楊永林，楊玉銀

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川成都 610066)

1 工程概況

長河壩水電站位于甘孜藏族自治州康定縣境內，為大渡河干流水電梯級開發(fā)的第10級電站，大壩壩型為礫石土心墻堆石壩，心墻頂寬6 m，上、下游坡度均為1∶0.25，心墻底寬為125.7 m，最大壩高240 m，為目前國內在建的最高礫石土心墻堆石壩。壩體總填筑方量3417萬m3，其中心墻礫石土填筑方量約428萬m3。

湯壩土料場是長河壩水電站心墻土料的主要供料場，位于壩區(qū)上游金湯河左岸與湯壩溝之間的邊坡上，距壩址約22 km。該料場地層自上而下、沿金湯河自上游向下游顆粒有逐漸變粗的趨勢，土料質量分布不均勻。料場總面積約49萬m2，有用層厚度為1.1～18.78 m，平均厚10.82 m，總儲量為464.2萬m3。根據(jù)揭示土料性質的不同，分為直接開采上壩區(qū)、細料區(qū)、粗料區(qū)、棄料區(qū)四大區(qū)域。細料區(qū)位于料場下游側中上部，開采平均厚度為7 m，采區(qū)面積86000 m2，儲量為60萬m3，無超徑石，細料集中區(qū)域粒徑大于5 mm 的土料含量占12%～32%，在沖溝溝口部位粒徑大于5 mm 的土料含量占42%～50%。粗料區(qū)位于料場上游側中上部，表層為可直接開采上壩的土料;下部土料粒徑大于5 mm 的土料含量占50%～70%，平均厚度為7 m，儲量為46萬m3，含少量超徑石。

2 土料摻拌試驗的提出

湯壩土料場經(jīng)前期現(xiàn)場查勘得知料場料源分布復雜，存在大量粒徑偏大料和粒徑偏小料，導致其無法直接投入料場使用。為提高土料利用率，需要將粗土料、細土料按一定比例重新?lián)脚?，以使土料指標滿足設計要求。

3 試驗的目的

(1)根據(jù)試驗成果，確定最優(yōu)粗、細料摻拌比例，取得滿足設計要求的摻拌混合料。

(2)根據(jù)試驗結果確定粗、細土料的鋪料厚度。

(3)提高土料的利用率，減少開挖棄料，降低施工成本。

(4)為長河壩水電站其它料場超標礫石料提供參考摻配數(shù)據(jù)。

4 摻拌試驗

4.1 心墻礫石土指標要求

用于心墻防滲料的礫石土應符合以下條件:

(1)填筑料最大粒徑不大于200 mm 或鋪土厚度的2/3。

(2)粒徑大于5 mm 的顆粒含量不超過50%、不低于20%;粒徑小于0.075 mm 的顆粒含量應大于15%;粒徑小于0.005 mm 的顆粒含量應大于5%。

(3)心墻防滲土料的塑限指數(shù)宜大于8，小于15。

(4)湯壩心墻防滲土料全料填筑含水率應為Wo-1%≤W≤Wo+3%。

4.2 試驗土料情況

本次試驗選取湯壩料場上游中部原9#探坑部位粒徑大于5 mm 的粗土料，含量72%左右;料場下游頂部粒徑大于5 mm 的細土料，含量15%左右?，F(xiàn)場已查明超標粗土料儲量在3～5萬m3左右，超標細土料在5～7萬m3左右，兩種土料摻拌可增加土料開采、利用8～12萬m3。

4.3 摻拌前土料級配

摻拌試驗前，對超標粗、細土料進行了取樣檢測，平均檢測結果見表1。

表1 摻拌試驗前粗、細料顆粒分析檢測結果表

從表1可以看出，粗土料無超徑石，粒徑大于5 mm 的顆粒含量為72.9%，粒徑小于0.075 mm的顆粒含量為12.6%，粒徑小于0.005 mm 的顆粒含量為2.5%;粒徑大于5 mm 的顆粒含量偏大，粒徑小于0.075 mm 的粉粒含量滿足要求，粒徑小于0.005 mm 的粘粒含量不滿足技術指標要求。

細土料無超徑石，粒徑大于5 mm 的顆粒含量為23.7%，粒徑小于0.075 mm 的顆粒含量為48.7%，粒徑小于0.005 mm 的顆粒含量為10%;粒徑大于5 mm 的顆粒含量偏小，粒徑小于0.075 mm 的粉粒含量和粒徑小于0.005 mm 的粘粒含量均滿足礫石土心墻料的技術指標要求。

在粗、細料摻拌前，現(xiàn)場對土料干密度進行了檢測，粗料實測干密度為1.86 g/cm3，細料實測干密度為1.37g/cm3。

4.4 摻拌比例的選取

根據(jù)摻拌前對土料場粗、細料取樣獲得的天然級配及實測干密度，結合粒徑大于5 mm 的土料設計包絡線，初步擬定粗、細料摻拌比例(重量比)為1∶1、1∶1.5、1∶2三種。

4.5 摻拌方法

(1)土料開采裝運。

裝車前，試驗人員需對取料點粒徑大于5 mm的土料含量進行檢測。由于粗料中超徑石含量較多，粗料在料場裝運過程中先將鏟斗距離地面4～5 m，然后將土料倒下，多次反復使超徑石充分分離后再進行裝運。運輸采用20 t 自卸汽車運料。運輸過程中，采用彩條布對土料進行保護，避免了含水率損失或增加。

(2)料的攤鋪。

土料運輸至摻拌場地后，按照先粗后細的順序進行鋪料(共2層)，由專人指揮卸料，鋪料過程中用鋼卷尺時刻對鋪料厚度進行檢測，用ZL50裝載機粗平，人工配合反鏟進行精平。在精平過程中，人工剔除超徑石。試驗人員完成對粗料的取樣檢測后，在粗料上部鋪細料。

(3)土料摻拌。

按設計厚度將土料分層攤鋪后，使用ZXL-450反鏟進行立面摻拌，摻拌時按設計鋪土厚度將兩種不同土料一次摻和，用反鏟在摻拌場原地倒運反復摻拌4次以上，然后將其倒入堆料區(qū)。根據(jù)現(xiàn)場情況，每次摻和范圍寬度為3～6 m，長度為2～4 m。摻拌過程中，超徑石自然分離至料堆底部邊緣，由人工配合機械剔除。在摻拌過程中，為了防止粗料分離，鏟斗離摻拌料垂直高度不應過高。

(4)超徑石剔除及試驗取樣。

粗、細料摻拌完成后，人工對現(xiàn)場超徑石進行剔除。然后由試驗人員對每個區(qū)域進行5組顆粒級配檢測。

(5)防雨及防曬。

①摻礫石土料主要在旱季進行。

②摻拌場每一個備料倉完成備料后應鋪設塑料薄膜，防止降雨時土料被雨水沖刷和污染，同時亦可防止土料曝曬，水分散失。

③摻礫石土料的料倉表面應形成不小于2%的坡度，以便雨水排泄暢通，防止表面積水過多。

4.6 試驗的具體要求

(1)確保粗、細料鋪土厚度滿足設計厚度。

(2)確保土料進行反復4次以上的摻拌，使土料整體均勻，人工配合機械剔除摻拌過程中自然分離至料堆底部的超徑石。

所得到的仿真模型圖包括：BOOST電路，電壓控制環(huán)路和一個串聯(lián)電源擾動電路，一個串聯(lián)電阻擾動，一個并聯(lián)電阻擾動。具體設計如圖6所示。

(3)摻拌試驗過程中對各項檢測數(shù)據(jù)指標需及時檢測并按實際檢測數(shù)據(jù)調整相關的施工參數(shù)。

(4)試驗采取的施工工藝應盡可能與施工保持一致。

5 摻拌后的土料級配分析

5.1 摻拌后的土料級配情況

摻拌完成后，對每種摻拌料進行了顆粒分析試驗，其摻拌前后顆粒級配情況見表2。

5.2 摻拌后土料級配曲線與設計級配曲線的對比

摻拌后土料級配曲線與設計級配曲線的對比見圖1。

5.3 摻拌后的主要技術指標

表2 摻拌后土料顆粒分析檢測結果表

圖1 摻拌后的土料級配曲線與設計級配曲線對比圖

根據(jù)表2，將粗料粒徑大于5 mm 的土料含量為72.9%、細料中粒徑大于5 mm 的土料含量為23.7%的兩種土料按上述比例摻拌后，其主要技術指標見表3。

表3 按比例摻拌后的土料主要技術指標表 /%

5.4 摻配比例的確定

心墻礫石土要求粒徑大于5 mm 的顆粒含量不超過50%、不低于20%;粒徑小于0.075 mm 的顆粒含量應大于15%;粒徑小于0.005 mm 的顆粒含量應大于5%。從表3的試驗結果可以看出:三種摻配比例試驗結果均滿足設計要求;從圖1中摻拌后的土料級配曲線與設計級配曲線對比情況可以看出:重量比為1∶1時的級配曲線最接近設計平均級配曲線，故選定摻配比例為1∶1。

5.5 確定鋪層厚度

摻拌料粗、細料的鋪層厚度根據(jù)便于控制鋪料厚度和便于摻拌的原則確定。粗料鋪層厚度根據(jù)以往經(jīng)驗，以40～70 cm 為宜。本工程粗料鋪層厚度取0.7 m，

式中 h細為細料鋪料厚度，cm ;h粗為粗料鋪料厚度cm;γ粗為粗料松鋪實測干密度，g/cm3;γ細為粗料松鋪實測干密度，g/cm3;n 為細料與粗料的摻拌重量比。

h細=70×(1.86/1.37)×1=95.2(cm)，取細土料攤鋪厚度h細=100 cm?？紤]到摻拌混合料粒徑小于0.005 mm 的顆粒含量偏小(略接近設計最小值)，實際摻拌時粗土料鋪料厚度可按0.5～0.7 m、細土料鋪料厚度可按1～1.2 m 進行控制。

6 試驗成果應用情況

該項試驗工作已于2012年11月初完成，試驗成果已經(jīng)通過業(yè)主、設計、監(jiān)理審批。目前長河壩項目正在按照試驗確定的粗料厚度0.5～0.7 m、細料厚度1～1.2 m 進行備料。但應注意在備料過程中根據(jù)開采區(qū)粗、細土料級配變化及摻拌料取樣級配試驗結果及時進行調整。

7 結語

通過湯壩土料場粗、細料摻拌試驗，取得了滿足設計要求的摻拌混合料及最優(yōu)摻拌配比，確定了合理的摻拌粗、細土料鋪料厚度，大大提高了土料開挖的利用率，減少了開挖棄料，降低了施工成本，為電站其它料場超標骨料摻配提供了參考經(jīng)驗。

［1］康世榮，陳東山.水利水電施工組織設計手冊(2)施工技術［M］.北京:水利電力出版社，1990.