兴城抽水蓄能电站沥青混凝土骨料加工及拌和系统

2023-12-15李叶吴佳蔚

东北水利水电 2023年12期

李叶，吴佳蔚

（辽宁省河库管理服务中心（辽宁省水文局），辽宁沈阳 110003）

1 工程概况

辽宁兴城抽水蓄能电站位于辽宁省葫芦岛市兴城市境内，可在电网中承担调峰、填谷、储能、调频、调相、紧急事故备用等任务。电站装机容量为1 200 MW，上水库总库容为932×104m3，下水库总库容为1 133×104m3。工程为Ⅰ等大（1）型水库，主要建筑物包括上水库挡水建筑物、输水建筑物、地下厂房、厂房交通洞、通风洞、主变洞、母线洞、地面开关站、下水库挡水及泄水建筑物等，次要建筑物包括尾调通风洞、排水廊道、补水系统建筑物等。

上水库正常蓄水位为510.00 m，沥青混凝土面板堆石坝最大坝高106.00 m，坝长1 035.50 m。下水库正常蓄水位为124.00 m，钢筋混凝土面板堆石坝最大坝高50.00 m，坝长417.00 m，下水库泄洪建筑物布置在左岸，包括泄洪放空洞和溢洪道。输水系统总长2 248.42 m，其中，引水系统长1 112.01 m，尾水系统长1 136.41 m，引水、尾水系统均采用二洞四机布置，输水发电系统距高比为5.5。地下厂房系统距离上水库进/出水口闸门井约790.00 m，厂房洞、主变室及尾闸洞从上游向下游依次平行布置，厂房洞开挖尺寸为173.50 m×26.00 m×56.60 m（长×宽×高）。补水泵站位于塔子沟沟口东屯附近，补水系统管线全长6 004.00 m，采用单根DN600 球墨铸铁压力管道，泵站扬程为115.00 m，设计流量为0.3 m3/s。

2 碱性骨料场调查

碱性骨料场位于八家子镇南约2 km 的瓦房沟村，料场为椭圆形山包，山体比高一般为140.00～180.00 m，山体较宽厚，地形起伏较大，料场面积约0.04 km2，按取料高程140.00 m估算，表部风化溶蚀无用层厚度约3.00 m，有用层厚度大于15.00 m，有用层体积为60×104m3，有用储量大于设计需用量的3 倍，储量、质量满足技术规范要求。该商品料厂分别供应5.000 mm 以下、5.000～10.000 mm、10.000～20.000 mm 等多种级配料。

3 拌和系统布置条件

在上水库库外北侧环库公路附近坡地布置沥青混凝土拌和系统，场地高程为513.00 m 左右，面积约1.90 万m2。

沥青混凝土骨料加工及拌和系统所在的上水库北侧山脊，场地范围内地面高程为513.00～535.00 m，山脊内侧地形平缓，为10°左右，外侧地形陡峭，为60°左右。覆盖层较薄，多小于1.00 m，主要为粉土质砂。基岩多裸露，为燕山早期二长花岗岩，全风化厚度为2.00～6.00 m，强风化厚度为8.50～17.60 m，边坡整体稳定性较好，不存在崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。环境地质条件简单，为基本稳定场地，适宜工程建设。

4 沥青混凝土试验

大坝采用沥青混凝土面板堆石坝，坝顶高程为513.50 m，坝顶宽度为10.00 m，坝顶长1 035.50 m，坝轴线位置最大坝高为106.00 m（坝脚位置坝高185.50 m）。面板采用沥青混凝土简式面板，沥青防渗面板自上而下布置表层沥青玛蹄脂封闭层（厚0.2 cm）、沥青混凝土防渗层（厚10.0 cm）、沥青混凝土整平胶结层（厚10.0 cm）。水位变动区的沥青防渗面板采用改性沥青，库底的沥青防渗面板采用普通沥青，在库周与库底面板连接部位、基础断层区、库周和库底挖填交界处、沥青混凝土面板与钢筋混凝土连接部位，采用5.0 cm 沥青混凝土加厚层，并设置聚酯网格进行加强处理。

矿料是沥青混凝土的重要组成部分，对沥青混凝土的性能有着重要的影响。矿料按粒级可分为粗骨料、细骨料和填料，粗骨料的粒径范围大于2.360 mm，细骨料的粒径为0.075～2.360 mm，填料粒径小于0.075 mm。粗、细骨料在沥青混凝土中组成骨架结构，使沥青混凝土获得必要的强度以承受外力作用，而填料和沥青组成沥青-填料相，使沥青混凝土具有一定的弹性、粘性、塑性及施工和易性。

根据各项矿料性能试验，粗骨料、细骨料、矿粉各项性能检测结果均符合设计要求；沥青混凝土室内配合比试验过程中对粗、细骨料加温至170 ℃，加热前后骨料筛分无变化，符合设计提出的骨料岩质要求，沥青混凝土级配见表1。

表1 沥青混凝土级配指数

5 沥青混凝土骨料加工及拌和系统

沥青混凝土骨料加工及拌和系统设在上水库区，靠近浇筑现场，负责供应上水库区所需的沥青混凝土。上水库沥青混凝土工程量为6.61万m3，需外购的碱性混凝土骨料、天然砂分别为11.97万t 和2.27 万t。根据施工总进度的安排，上水库沥青混凝土浇筑高峰时段为施工期第5 年的4—10 月，沥青混凝土高峰月平均浇筑强度为10 425 m3，日及小时不均匀系数取1.50，月不均匀系数取1.26[1]，按每天工作两班制考虑[2]，高峰浇筑强度为140 t/h。根据沥青混凝土的浇筑强度，选择LB2000 型强制间歇式沥青混凝土搅拌设备，其额定生产能力为160 t/h，系统功率为490 kW。

碱性混凝土商品料场原料级配见表2.0。根据表2 可知，商品料场现有产能充足，但级配不均匀，不能完全满足设计要求，因此，需在沥青混凝土拌和系统内设置碱骨料筛分系统及制砂系统，以调整碱骨料级配。小于20.000 mm的商品料经过预筛分级成6种规格的骨料，其中，20.000～2.500 mm骨料运至细碎车间，利用立轴冲击式破碎机B5100SE 进行破碎，2.500～0.074 mm 骨料运至柱磨车间[3]，经超细碎后获得所需级配碱骨料。

表2 商品料场原料级配指数

调整级配后的碱骨料运至受料仓，由胶带输送机运至拌和系统骨料储罐，初配后的骨料经干燥筒加热后，由热料提升机运至拌和楼热料仓储存；矿粉由储罐经螺旋输送机、斗式提升机直接运至拌和楼；沥青由沥青仓库经脱筒脱水车间进入沥青保温罐储存，并由沥青输送装置运至拌和楼；沥青混合料在拌和前需预先对拌和系统进行预热，预热方式可通过热骨料进入拌和系统进行；拌制沥青混合料时，应按粗骨料、细骨料、填料依次下料，干拌25 s后再注入热沥青一起拌和60 s，要求拌和均匀、沥青裹覆骨料良好，拌和后的成品料由运料车运至成品料仓保温储存。

系统内设置6座1 060 m3的骨料储罐（粗骨料、细骨料各3 座），可满足高峰月混凝土生产3 d 的需用量。系统内设沥青仓库和柴油储罐，沥青储量按连续生产一个月沥青用量考虑，储量为1 200 t；柴油储量按连续生产一个月柴油用量考虑，容量为150 t。