雙江口水電站大壩反濾料生產及填筑質量控制探討

胡 建 立， 李 世 春， 李 進 偉

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 611730)

1 概 述

雙江口水電站是大渡河流域水電梯級開發的上游控制性水庫，裝機容量為2 000 MW，水庫正常蓄水位高程2 500 m，為一等大(1)型工程。攔河大壩為礫石土心墻堆石壩，壩頂高程2 510 m，最大壩高315 m，壩頂寬16 m，壩頂長639 m，屬300 m級超高型土石壩。壩體由心墻防滲料區、上下游反濾料區、上下游過渡料區、上下游堆石料區等組成。壩體填筑總量約4 700萬m3，其中反濾料約221萬m3。反濾料在壩體中起防止心墻區細粒土料被滲透水流帶走的作用，一旦心墻發生裂縫，在反濾料的保護下，坍塌的土顆粒不會被水流帶走，從而使心墻土料達到自愈。

設計對反濾料的要求：反濾料級配應連續，最大粒徑應滿足設計技術指標要求；級配曲線應控制在設計上、下包線范圍內，級配曲線宜連續、光滑、平順。雙江口水電站反濾料使用的毛料目前采用該電站地下廠房及泄洪洞室開挖料，巖性主要為微、弱風化或新鮮燕山早期似斑狀黑云鉀長花崗巖，巖石結晶粗大，云母含量較高，碾后具有破碎率大，石料表面易起粉、石粉含量高的特性。

根據設計報告中的壩體填筑分區，在心墻上下游設有反濾料Ⅰ和反濾料Ⅱ。采用相對密度對其填筑質量進行控制，反濾料Ⅰ的最大粒徑為20 mm，反濾料Ⅱ的最大粒徑為80 mm，設計報告同時對D85、D60、D15、粒徑<0.075 mm的含量范圍提出了控制標準。反濾料Ⅰ和反濾料Ⅱ設計顆粒級配曲線及控制指標見表1、2。

表1 反濾料設計顆粒級配表

2 反濾料生產過程質量控制

2.1 反濾料生產工藝流程

反濾料加工系統布置[1]在飛水巖料場上游側的飛水巖溝內，系統設計毛料處理能力為500 t/h，成品處理能力為450 t/h。鑒于反濾料生產系統場地狹窄，面積較小，故其加工系統僅布置了半成品區(粗碎后半成品料源)和單級配堆存區。單級配堆存區分為粒徑80～20 mm、20～5 mm、5～2 mm、2～0.075 mm四個區域，各個單級配料堆之間采用混凝土隔墻隔離以防止不同粒徑單級配料混倉。單級配料堆下設地壟皮帶，每個料堆下設3個下料口至地壟皮帶。反濾料加工系統生產工藝流程見圖1。

表2 反濾料設計控制指標表

圖1 反濾料加工系統生產工藝流程圖

2.2 反濾料調試生產過程存在的問題

在反濾料生產過程中，其主要控制指標為顆粒級配、最大粒徑、細料(石粉)含量。為控制反濾料級配，采用設計上、下包線之間的平均線作為控制標準。反濾料調試生產過程中存在的主要問題為：(1)最大粒徑超出設計技術指標要求。 (2)細料(石粉)含量超出設計技術指標要求，特別是反濾料Ⅰ粒徑小于0.075 mm的顆粒含量超標較多。

2.3 反濾料調試生產過程采取的改進措施

在調試生產過程中不斷調整生產工藝并進行優化改進，歷時3個月調試生產完成，生產出質量滿足設計技術指標要求的反濾料。在調試生產過程中采取的技術路線及改進措施為：

(1)制訂單級配半成品料級配控制標準。為準確控制摻配后反濾料成品料級配，需對各種單級配半成品質量進行控制，參照混凝土用砂石骨料標準[2]并結合反濾料設計技術指標要求，制訂了單級配半成品料內部質量控制標準。各單級配內部控制標準：粒徑80～20 mm、20～5 mm單級配不允許有超徑，遜徑含量不大于10%；粒徑5～2 mm超徑不大于5%，遜徑不大于10%；粒徑2～0.075 mm超徑不大于5%，粒徑小于0.075 mm的顆粒含量不大于4%。

(2)從嚴控制粒徑小于0.075 mm的顆粒含量。在調試生產過程中采用“水洗法”檢測粒徑小于0.075 mm的顆粒含量。

(3)通過調整各級篩網的篩孔尺寸，選擇合適的篩孔尺寸。

(4)通過調整細砂的脫粉脫水篩參數，選擇合適的振動頻率和振幅[3]。

2.4 反濾料生產檢測結果

通過在調試生產過程中持續改進，反濾料級配曲線在設計上、下包線范圍內，其最大粒徑、細料(石粉)含量均處于受控狀態。

從開工至今，對飛水巖系統生產的成品料進行了多次抽樣檢測。反濾料Ⅰ抽檢181組，最大粒徑為12～30 mm，平均值為16.7 mm，合格率為99.45%；粒徑小于0.075 mm的顆粒含量為0.7%～4.8%，平均值為3.5%，合格率為100%。反濾料Ⅱ抽檢146組，最大粒徑為46～68 mm，平均值為53.1 mm，合格率為100%；粒徑小于0.5 mm的顆粒含量為3.1%～6.9%，平均值為5.4%，合格率為100%。

3 反濾料填筑質量控制

3.1 碾壓試驗及復核試驗存在的問題

反濾料碾壓試驗[4]及復核試驗的目的主要是考察設備與施工工藝的符合性，并對設計指標進行驗證。碾后檢測顆粒級配、相對密度、滲透系數等指標是否滿足設計要求。碾壓試驗及復核試驗主要存在以下問題：

(1)反濾料Ⅰ的鋪料厚度為30 cm，振動碾壓8遍，破碎率達到4.5%，粒徑小于0.075 mm的顆粒含量增加了1.5%；反濾料Ⅱ的鋪料厚度為30 cm，振動碾壓8遍，破碎率達到5.9%，粒徑小于0.5 mm的顆粒含量增加了1.8%。在采用相同工藝進行生產性復核試驗時，反濾料Ⅰ和反濾料Ⅱ破碎率仍然偏大，細粒(石粉)含量增加較多。

(2)通過不同加水量試驗得知反濾料含水率在最大干密度谷點[5]，相對密度降低，不能滿足設計要求。

(3)低溫季節對已結冰的反濾料進行復核試驗得知，其相對密度大幅度降低，在0.64～0.73之間，不能滿足設計要求。

3.2 反濾料填筑采取的改進措施

在前期反濾料填筑過程中，通過多次工藝試驗調整了反濾料施工參數，碾壓后的反濾料技術指標符合設計要求，能夠保證填筑質量。所采取的改進措施包括：

(1)通過生產試驗，調整了碾壓施工參數，降低了碾后破碎率和細粒含量增加量。反濾料Ⅰ采用鋪料厚度30 cm，靜壓8遍+振壓2遍的施工工藝，破碎率為1.2%，粒徑小于0.075 mm的顆粒含量增加0.4%；反濾料Ⅱ采用靜壓2遍+振壓2遍+靜壓4遍的施工工藝，破碎率達1.4%，粒徑小于0.5 mm的顆粒含量增加0.6%。

(2)通過室內及現場試驗確定最大干密度谷點含水率，填筑時應避開谷點含水率。由試驗得知：反濾料Ⅰ和反濾料Ⅱ的谷點含水率分別為4.4%、2.1%。

(3)低溫季節填筑時反濾料應不結冰且在正溫時段施工，對已填筑的反濾料在負溫時段應采取保溫措施。

(4)反濾料填筑時應防止骨料分離，對已分離的骨料應進行處理。

3.3 反濾料填筑檢測結果

從開工至今，對大壩填筑的反濾料進行抽樣檢測取得的結果表明：反濾料填筑質量處于受控狀態。反濾料Ⅰ抽檢345組，最大粒徑為12～28 mm，平均值為17.3 mm，合格率為99.42%；粒徑小于0.075 mm的顆粒含量為1.1%～6%，平均值為3.6 mm，合格率為98.84%；相對密度為0.81～0.98，平均值為0.89，合格率為100%；滲透系數為6.14×10-3～3.83×10-3cm/s，平均值為5.04×10-3cm/s，合格率為100%。反濾料Ⅱ抽檢292組，最大粒徑為43～76 mm，平均值為53 mm，合格率為100%；粒徑小于0.25 mm的顆粒含量為1.6%～5.6%，平均值為3.6%，合格率為98.97%；相對密度為0.85～1，平均值為0.93，合格率為100%；滲透系數為8.42×10-3～1.13×10-1cm/s，平均值為4.36×10-2cm/s，合格率為100%。

4 結 語

(1)雙江口水電站反濾料采用生產單級配半成品料、按比例摻拌生產合格成品料的工藝。通過控制單級配半成品料的超遜徑含量及石粉，能夠準確配制出設計需要級配的反濾料，具有生產質量穩定、波動性小的特點。

(2)雙江口水電站反濾料具有碾壓后破碎率大、表面石粉多的特性。通過試驗，采用合適的碾壓工藝能夠有效的降低碾壓后的破碎率和細料(石粉)含量。

(3)反濾料填筑時，含水率應避免在谷點附近碾壓，否則反濾料將無法壓實且起不到保護心墻的效果。

(4)對雙江口水電站反濾料生產及填筑檢測結果進行評定得知：各項指標檢測結果合格率較高，反濾料質量總體處于良好的受控狀態。