混摻、平鋪立采施工方法在觀音巖水電站反濾料制備中的應用

李高正，田繼業，郝建強

(1. 武警水電部隊第一總隊，南寧530028; 2. 中國水利水電建設工程咨詢中南公司，四川 攀枝花617012)

1 概 述

觀音巖水電站大壩由左岸、河中碾壓混凝土重力壩和右岸黏土心墻堆石壩組成為混合壩。右岸黏土心墻堆石壩，壩長319.965 m，壩頂高程為1 141 m，心墻填筑最低高程為1 066 m，最大壩高75 m(經調整)，壩體由心墻區、上下游反濾料區( 反濾Ⅰ、反濾Ⅱ)、上下游堆石料區(Ⅰ區、Ⅱ區) 和上下游護坡塊石等組成。涉及到填筑量反濾Ⅰ為12.67 萬m3、反濾Ⅱ12.78 萬m3。

心墻堆石壩的反濾料具有保護心墻土質防滲體的作用，是防止心墻堆石壩滲透破壞的首道防線，其質量甚為重要，涉及到設計、制備、施工等環節，其必須符合下列要求:使被保護土不發生滲透變形;滲透性大于被保護土，能通暢地排出滲透水流;不致被細粒土淤塞失效。在心墻堆石壩壩料使用規劃過程中，若天然料源無法滿足反濾料設計要求，反濾料則采用人工加工制備。

2 反濾料級配要求

觀音巖水電站反濾料顆粒級配要求如下:

反濾Ⅰ: 級配連續，最大粒徑20 mm，D60 特征粒徑0.7 ～3.4 mm，D15 特征粒徑0.13 ～0.7 mm，＜0.1 mm 的含量≤5%。

圖1 反濾料設計級配曲線圖

反濾Ⅱ: 級配連續，最大粒徑100 mm，D60 特征粒徑18 ～43 mm，D15 特征粒徑3. 5 ～8. 4 mm，＜2 mm 的含量≤5%。

3 試驗目的

根據反濾料Ⅰ、Ⅱ各粒組的平鋪厚度，鋪料順序，混摻攪拌堆存各粒組的比例，壓實機具的振動方式、遍數，壓實后檢測其顆粒級配，符合設計要求后，選擇最佳試驗參數，指導現場堆存方式。同時對上述兩種堆存方式進行比較，選擇堆存質量好、效率高、成本低的方式指導現場施工。

4 試驗方案

4.1 反濾Ⅰ平鋪立采混合裝車試驗

反濾料Ⅰ堆存平鋪試驗場地尺寸為30 m ×45 m，立采裝車攤鋪試驗場地尺寸為10 m ×15 m。平鋪時由反鏟配合推土機平料。鋪料過程中，在前進方向設置移動層厚標尺，便于推土機操作手控制平料厚度，并配專人檢查鋪填厚度、移動標尺;同時采用測量儀器隨時檢查鋪料厚度，并按10 m ×10 m固定網格檢測，厚度偏差控制在＜5%。為避免重車行駛至堆存場沉陷，每層平鋪后隨即用振動碾碾壓密實。立采裝車時采用側卸裝載機從底部由下至上一次鏟起，自卸車運至攤鋪場地進行鋪料、碾壓、檢測。本次試驗各參數見表1。

表1 反濾Ⅰ堆存試驗實施參數表

4.2 反濾Ⅱ混摻堆存試驗

雖然反濾料Ⅰ采取平鋪立采方式堆存能達質量要求，且效率高，工程造價低，但對于反濾料Ⅱ而言，若采用平鋪立采方式堆存，會導致運輸骨料的自卸汽車在40 ～80 mm( 大石)和20 ～40 mm( 中石) 這兩種骨料層面上沉陷，無法完成運輸卸料，基于此，反濾料Ⅱ采用混摻方式堆存。

4.2.1 試驗參數

運輸反濾料各骨料的自卸汽車車箱容積為5. 6 m ×1.8 m×2.3 m=23.2 m3，每車砂過磅平均重量約為42 t( 含水) ，每車小石過磅平均重量約為35 t( 含水) ，每車中石過磅平均重量為34.1 t( 含水) ，每車大石過磅平均重量為33.8 t( 含水) ;按照砂∶小石∶中石∶大石=1/2 車∶4 車∶2 車:3 車的比例，重量比為砂∶小石∶中石∶大石=6.4∶42.3∶20.6∶30.7。各種骨料卸車后，用裝載機將4 種骨料堆成一堆，然后用裝載機或反鏟對整個料堆進行翻料攪拌，攪拌按照從料堆一側至另一側的順序逐步進行，來回翻料攪拌多次，確保攪拌均勻。

4.2.2 反濾Ⅱ堆存

4 種骨料按比例混摻均勻后，推土機按照30 cm 左右的層厚進行攤鋪，必要時采用反鏟輔助，隨即用振動碾碾壓密實( 靜壓6 遍) ，以確保重車行駛不沉陷。

4.2.3 顆粒分析試驗成果

顆粒分析試驗成果見表2。

表2 顆粒分析試驗成果表

通過上述兩個試驗坑的顆粒級配曲線，反濾料Ⅱ采用此方式堆存顆粒級配滿足設計要求。

5 結 語

結合反濾料制備堆存試驗結果，對照實際工程施工情況，兩種堆存方案對比如下:

5.1 堆存質量

平鋪立采堆存: 堆存質量主要取決于堆存層厚的控制。由于反濾料骨料之間比例懸殊較大，尤其是小石的相對含量很低，鋪筑層厚較小，攤鋪時厚度不容易控制，所以現場質量管控尤為關鍵。況且，反濾料后期的回采上壩要求較高，對于每次回采的層厚位置也不易控制，當然回采上壩時可配備反鏟配合攪拌均勻。

混摻堆存:堆存質量主要取決于混摻的比例和攪拌的質量。實際施工中，由于骨料加工系統生產的骨料裝運過程中必須過磅，每車重量能及時掌握，骨料混拌比例可調整性強，混合攪拌均勻性較好，堆存好的反濾料更能滿足回采上壩要求。

5.2 堆存效率

1)平鋪立采堆存:下一層的堆存受上一層的制約，對推土機操作手的操作水平要求較高，加之要考慮重車行駛問題，每層層厚不能過大，且層厚控制難，操作手的水平一定程度上會影響堆存效率。

2) 混摻堆存: 攪拌過程中反鏟及裝載機靈活性強，效率高，必要時可多個工作面同時攪拌，回采上壩的速度將快于平鋪立采堆存的回采上壩速度。

5.3 堆存成本

從施工現場上看，混摻堆存較之平鋪立采堆存設備在各工作面流水作業，利用率高，且堆存施工強度要高于平鋪立采堆存，但反濾料Ⅰ只有小石、砂，利于分層堆放，需要的機械設備耗時少，成本也較低。

綜上所述，反濾料Ⅰ采用平鋪立采堆存，反濾料Ⅱ采用混摻堆存的方案是完全可行的。此反濾料制備、堆存方式可供同類工程參考。

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