅速增加绿地覆盖率，满足当前功能需求和营造功能环境为近期目标；合理进行速生树种、慢速生长树种和经济性树种搭配结构，最大限度发挥各树种独特优势，做到优势互补，兼顾短期与长期效果，最终形成生态、社会、经济效益统一的绿化体系。

2.4 智能化、信息化设计

按照砂石厂收发存和日常运行的“网络化、信息化、智能化、可视化”的要求，设计信息管理系统，为砂石产、运、存、销的全流程信息化智能化管理系统。综合利用移动互联网、云计算等新一代信息化技术和物联网技术，通过一个平台、多功能模块的灵活组合运用，改变传统的人为管理方式，实现对砂石企业的生产、销售全过程24小时持续闭环管理，生产销售数据一目了然，可通过手机随时查看，数据异常及时报警防止资产流失。

3  施工阶段

配套砂石厂项目按照工程整体进度需求，自2020年12月4日开始进场至2021年1月31日建设完成，历时58天，创造了进度奇迹。主要完成：混凝土浇筑约7300m³，金结制作安装约780t，设备、电气安装及系统调试运行，共计设备68台套。

3.1 混凝土施工

混凝土施工主要涉及粗碎车间、中细碎车间、棒磨车间、水处理车间、成品料仓及、道路及胶带机基础，考虑到自拌混凝土产生的噪音、污水、建筑垃圾等对施工现场及周围居民及环境的影响，所有混凝土工程均采用林芝市商混站生产的商品混凝土，虽增加了一定建设成本，但对工程质量、工程进度及施工期间的环境起到了积极良好的保护作用。

3.2 钢结构施工

钢结构施工主要涉及各车间封闭结构、胶带机桁架立柱结构等部位，考虑到钢结构制作工序、制作周期、进度要求及工程量，在施工现场很难完成，且会造成一定的环境污染。综合考虑，砂石厂所有钢结构制作全部在林芝市具备相应能力的钢结构厂制作，运输至现场进行拼装。此举不仅可以保证钢构件制作的质量和进度，还大大降低了钢构件制作对现场环境的影响。

3.3 气膜施工

配套砂石厂成品砂石骨料堆场采用全封闭结构，经比选，采用气膜仓作为成品砂石骨料堆场的封闭形式，气膜仓是一种采用高强度、高柔性的薄膜材料为主要材料，利用密封空间内空气压力支撑原理而建成的建筑。该封闭措施以往运用在体育场馆、煤场，但在砂石行业为首次使用。运用此工法比钢结构将有效缩短安装时间，提高安装精度，减少成本，降低能耗，保护环境。相较传统的钢结构封闭厂房相比，新型气膜封闭具有跨度大，施工周期短，施工成本低，使用寿命长，可重复再利用等优点。

3.4 绿化施工

配套砂石工厂按照设计之初的统一绿化规划，除道路采用混凝土封闭外，其余场地均采用植草、植树绿化，绿化面积约1.8万平方米，约占整个加工场地的60%。根据当地气候条件，选择耐寒、耐旱、耐高海拔地区的柳树、松树、灌木丛及细叶结缕草和狗牙根，打造花园式工厂。

4  运维阶段

4.1 质量控制

通过先进的生产工艺，过程中产生的不合格物料通过筛分后进行闭路循环，直至合格为止，100%保证生产质量。

（1）生产保障：原料通过粗碎颚破，中碎圆锥破两道破碎工艺，结合棒磨机制砂的湿法生产工艺，加上新型环保振动筛，粗骨料质量稳定，产量有保障。通过棒磨机制砂，产量可达140t/h，粒型圆润，级配连续，细度模数可调，使砂石骨料质量可控。通过浓密机+高压隔膜压滤机+净水一体机相结合方式，完成水循环重复利用，减少用水量，实现零排放。

（2）堆存保障：成品料仓采取全封闭气膜工艺，能使成品骨料始终处于稳定的封闭环境中，不受雨雪，风沙等影响成品质量。新型气膜具有全密封、跨度大、使用寿命长、仓内气温可适当调节、可重复再利用等诸多优点。

（3）自动检测保障：在砂石骨料加工生产过程中，自动取样进行颗粒级配图形分析和光谱分析，实时检测生产过程的质量状况。当生产骨料超出质量标准时，及时触发报警，自动调整不合格物料，通过闭路循环、加工再生产，直至合格骨料成型后入成品料仓。

4.2 环水保控制

场地内排水实行雨污分流设计，雨水经汇集沉淀后进入当地水系统。污水经废污处理工艺：采用“机械预处理”＋“集水池”＋“细砂回收工作站”＋“斜板浓密机”+“高压隔膜压滤机”的处理工艺，将废水固液分离并沉淀,处理后的污水可循环利用，真正实现零排放。

图2污水处理系统

4.3 信息化建设

建立以“PLC控制系统+砂石骨料物联网平台系统+视频监控系统+砂石骨料自动检测系统”的信息管理系统，实现砂石骨料生产全过程“网络化、信息化、智能化、可视化”。系统自动采集数据对生产供应情况进行实时分析，实现实时数据远程终端、手机APP在线查询和砂石厂等运行实况远程可视；实现砂石料用量审报、生产、运输、销售计量等全过程生产管理和监控信息化。通过无人值守地磅称重管理系统、各成品料进仓皮带称，对进场毛料和各成品料进行称重计量。实现进出厂管理、汽车衡无人值守、实时监控等功能；以上信息化技术应用提高砂石骨料加工管理的质量和效率，决策科学，实现管理无人化、少人化。

4.4 智慧化运行

（1）组建了砂石加工厂系统智慧运行管理平台

为提高生产运行系统的可靠性，组建砂石加工系统智慧运行管理平台。分析运行过程中潜在风险点，降低潜在事故发生，对生产全流程实行精细化、智能化运行管控。

图3智慧运行管理系统

（2）运输车辆管理系统

研发运输车辆管理系统。针对生产人员和运输车辆研发车辆定位管理系统,以全球卫星定位技术（GPS、北斗)、无线网络通讯技术、核心调度计算、图像识别等技术,对人员和运输车辆的位置及工作状态实时监控和安全管理，达到优化生产、提高产量、降低等待时间、安全运输管理的目的。

（3）产品在线检测系统

建设了产品在线检测系统。在线检测系统包括高速摄像采集、后台数据分析反馈、试验室检测修正三部分组成。系统生产时，在胶带机上设置摄像采集前端模块进行有效采样，前端内置快速拍摄、图像处理模块，前端采集的数据传送到后台，经快速分析计算，得到粒度、长径比、圆形度、级配等信息，实现产品质量在线分析反馈。通过人工取样检测对比分析试验结果的准确。

图4骨料在线检测系统

图 5   配套砂石工厂全貌

5  结语

目前，国家通过出台一系列标准政策来引导建筑企业在绿色发展道路上持续、高效的发展，通过整合一批、关停一批，遏制“小、散、乱”企业，淘汰达不到环保和质量标准以及安全条件较差的企业，同时创建一批绿色砂石工厂，实行绿色勘查、绿色开采、绿色生产。

配套砂石厂作为高原重大铁路工程第一个成系统成规模的自采砂石加工场，积极践行“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，通过在设计、施工、运维各不同阶段采取的各项绿色建造措施，已将该砂石厂打造为可以稳定保障该重大工程砂石骨料质量和需求的“产品优良、零排放、低噪音、绿色环保、高效节能、智能控制”的“花园式”工厂精品工程，为该高原重大铁路工程建立高起点、高标准、高质量的砂石工厂树立了标杆。

参考文献(References)：

[1]《砂石行业绿色矿山建设规范》-DZT0316—2018

[2]绿色建筑方案设计探讨-陈泳坤-建筑工程技术与设计，2019，（11）：836

作者简介（上篇发的是家园，这篇发新视线）：

1、马牧（1989），男，汉族，甘肃省天水市，本科学历（学士学位），人工砂石工程

2、王涛（1989-），男，汉族，山东省德州市，本科学历（学士学位），人工砂石工程。