某電廠灰場子壩加高工程試驗方案簡述

楊玉玲 張 濤

1 工程概況

此電廠新建工程初期灰場為某灰場,廠內除灰采用灰渣分除、干灰干排,灰渣由汽車運送至灰場貯放。電廠4×300 MW機組設計年灰渣排量為85.8×104t,當灰場最終堆至1 391 m高程,庫容將達到824.27×104m3,可供電廠4×300 MW機組堆放8.3年,滿足堆放10年左右的要求。

在某灰場西南側溝口設1號初期堆石棱體,頂標高1 340.0 m;東南側山埡口設2號初期堆石棱體,頂標高1 365.0 m。灰渣場采用灰渣子壩加高方式貯灰,灰渣子壩分級加高,其中初期三年貯灰子壩壩頂設計標高為1 370.0 m。

灰渣子壩的加高主要適用于初期灰渣場的子壩加高,即在初期堆石棱體上游、堆石棱體前部,利用灰渣作為子壩壩體碾壓材料加高灰場的部分,本期1號棱體處加高灰渣子壩共3級。

當灰場灰渣堆至標高為1 337.0 m,長為100 m的堆灰平臺完成時,立即采用灰渣子壩加高方式修建第一級灰渣子壩,增加庫容,繼續堆灰。在以后的灰場運行中,當灰場各級灰渣子壩的堆灰達限制堆灰高程后,即進行下一級灰渣子壩的修建工作。

2 試驗目的

在本電廠新建工程初期灰場1號棱體1級子壩加高工程中,在子壩壩體填筑前,須依據有關規范與設計要求,對灰渣進行土工試驗和現場碾壓試驗,以確定施工控制指標,即滿足設計干密度要求的鋪灰厚度、碾壓方式、碾壓遍數、含水率控制范圍及壓實機械的組合方式等施工數據。

3 試驗情況簡述

本次試驗場區設在本電廠某灰場庫區內,每個試驗段為12 m×2.5 m,共分3個試驗段。根據要求及現場條件,碾壓機械選擇SANY牌18 t振動壓路機,本次現場碾壓試驗的粉煤灰虛鋪厚度分別為60 cm,80 cm,100 cm;每個厚度下的含水量設計值均為 15%,20%,25%,其中每個含水量下的碾壓遍數為6遍,8遍,10遍,即總共試驗27次以確定滿足設計干密度要求的鋪灰厚度、碾壓方式、碾壓遍數、含水率控制范圍以及壓實機械的組合方式。

現場碾壓前,首先由履帶式推土機將電廠運來的粉煤灰攤鋪至設計虛鋪厚度,同時現場采取灰樣進行原始狀態下的含水量、密度試驗,并依據含水量指標采用灑水車(WSD-10B型)分段進行現場配水至設計含水量,然后進行現場碾壓(先用振動壓路機不起振靜壓1遍,再振動碾壓,最后再靜壓 1遍),碾壓完畢后,立即用6.18 cm×2 cm型環刀取樣、封樣,送至現場實驗室,依據《土工試驗規程》進行含水量、密度以及抗剪強度試驗(由于條件所限,現場僅進行直接剪切試驗)。

4 試驗數據分析

在虛鋪厚度一定的情況下,隨著碾壓遍數的增加,其相應干密度隨之增加,但填筑含水量的大小對碾壓效果(干密度)不是很敏感,抗剪強度指標隨虛鋪厚度、含水量和碾壓遍數變化的規律性不強。

當虛鋪厚度為80 cm,碾壓遍數為8遍時,含水量在18.9%～19.8%,其干密度達到1.34 g/cm3～1.36 g/cm3,與室內擊實試驗結果中的最大干密度與最佳含水量最為接近,且粘聚力 C=16.23 kPa～ 19.08 kPa,內摩擦角 φ=25.14°～ 26.18°,大于最大干密度(室內擊實試驗)下的 C,φ值(C=14.7 kPa,內摩擦角φ=25.0°)。

對照相關電力設計院“某電廠(4×300 MW)新建工程某灰場設計、施工、運行說明書”中有關碾壓填筑的控制指標,本次試驗中,當虛鋪厚度為 80 cm,碾壓遍數為 8遍時,含水量控制在18.9%～19.8%范圍內時,其干密度、粘聚力和內摩擦角均能達到設計要求。

之后進行的室內三軸剪切試驗結果表明,當試樣含水量接近最佳含水量時,在相同擊實條件下最易達到最大干密度,三軸剪切條件下的總應力強度指標:粘聚力C=17.8 kPa～20.4 kPa,內摩擦角 φ=24.8°～28.5°,與現場直剪試驗的結果相近,基本達到原設計所要求的控制指標。

5 結論與建議

本電廠出廠時粉煤灰(原始狀態下)的含水量范圍為6.5%～11.5%。

在不同含水量狀態下,碾壓前粉煤灰處于松散狀態時的最小干密度范圍為0.67 g/m3～1.01 g/m3。

完全干燥松散狀態下粉煤灰處于粉末狀態時的最小干密度為1.10 g/m3,完全干燥松散狀態下粉煤灰中含少量團狀顆粒時的最小干密度為1.26 g/m3。

當試樣含水量接近最佳含水量時,在相同擊實條件下最易達到最大干密度,三軸剪切條件下的總應力強度指標:粘聚力C=17.8 kPa～ 20.4 kPa,內摩擦角 φ=24.8°～ 28.5°。

由不同含水量、不同碾壓遍數和不同虛鋪厚度下的粉煤灰含水量、密度及抗剪強度試驗結果表明,在虛鋪厚度一定的情況下,隨著碾壓遍數的增加,其相應干密度隨之增加,但填筑時粉煤灰中含水量的大小對碾壓效果(干密度)不是很敏感,且抗剪強度指標隨虛鋪厚度、含水量和碾壓遍數變化的規律性不強。

綜合分析現場碾壓試驗成果,采用18 t振動壓路機進行現場碾壓,虛鋪厚度80 cm,碾壓遍數8遍,當含水量接近最佳含水量時,其干密度可達到1.34 g/cm3～1.36 g/cm3,抗剪強度指標:粘聚力 C=16.23 kPa～ 19.08 kPa,內摩擦角 φ=25.1°～ 26.2°,滿足設計要求。

通過對本電廠新建工程某灰場灰渣現場碾壓試驗和室內土工試驗,得到以下技術指標:

鋪灰厚度:80 cm;

碾壓機具:18 t振動碾;

碾壓遍數:8遍,先用振動壓路機不起振靜壓1遍,再振動碾壓6遍,最后再靜壓1遍;

筑壩灰渣的含水量控制在18%～23%之間,含水量不符合要求的灰渣不得直接上壩;

碾壓后灰渣干密度:ρd≥1.30 g/cm3;

粘聚力 C≥16.2 kPa,內摩擦角 φ≥25.1°。

[1] SL 237-1999,土工試驗規程[S].

[2] DL/T 5045-2006,火力發電廠灰渣筑壩設計規范[S].

[3] DL/T 5074-2006,火力發電廠巖土工程勘測技術規程[S].

[4] 中華人民共和國建筑行業標準.建筑材料試驗操作規程[S].