研究雜砂巖用于面板堆石壩筑壩材料的工程實踐

研究雜砂巖用于面板堆石壩筑壩材料的工程實踐

Summary：面板堆石壩工程屬特殊土石壩工程，對土石壩填筑材料要求相對較高。質(zhì)地堅固、穩(wěn)定以及良好的堆石材料，可減少堆石體的變形，為面板堆石壩正常工作創(chuàng)造條件，也是壩體安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。而通常很多土石壩工程附近料場并無相對良好的石料場，且石料場多以雜砂巖為主，且質(zhì)地不均勻，給開采填筑造成一定困難。筆者結(jié)合工程成功實例，解決工程實際，介紹在堆石壩填筑過程中如何應(yīng)用雜砂巖筑壩，保證工程質(zhì)量及料源平衡等，給予相似工程一點(diǎn)經(jīng)驗借鑒。Keys：雜砂巖

堆石壩

筑壩材料

工程實踐1工程特點(diǎn)及背景某面板堆石壩工程，作為3D排水體料、3B主堆石料源均來自料場弱風(fēng)化下帶料。通過開挖揭露該料場：巖性為紫紅色長石石英雜砂巖夾少量泥巖，巖體多呈互層狀～中厚層狀，砂巖中分布有少量泥巖夾層，多呈薄層狀，巖體完整性差，強(qiáng)度均一性較差。在采用此類料作為主堆石及排水體筑壩碾壓試驗30余個試驗組合過程中發(fā)現(xiàn)，其干密度、孔隙率、滲透及級配檢測均不能完全滿足設(shè)計指標(biāo)要求。設(shè)計技術(shù)指標(biāo)：級配連續(xù)、良好，最大粒徑800mm，小于5mm的顆粒含量小于15%，小于0.075mm的顆粒含量不大于5%，壓實干密度>2.12g/cm3，孔隙率<20%，壓實滲透系數(shù)>1×10-1cm/s。2方案措施鑒于碾壓試驗結(jié)果的不滿足，優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，調(diào)整了各料種干密度、孔隙率設(shè)計指標(biāo)。但面對3D排水體料的碾壓后滲透性能不能滿足設(shè)計要求這一問題，經(jīng)分析主要受料源的不均勻性影響，試驗結(jié)果無規(guī)律。同時結(jié)合現(xiàn)場實際工期需要，更換料場的不合實際。只有從料場料源出發(fā)尋找相應(yīng)解決處理方案。2.1料場料源分析從料場原巖情況以及對料場爆破、原巖性能試驗、各組合碾壓壩料顆粒級配試驗數(shù)據(jù)等分析：該料場巖體裂隙較多，巖石強(qiáng)度極不均勻，巖體完整性差。爆破料整體級配粒徑級偏小，細(xì)料偏多，D60對應(yīng)粒徑級在110mm左右，在通過攤鋪、碾壓，壩料破碎率大，細(xì)料呈增多趨勢，且細(xì)粒粉料在滲透試驗中有遇水泥化現(xiàn)象，形成一層泥膜而阻礙了水的滲透。影響壩料滲透性能，致使碾壓滲透檢測不能滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。2.2調(diào)整爆破工藝設(shè)計通過爆破試驗，調(diào)整爆破參數(shù)，取得滿足要求的原型級配壩料。方案實施：現(xiàn)場通過改善爆破工藝設(shè)計，降低裝藥量由0.35kg/m，0.32kg/m，降到0.28kg/m；調(diào)整布孔間距等檢查爆破后效果。效果檢查：通過爆破工藝調(diào)整，對爆破粗粒料級配有一定改善，但仍未使爆破后壩料級配滿足設(shè)計包絡(luò)線。同時，裝藥量及孔間距均需根據(jù)實際鉆孔地質(zhì)進(jìn)行爆破設(shè)計，受料場的地質(zhì)情況的不均勻，無法統(tǒng)一參數(shù)爆破，不能滿足要求。2.3改進(jìn)爆破技術(shù)通過改進(jìn)爆破技術(shù)入手，進(jìn)行水介質(zhì)換能爆破試驗。提高400mm以上粒徑大塊石的比例，并取得滿足要求的原型級配壩料。效果檢查：通過采用“水介質(zhì)換能爆破”專利技術(shù)對石料場進(jìn)行爆破試驗，爆破后大粒徑塊石含量增加具有一定的促進(jìn)作用，對小顆料粒的含量減小力度不足，未能完全實現(xiàn)“通過現(xiàn)場爆破措施，達(dá)到3D料直接上壩”的預(yù)期目的。2.4反鏟挑選通過采取反鏟挑選，選取大粒徑石料進(jìn)行碾壓試驗?，F(xiàn)場試驗方法：在料場弱風(fēng)化下帶區(qū)域進(jìn)行3D料爆破開采，爆破造孔間排距3.1m×5.0m，單耗0.33kg/m3。爆破完成后采用反鏟篩選，首先剔除爆破料堆中眼觀小于30cm左右的爆破料，然后再裝運(yùn)，裝料挑選料堆中心位置大粒徑骨料。效果檢查：現(xiàn)場實測經(jīng)反鏟挑選后3D料2組，級配線基本滿足設(shè)計包絡(luò)線范圍。因采用挖機(jī)挑選料顆粒分析試驗?zāi)軌驖M足設(shè)計包絡(luò)線，隨即進(jìn)行下一步碾壓試驗驗證。以便取得相應(yīng)碾壓工藝參數(shù)及驗證滲透系數(shù)指標(biāo)是否能夠滿足。碾壓試驗：共進(jìn)行3個場次碾壓試驗，用反鏟剔除部分細(xì)料后采用后退法與進(jìn)占法結(jié)合上料，26t自行式振動碾碾壓，鋪料80cm碾壓6、8、10遍。通過現(xiàn)場不同碾壓場次試驗組合，在滿足干密度孔隙率指標(biāo)下，滲透系數(shù)試驗檢測共計19組，其中有合格8組，合格率42%。3階段效果分析通過上述方案試驗，碾壓后滲透指標(biāo)能夠滿足設(shè)計指標(biāo)，采用挑選方式方法可行。但在實際應(yīng)用中采用反鏟挑選方式，仍存在很多施工的不利因素；如反鏟司機(jī)對壩料認(rèn)識不同，隨意性較大，剔選的料較不均勻；總體碾壓合格率42%，未能完全滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，通過碾壓試驗備料棄料統(tǒng)計，三個場次備料中棄料率分別為在20%、39%、54%，棄料比例不均，無法進(jìn)行壩料平衡計算。為解決人為因素影響的不均勻、滲透系數(shù)不能完全滿足設(shè)計指標(biāo)、以及受料場區(qū)域巖層情況影響，棄料沒辦法統(tǒng)計計量的問題，進(jìn)一步列出優(yōu)化方案，并實施檢查效果予以處理。4進(jìn)一步優(yōu)化方案4.1格柵斗挖機(jī)通過市場調(diào)查，引進(jìn)格柵斗挖機(jī)，可以規(guī)范排除上述反鏟司機(jī)人為挑選不均勻的不利影響。通過設(shè)備選型，采購格柵間距10cm格柵斗進(jìn)行壩料挑選?，F(xiàn)場實施3天后檢查發(fā)現(xiàn)，為使10cm以下細(xì)粒徑的壩料篩除，在施工中需要格柵斗司機(jī)需左右搖擺格柵斗鏟臂，壩料受堆積效果，并不宜剔除，且搖臂時間較長，效率較低且易損傷設(shè)備，設(shè)備故障率較高，不利于大方量的生產(chǎn)填筑。4.2篦條篩系統(tǒng)采取現(xiàn)場建設(shè)一套篦條篩系統(tǒng)，剔除細(xì)粒料，減少挖機(jī)篩選的不利因素，以保證大方量生產(chǎn)填筑需要。3D料篩選系統(tǒng)設(shè)計參考資料較少，現(xiàn)場系統(tǒng)根據(jù)反復(fù)測試相應(yīng)篦條篩長度、坡度、角度等，不斷進(jìn)行設(shè)計調(diào)整及優(yōu)化，最終形成一套蓖條篩系統(tǒng)：蓖條篩寬4m，滿足1輛自卸汽車卸料條件。蓖條篩計劃將10cm以下壩料篩除后再重新裝車上壩，蓖條篩篩網(wǎng)采用16#工字鋼焊接成型，篩網(wǎng)工字鋼間距10cm，篩網(wǎng)坡度初擬為25°，在試驗生產(chǎn)過程中可對角度進(jìn)行調(diào)整。蓖條篩支撐擋墻基礎(chǔ)采用塊石換填，換填高度1.5m，并采用26t振動碾進(jìn)行碾壓8遍密實。擋墻結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土，混凝土標(biāo)號C25，擋墻最大高度6.0m，底寬1.5m。擋墻間設(shè)置除料廊道，廊道寬3.5m，篩除的10cm以下的壩料采用裝載機(jī)或者液壓反鏟進(jìn)行集中清理。通過系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)試，采用篦條篩生產(chǎn)正常后，對過篩后原型級配進(jìn)行級配顆分試驗，試驗結(jié)果滿足設(shè)計包絡(luò)線范圍要求。并統(tǒng)計篩上可用料與篩下篩余料的比例，約為6:4?，F(xiàn)場采用該篦條篩篩選料進(jìn)行現(xiàn)場碾壓試驗復(fù)核，共計完成三個場次試驗驗證效果。通過對篦條篩生產(chǎn)的3D料復(fù)核碾壓試驗，在鋪料80cm，26t自行振動平碾碾壓8遍后，滲透系數(shù)試驗在采用1m雙環(huán)及2m單環(huán)檢測，滲透系數(shù)均能滿足設(shè)計指標(biāo)要求。該工藝可用于現(xiàn)場3D排水體施工。5效果檢查通過現(xiàn)場參建四方對系統(tǒng)運(yùn)行效果跟蹤檢查：該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，對雜砂巖中細(xì)粒料能夠有效剔除，過篩后顆粒級配滿足設(shè)計包絡(luò)線，并通過優(yōu)選碾壓工藝試驗驗證，其滲透系數(shù)指標(biāo)合格率100%。且生產(chǎn)效率較高，滿足現(xiàn)場大方量排水體料填筑需要，一致意見同意投入現(xiàn)場使用。同時確定排水體料上壩碾壓工藝：進(jìn)占法鋪料80cm，26t自行振動平碾碾壓8遍。采用篦條篩系統(tǒng)篩選的方法，有效的解決了雜砂巖用于面板堆石壩排水體筑壩施工問題。從現(xiàn)場復(fù)核碾壓試驗完成，篦條篩投入使用截止大壩填筑至EL.637.5m，3D排水體約填筑40余萬方，滲透系數(shù)檢測施工檢測共計79組，監(jiān)理檢測10組，第三方試驗室檢測9組，檢測結(jié)果均滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求，合格率100%。6總結(jié)本次工程實踐，通過采取篦條篩系統(tǒng)剔選雜砂巖中細(xì)粒料顆粒，從而解決因料場料源的不穩(wěn)定不均勻，