走进阳合
在建筑领域, 以“节能、节地、节水、节材和环境保护”为核心的绿色施工技术日益得到重视。积极开发应用新技术、新工艺, 在工程施工中切实践行“四节一环保”的绿色施工理念是施工企业的应有责任[1], 在佛山地铁管片厂设计规划过程中, 经过广泛调研和充分论证, 搅拌站系统采用了立体封闭式的高位料仓储料取代传统的堆场储料, 具有典型的“四节一环保”特点。
广东省佛山市城市轨道交通2号线 (一期) 全长32.4 km, 连接广州、佛山两城市, 途径4区17站, 其中地下段盾构总长2×20 848 m, 共需管片28 108环[2], 设立1座管片预制厂生产所有管片, 采用流水线24 h不间断生产, 日均生产管片36环, 日均使用混凝土300 m3, 共浇筑C50P12混凝土26.98万m3。混凝土供应的连续性要求较高, 采用2座180型搅拌站[3]。
预制厂选址在佛山市禅城区南庄镇湖涌村与黄浦涌村附近, 毗邻陶瓷厂, 建设可用地面积仅7.33 hm2 (110亩) , 且地块极不规则见图1, 土地租赁费高, 环保要求高。
项目施工高峰期每月用管片1 500环, 为保证供应量, 需建设面积不小于5.33 hm2 (80亩) 的管片养护、存储堆场[4]。为了提高土地利用效率, 尽可能为管片存放提供最多场地, 根据地形特点, 最终确定将搅拌站设在场区东北角的不规则“刀把形”区域, 选用高位料仓解决没有材料堆场的问题[5]。
高位料仓储料系统由受料口、皮带机系统、储料仓、控制系统构成, 采用全封闭设计, 钢筋混凝土结构。骨料进场后直接卸在地面上的受料口, 通过传送皮带运送到高位料仓分仓存储, 混凝土生产时再由传送皮带输送到搅拌机。高位料仓具有以下特点:
1) 占地面积小, 布置灵活, 存料量大;
2) 材料损耗率低;
3) 动力全部采用电力, 清洁无排放, 效率高, 费用低;
4) 整个系统采用全封闭设计, 避免扬尘污染;
5) 储料含水量不受降雨影响, 混凝土拌合物的质量稳定。
本项目高位料仓宽10 m、长60.6 m、高9 m, 内设7个仓格, 单个仓格可存储骨料750 m3, 共可储料5 250 m3, 占地面积仅为传统料仓的1/6, 相比传统料场可节约用地3 000 m2, 高位料仓平面布置见图2。
高位料仓主体为钢筋混凝土结构, 壁厚400mm, 由7个骨料仓、料仓顶进料皮带机桥架、料仓底出料皮带机廊道、上料廊道组成。骨料仓顶部设置进料皮带机向7个骨料仓供料, 料仓底部设置出料皮带机连接搅拌机的上料皮带机。每个料仓设有2个下料口, 其中砂仓下料口安装震动电机, 辅助下料。整个皮带机系统运转采用自动化连动控制系统。皮带机系统布设见图3。
高位料仓由操作员操作, 按进场骨料规格选定料仓, 进料皮带机运行至指定料仓预设位置触发位置感应器, 进料皮带机自动停止运行。操作员在监控系统画面中确认进料皮带机位置准确后开启皮带机系统, 并指挥骨料运输自卸车将骨料卸入受料口, 皮带机系统将骨料输送至进料皮带机, 通过进料皮带机将骨料送入指定料仓。生产时根据所需骨料规格, 操作员选择相应料仓卸料, 骨料通过皮带输送机进入搅拌楼中间料仓。高位料仓储料运用流程见图4所示。
受料口设3个, 尺寸为4 000 mm×4 000mm, 上铺设钢筋网栅防止异物进入, 其中2个落料口作为碎石受料口, 1个落料口作为砂子受料口。石子受料口和砂子受料口中间设隔离钢板, 为防止砂石混料, 砂石料必须分开进料。石子受料口可一次受料60 m3, 砂子受料口可一次受料30 m3。
待材料检查检验合格后, 开启底部下料斗, 通过皮带机将骨料输送至高位料仓或搅拌机;受料口底部平皮带机正向运行输送至高位料仓, 反向运行则将骨料输送至搅拌机。
高位料仓上料皮带及由2条斜皮带组成 (1号上料皮带、2号上料皮带) , 上料斜皮带机将骨料运送至高位料仓顶部的进料皮带机, 上料过程见图5。进料皮带机可在料仓顶部的轨道上可往返运行, 皮带机根据操作指令运行, 端部行至指定位置时感应器发出信号, 即落料入仓。
高位料仓每个料仓底部设置2个下料斗和出料皮带机廊道, 每小时可出料350 m3, 满足管片生产骨料供应需求。
高位料仓可节约能源、减少建设用地、节约用水、降低材料损耗, 且环保效益显著, 具有良好的综合效益。采用一航局四公司振华搅拌站地仓模式运行数据 (2010—2014年) 和佛山地铁管片厂高位料仓运行数据进行对比分析, 均为自卸车运料。
佛山地铁管片厂需使用碎石255 200 t, 砂子149 836 t, 骨料总量405 036 t。如果采用传统地仓形式, 则需要2台50型装载机, 装载机需要将平铺于地面的骨料堆垛, 装载机额定工作能力为5 t, 在实际工作中工作效率取95%, 为4.75 t, 405 036 t骨料堆垛加上料, 工作重叠, 系数取2.2倍 (堆垛需装载机负重爬上料堆, 油耗较高) [5]。
高位料仓皮带系统功耗如下:
1) 受料口下有1条平皮带含2台7.5 k W电动滚筒;
2) 受料口通向高位料仓含2台37 k W电机;
3) 高位料仓行走分料皮带小车含2台7.5k W电动滚筒, 行走电机减速机2台4 k W (行走电机为选择料仓时使用, 不长时间运转, 可忽略其能耗) ;
高位料仓上料时的总功率为7.5+2×37+7.5=89 k W (受料口下方平皮带机2台电机控制平皮带正反向运行, 不同时工作, 同理, 高位料仓进料皮带机2台电机也不同时工作。)
经测算, 高位料仓上料的速率为:447.7 t/h (砂子) , 540 t/h (碎石) 。高位料仓储料对比传统地仓储料, 可节约能源为179.27吨标煤, 减少温室气体排放470 t。高位料仓和装载机上料能耗对比见表1。
高位料仓的运用可以节约场区用地。佛山地铁管片厂用地租赁费为9.09元/ (m2·月) 。高位料仓宽10 m、长60.6 m、高9 m, 相比传统料场可节约用地3 000 m2, 以用地40个月计算, 可减少土地利用成本120万元, 节约的土地用于存储成品管片。
高位料仓节水效应主要体现在两个方面:一是高位料仓采用皮带机系统送料, 无需使用装载机等机械, 节约设备清洗用水;二是高位料仓为全封闭系统, 材料转运过程中无扬尘, 对场区无污染, 节约场区清理用水及降尘用水。使用传统地仓模式储料, 需要对场区进行人工洒水降尘, 佛山地区每年约138 d降雨, 则约有200 d需要对场区进行人工洒水降尘, 工程周期内可节约用水7 000 t, 总计可节约降尘措施费用52.75万元。
高位料仓的应用可降低材料转运过程的中损耗。高位料仓内设7个储料仓, 材料进入料仓和输出料仓均通过封闭式皮带机运输, 材料运输过程中材料损耗率为0, 无材料浪费。采用传统地仓模式储料, 生产过程中材料损耗率为1.5%, 该工程使用砂子149 836 t, 碎石255 200 t, 砂子和碎石的采购价格分别为85元/t、90元/t, 使用高位料仓完成该工程可节约砂子2 247.54 t, 节约碎石3 828 t, 节约资金53.56万元。
高位料仓为新型环保型储料方式。高位料仓为封闭式结构, 采用封闭式斜皮带机进行材料转运, 可有效减少机械倒运骨料产生的扬尘和机械噪声、避免机械故障引起油料污染、避免机械产生的温室气体。
经测算, 采用传统地仓模式, 使用装载机上料, 需占地3 600 m2。地面硬化为300 mm C30混凝土, 骨料堆放需要分隔并且制作彩钢板料棚, 装载机司机需要4个, 月工资5 500元, 按30个月计算工资, 维修保养按每季度一次计算, 轮胎1 a换1次, 润滑油按现价计算, 土地租金只计算地仓比高位料仓多用的3 000 m2, 使用40个月。
完成该项目需要消耗柴油129.1 t, 按柴油价格6元/L计算, 消耗资金900 697.7元;高位料仓耗电71 849.7度, 电费为0.9元/度, 消耗资金为64 664.7元。高位料仓结构简单, 维修保养价格低廉, 若使用传统地仓储存骨料, 则需要装载机采购费用、司机工资、维修保养费用、土地租赁等费用。高位料仓占地606 m2, 若采用地仓储存骨料则土地月租赁价格为9.09元/m2。两种储料模式相关费用的对比见表2。
由表2可以看出采用高位料仓储料完成该工程, 需要总费用约160.36万元, 采用传统地仓储料完成该工程, 需要总费用约为553.70万元。采用高位料仓相比传统地仓储料, 完成该工程可以节约393.34万元。
高位料仓具有节约能源、节约建设用地、节约用水、节约材料、环保的突出特点, 是典型的绿色储料模式。且其布置灵活, 适用于各种地形和地质条件, 有利于确保混凝土拌合物质量的稳定性, 具有显著的经济、社会效益, 具有较高的推广价值。
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