遲 欣

(中國(guó)水利水電建設(shè)工程咨詢西北有限公司，西安 710075)

文章編號(hào)：1006—2610(2015)02—0053—03

糯扎渡水電站摻礫土料一次碾壓質(zhì)量控制方法

遲 欣

(中國(guó)水利水電建設(shè)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(qū)采用摻礫土料，設(shè)計(jì)填筑總方量為454.48萬(wàn)m3。通過(guò)保證混合土料質(zhì)量和碾壓設(shè)備質(zhì)量完成了摻礫土料一次碾壓質(zhì)量的控制，有效地提高了碾壓優(yōu)良率。

心墻堆石壩;摻礫土料;碾壓質(zhì)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(qū)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(gè)梯級(jí)規(guī)劃的第5級(jí)。樞紐建筑物由摻礫土心墻堆石壩、左岸開(kāi)敞式溢洪道、左岸地下式引水發(fā)電建筑物、左右岸泄洪洞組成。電站總裝機(jī)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(jí)建筑物。摻礫土心墻堆石壩最大壩高為261.5 m、壩頂長(zhǎng)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(cè)為反濾層，反濾層以外為堆石體壩殼。設(shè)計(jì)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(wàn)m3，其中，心墻區(qū)采用摻礫土料,設(shè)計(jì)填筑總方量454.48萬(wàn)m3。

2 物理力學(xué)特性

糯扎渡水電站心墻摻礫土由農(nóng)場(chǎng)土料場(chǎng)混合土料按體積比摻入35%級(jí)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(shù)18.1。土料屬于含礫低液限黏土。混合土料壓縮系數(shù)a1-2為0.16 MPa-1，屬于中壓縮性土料。

混合土料摻入35%的級(jí)配礫石后，摻礫土料的物理力學(xué)性能有明顯的改善，其壓縮系數(shù)a1-2為0.05 MPa-1，屬于低壓縮性土。抗剪強(qiáng)度、滲透系數(shù)均滿足設(shè)計(jì)要求。

從摻礫土物理力學(xué)試驗(yàn)成果分析，摻礫土壓實(shí)后可獲得較高的密度，具備強(qiáng)度高、壓縮性低的特點(diǎn)，縮小防滲體與壩殼料的變形模量差距，有效降低壩殼對(duì)心墻的拱效應(yīng)，改善心墻的應(yīng)力應(yīng)變，減少心墻裂縫的發(fā)生幾率，防止水力劈裂的產(chǎn)生。

3 設(shè)計(jì)指標(biāo)

設(shè)計(jì)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(xì)料(小于20 mm)595 kJ/m3功能“三點(diǎn)快速擊實(shí)法”檢測(cè)，壓實(shí)度≥98%，最小壓實(shí)度不得低于96%，壓實(shí)度在96%～98%之間的比例不超過(guò)10%。

4 摻礫土料一次碾壓質(zhì)量控制方法

摻礫土料料源質(zhì)量波動(dòng)、碾壓設(shè)備不滿足要求，直接影響一次碾壓質(zhì)量。為確保摻礫土料一次碾壓壓實(shí)度≥98%，避免因壓實(shí)度不足導(dǎo)致返工，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，控制料源質(zhì)量、碾壓設(shè)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(jí)配，碾壓設(shè)備型號(hào)、凸塊厚度、激振力。

4.1 土料場(chǎng)混合土料質(zhì)量控制

(1) 對(duì)開(kāi)采區(qū)混合土料進(jìn)行取樣，檢測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)指標(biāo)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(zhì)量(試驗(yàn)檢測(cè)成果見(jiàn)表1)。經(jīng)過(guò)專家組論證，廢棄不合適料場(chǎng)，并組織業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工對(duì)新剝離混合土料開(kāi)采區(qū)進(jìn)行“四方”聯(lián)合鑒定，開(kāi)采前進(jìn)行整體開(kāi)采規(guī)劃及施工措施，并嚴(yán)格按照規(guī)劃及措施進(jìn)行有序開(kāi)采，并初步確定了開(kāi)采范圍和深度。

表1 混合土料試驗(yàn)檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)表

(2) 加強(qiáng)對(duì)新剝離開(kāi)采區(qū)混合土料料源試驗(yàn)檢測(cè)力度，重點(diǎn)做好液塑性試驗(yàn)檢測(cè)工作，試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)指標(biāo)基本吻合，混合土料料性變化不大(試驗(yàn)檢測(cè)成果見(jiàn)表2)。

表2 新剝離開(kāi)采區(qū)混合土料試驗(yàn)檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)表

(3) 要求土料開(kāi)采過(guò)程中，嚴(yán)格按照立采的方式進(jìn)行，對(duì)超徑(大于150 mm)等不合格料，進(jìn)行剔除，確?；旌贤亮项w粒級(jí)配滿足設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明，混合土料顆粒級(jí)配均處于設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)(試驗(yàn)檢測(cè)成果見(jiàn)表3，顆粒級(jí)配曲線見(jiàn)圖1)。

表3 摻礫土料顆粒特征粒徑顆粒含量成果統(tǒng)計(jì)表

圖1 摻礫土料顆粒級(jí)配曲線圖

(4) 土料開(kāi)采過(guò)程中，對(duì)土料含水率定時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，根據(jù)含水率變化，適當(dāng)調(diào)整開(kāi)采作業(yè)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(jìn)行浸悶補(bǔ)水法進(jìn)行調(diào)節(jié)，確?；旌贤亮虾蕽M足設(shè)計(jì)要求(試驗(yàn)檢測(cè)成果見(jiàn)表4)。

表4 摻礫土料含水率試驗(yàn)檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)表

4.2 碾壓設(shè)備質(zhì)量控制

(1) 摻礫土料采用進(jìn)占法卸料，濕地推土機(jī)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(jìn)退錯(cuò)距法，依據(jù)碾子寬度，錯(cuò)距為40 cm。

(2) 基于碾壓機(jī)械安裝的高精度自動(dòng)定位裝置與激振力狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)于碾壓機(jī)械碾壓作業(yè)過(guò)程中各項(xiàng)控制參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1) 碾壓機(jī)機(jī)載GPS設(shè)備與激振力監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)碾壓機(jī)進(jìn)行三維定位與振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至GPS數(shù)字大壩監(jiān)控中心。

2) 根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)繪制碾壓機(jī)行進(jìn)軌跡，根據(jù)碾壓軌跡自動(dòng)計(jì)算碾壓遍數(shù)，并在位于監(jiān)控中心的監(jiān)控客戶端壩面施工數(shù)字地圖上實(shí)時(shí)顯示碾壓軌跡、行進(jìn)速度、激振力狀態(tài)與任意位置的碾壓遍數(shù)。

3) 根據(jù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的施工數(shù)據(jù)，對(duì)大壩碾壓過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)填筑過(guò)程中有超壓、漏碾、超速、激振力不達(dá)標(biāo)情況發(fā)生時(shí)，能夠自動(dòng)醒目地提示施工管理人員和質(zhì)量監(jiān)管人員，并以短信形式進(jìn)行報(bào)警，以便及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，使碾壓質(zhì)量在整個(gè)施工過(guò)程中始終處于受控狀態(tài)。

4.3 摻礫土料壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)方法及取樣試驗(yàn)

(1) 摻礫土料技術(shù)指標(biāo)要求采用全料，2 690 kJ/m3擊實(shí)功≥95%；采用直徑152 mm擊實(shí)儀對(duì)小于20 mm的細(xì)料，按595 kJ/m3擊實(shí)功≥98%，與該全料控制標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)。為了更好地控制細(xì)料壓實(shí)度質(zhì)量，縮短檢測(cè)時(shí)間，提高填筑強(qiáng)度，最終確定采用細(xì)料(小于2 0 mm)595 kJ/m3擊實(shí)功，“西爾夫三點(diǎn)快速擊實(shí)法”進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度檢測(cè)。此優(yōu)點(diǎn)為：

1) 對(duì)每一個(gè)試坑進(jìn)行三點(diǎn)快速擊實(shí)試驗(yàn)，充分考慮了混合土料的性質(zhì)變化，實(shí)現(xiàn)了一一對(duì)應(yīng)，測(cè)出的細(xì)料壓實(shí)度準(zhǔn)確可靠。

2) 運(yùn)至試驗(yàn)室備料、稱料至出報(bào)告所需時(shí)間最長(zhǎng)不超過(guò)50 min，大大縮短了檢測(cè)過(guò)程。

圖2摻礫土料壓實(shí)度分布直方圖(凸塊厚度為2.7 cm)

(2) 定期或不定期對(duì)凸塊碾凸塊厚度進(jìn)行量測(cè)，跟蹤一臺(tái)凸塊碾(5號(hào)碾，凸塊厚度為2.7 cm)，并對(duì)該凸塊碾碾壓部位進(jìn)行取樣檢測(cè)。取樣結(jié)果表明，該凸塊碾碾壓質(zhì)量一次碾壓優(yōu)良率低(試驗(yàn)檢測(cè)成果見(jiàn)圖2)。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工四方進(jìn)行論證，將該凸塊碾凸塊進(jìn)行更換，確保凸塊厚度不低于3.0 cm，并對(duì)該更換后的凸塊碾進(jìn)行跟蹤檢測(cè)(更換凸塊碾凸塊對(duì)比見(jiàn)圖3)，共抽檢摻礫土料564組，檢測(cè)結(jié)果滿足壓實(shí)度≥98%的設(shè)計(jì)要求(試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖4)。

圖3 更換前后凸塊對(duì)比圖

圖4摻礫土料壓實(shí)度分布直方圖(凸塊厚度為3.0 cm)

5 結(jié) 語(yǔ)

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(zhì)量控制工作至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)混合土料、碾壓設(shè)備的質(zhì)量控制，有效地提高了摻礫土料一次碾壓優(yōu)良率，確保摻礫土料填筑碾壓質(zhì)量，為工程高水平達(dá)標(biāo)投產(chǎn)以及創(chuàng)“國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程金獎(jiǎng)”提供強(qiáng)有力保障。

[1] DL/T5356-2006,水電水利工程粗粒土試驗(yàn)規(guī)程[S].北京:中國(guó)電力出版社,2006.

[2] DL/T5129-2013,碾壓式土石壩施工規(guī)范[S].北京:中國(guó)電力出版社,2013.

[3] SL237-1999,土工試驗(yàn)規(guī)程[S].北京: 中國(guó)水利水電出版社,1999.

[4] SL274-2001,碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京: 中國(guó)水利水電出版社,2001.

[5] 王艷芳,王奇峰,王澤生.糯扎渡水電站心墻堆石壩壩料技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)檢測(cè)方法[J].西北水電,2012,(S2):52-57.

[6] 王澤生,王艷芳,馬歡.糯扎渡水電站心墻堆石壩填筑料碾壓施工參數(shù)試驗(yàn)研究[J].西北水電,2012,(S2):58-63.

[7] 王澤生,李小明,王奇峰.糯扎渡水電站摻礫土料壓實(shí)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和控制方法研究與應(yīng)用[J].西北水電,2012,(S2):96-100.

[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(zhì)量控制技術(shù)[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