糯扎渡水電站摻礫土料一次碾壓質量控制方法

遲 欣

(中國水利水電建設工程咨詢西北有限公司，西安 710075)

文章編號：1006—2610(2015)02—0053—03

糯扎渡水電站摻礫土料一次碾壓質量控制方法

遲 欣

(中國水利水電建設工程咨詢西北有限公司，西安 710075)

糯扎渡水電站為摻礫土心墻堆石壩，心墻區采用摻礫土料，設計填筑總方量為454.48萬m3。通過保證混合土料質量和碾壓設備質量完成了摻礫土料一次碾壓質量的控制，有效地提高了碾壓優良率。

心墻堆石壩;摻礫土料;碾壓質量;控制方法；糯扎渡水電站

1 工程概況

糯扎渡水電站位于云南省普洱市翠云區和瀾滄縣交界處的瀾滄江下游干流上，是瀾滄江中下游河段8個梯級規劃的第5級。樞紐建筑物由摻礫土心墻堆石壩、左岸開敞式溢洪道、左岸地下式引水發電建筑物、左右岸泄洪洞組成。電站總裝機容量5 850 MW(9×650 MW)。本工程屬Ⅰ等大(1)型工程，永久性主要水工建筑物為1級建筑物。摻礫土心墻堆石壩最大壩高為261.5 m、壩頂長630.06 m、寬18 m。壩體基本剖面為中央直立心墻形式。心墻兩側為反濾層，反濾層以外為堆石體壩殼。設計上游壩坡坡度為1∶1.9，下游壩坡坡度為1∶1.8。堆石壩總填筑量約3 300萬m3，其中，心墻區采用摻礫土料,設計填筑總方量454.48萬m3。

2 物理力學特性

糯扎渡水電站心墻摻礫土由農場土料場混合土料按體積比摻入35%級配人工碎石組成，混合土料黏土粒含量平均為17%、液限35.8%、塑限17.7%、塑性指數18.1。土料屬于含礫低液限黏土。混合土料壓縮系數a1-2為0.16 MPa-1，屬于中壓縮性土料。

混合土料摻入35%的級配礫石后，摻礫土料的物理力學性能有明顯的改善，其壓縮系數a1-2為0.05 MPa-1，屬于低壓縮性土。抗剪強度、滲透系數均滿足設計要求。

從摻礫土物理力學試驗成果分析，摻礫土壓實后可獲得較高的密度，具備強度高、壓縮性低的特點，縮小防滲體與壩殼料的變形模量差距，有效降低壩殼對心墻的拱效應，改善心墻的應力應變，減少心墻裂縫的發生幾率，防止水力劈裂的產生。

3 設計指標

設計要求摻礫土料最大粒徑不大于150 mm，小于5 mm顆粒含量48%～73%，小于0.075 mm顆粒含量19%～50%，摻礫土料填筑采用細料(小于20 mm)595 kJ/m3功能“三點快速擊實法”檢測，壓實度≥98%，最小壓實度不得低于96%，壓實度在96%～98%之間的比例不超過10%。

4 摻礫土料一次碾壓質量控制方法

摻礫土料料源質量波動、碾壓設備不滿足要求，直接影響一次碾壓質量。為確保摻礫土料一次碾壓壓實度≥98%，避免因壓實度不足導致返工，造成不必要的經濟損失，控制料源質量、碾壓設備尤為重要。具體控制措施：混合土料料性，摻礫土料含水率、級配，碾壓設備型號、凸塊厚度、激振力。

4.1 土料場混合土料質量控制

(1) 對開采區混合土料進行取樣，檢測結果與設計指標相比，有大幅度降低，土體含砂量顯著增大，料性變化較大，難以保證一次碾壓質量(試驗檢測成果見表1)。經過專家組論證，廢棄不合適料場，并組織業主、設計、監理、施工對新剝離混合土料開采區進行“四方”聯合鑒定，開采前進行整體開采規劃及施工措施，并嚴格按照規劃及措施進行有序開采，并初步確定了開采范圍和深度。

表1 混合土料試驗檢測成果統計表

(2) 加強對新剝離開采區混合土料料源試驗檢測力度，重點做好液塑性試驗檢測工作，試驗檢測結果與設計指標基本吻合，混合土料料性變化不大(試驗檢測成果見表2)。

表2 新剝離開采區混合土料試驗檢測成果統計表

(3) 要求土料開采過程中，嚴格按照立采的方式進行，對超徑(大于150 mm)等不合格料，進行剔除，確保混合土料顆粒級配滿足設計要求。試驗檢測結果表明，混合土料顆粒級配均處于設計包絡線內(試驗檢測成果見表3，顆粒級配曲線見圖1)。

表3 摻礫土料顆粒特征粒徑顆粒含量成果統計表

圖1 摻礫土料顆粒級配曲線圖

(4) 土料開采過程中，對土料含水率定時進行試驗檢測，根據含水率變化，適當調整開采作業面。含水率偏大的土料，采取分段晾曬的方法，鋪料厚度為20～30 cm；含水率偏小的土料，進行浸悶補水法進行調節，確保混合土料含水率滿足設計要求(試驗檢測成果見表4)。

表4 摻礫土料含水率試驗檢測成果統計表

4.2 碾壓設備質量控制

(1) 摻礫土料采用進占法卸料，濕地推土機平料，鋪料厚度27 cm。碾壓采用20 t凸塊碾低頻高振，平行于壩軸線方向進退錯距法，依據碾子寬度，錯距為40 cm。

(2) 基于碾壓機械安裝的高精度自動定位裝置與激振力狀態監測裝置，實現對于碾壓機械碾壓作業過程中各項控制參數進行實時監控。

1) 碾壓機機載GPS設備與激振力監測設備對碾壓機進行三維定位與振動狀態監測，并將監測數據發送至GPS數字大壩監控中心。

2) 根據監測數據實時動態繪制碾壓機行進軌跡，根據碾壓軌跡自動計算碾壓遍數，并在位于監控中心的監控客戶端壩面施工數字地圖上實時顯示碾壓軌跡、行進速度、激振力狀態與任意位置的碾壓遍數。

3) 根據自動監測的施工數據，對大壩碾壓過程進行實時監控。當填筑過程中有超壓、漏碾、超速、激振力不達標情況發生時，能夠自動醒目地提示施工管理人員和質量監管人員，并以短信形式進行報警，以便及時進行現場調整，使碾壓質量在整個施工過程中始終處于受控狀態。

4.3 摻礫土料壓實度試驗檢測方法及取樣試驗

(1) 摻礫土料技術指標要求采用全料，2 690 kJ/m3擊實功≥95%；采用直徑152 mm擊實儀對小于20 mm的細料，按595 kJ/m3擊實功≥98%，與該全料控制標準相對應。為了更好地控制細料壓實度質量，縮短檢測時間，提高填筑強度，最終確定采用細料(小于2 0 mm)595 kJ/m3擊實功，“西爾夫三點快速擊實法”進行現場壓實度檢測。此優點為：

1) 對每一個試坑進行三點快速擊實試驗，充分考慮了混合土料的性質變化，實現了一一對應，測出的細料壓實度準確可靠。

2) 運至試驗室備料、稱料至出報告所需時間最長不超過50 min，大大縮短了檢測過程。

圖2摻礫土料壓實度分布直方圖(凸塊厚度為2.7 cm)

(2) 定期或不定期對凸塊碾凸塊厚度進行量測，跟蹤一臺凸塊碾(5號碾，凸塊厚度為2.7 cm)，并對該凸塊碾碾壓部位進行取樣檢測。取樣結果表明，該凸塊碾碾壓質量一次碾壓優良率低(試驗檢測成果見圖2)。通過試驗結果，經業主、設計、監理、施工四方進行論證，將該凸塊碾凸塊進行更換，確保凸塊厚度不低于3.0 cm，并對該更換后的凸塊碾進行跟蹤檢測(更換凸塊碾凸塊對比見圖3)，共抽檢摻礫土料564組，檢測結果滿足壓實度≥98%的設計要求(試驗檢測結果見圖4)。

圖3 更換前后凸塊對比圖

圖4摻礫土料壓實度分布直方圖(凸塊厚度為3.0 cm)

5 結 語

糯扎渡水電站摻礫土料新型材料用作防滲料，防滲心墻又是土石壩的核心部位，因此質量控制工作至關重要。通過對混合土料、碾壓設備的質量控制，有效地提高了摻礫土料一次碾壓優良率，確保摻礫土料填筑碾壓質量，為工程高水平達標投產以及創“國家優質工程金獎”提供強有力保障。

[1] DL/T5356-2006,水電水利工程粗粒土試驗規程[S].北京:中國電力出版社,2006.

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[3] SL237-1999,土工試驗規程[S].北京: 中國水利水電出版社,1999.

[4] SL274-2001,碾壓土石壩設計規范[S].北京: 中國水利水電出版社,2001.

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[8] 楊曉鵬,韓建東,鐘賢五.糯扎渡水電站心墻土料摻礫工藝及質量控制技術[J].西北水電,2012,(S2):101-103.

Method for Quality Control of One-time Roller Compaction of Gravelly Soil Mixed, Nuozhadu Hydropower Project

CHI Xin

(China Hydro Consulting Engineering Corporation, Northwest Branch, Xi'an 710075，China)

Nuozhadu Hydropower Project is with the rockfill dam with gravelly soil mixed core. In the core area, the gravelly soil mixed is applied. The total volume of the design embankment is 454.48 ×104m3. Through the quality control of the mixed soil and roller compaction equipment as well, quality of the gravelly soil mixed and compacted once by roller is controlled, effectively improving the roller compaction excellence rate.

rockfill dam with core; gravelly soil mixed; roller compaction quality; control method;Nuozhadu Hydropower Project

2015-01-08

遲欣(1987- ),男，遼寧省大連市人，助理工程師，從事水利水電工程施工管理工作.

TV44;TV523

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.02.013