鄢鏡 周宇
【摘要】苗尾水電站礫質(zhì)土心墻堆石壩最大壩高131.3m,大壩心墻上下游分別設(shè)置兩層反濾料,總共約78萬(wàn)m3,由丹塢塹砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)。系統(tǒng)不僅負(fù)責(zé)壩體反濾料的生產(chǎn),還承擔(dān)混凝土粗、細(xì)骨料的生產(chǎn)任務(wù),所有規(guī)格物料的質(zhì)量和產(chǎn)能直接影響到電站建設(shè)是否能正常施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié),對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行管理與質(zhì)量控制提出較高要求。在運(yùn)行階段,由于各種原因會(huì)造成成品砂石骨料及反濾料產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的波動(dòng)和系統(tǒng)能力的欠缺,因此需要按規(guī)范要求對(duì)各種物料的產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)檢測(cè)并進(jìn)行質(zhì)量控制。
【關(guān)鍵詞】苗尾水電站;砂石加工系統(tǒng);反濾料;級(jí)配;質(zhì)量控制
1、工程概況
苗尾水電站大壩為礫質(zhì)土心墻堆石壩,壩頂高程1414.80 m,最大壩高131.30 m,壩頂軸線長(zhǎng)576.68 m,壩頂寬度12.0m,上下游壩坡均為1:2.0。心墻采用礫質(zhì)土料填筑,頂寬4.0 m,頂高程1412.80 m,上、下游坡度均為1:0.25。為保證心墻不發(fā)生滲透變形,心墻上游設(shè)兩層反濾層,水平寬度均為3 m,下游設(shè)兩層反濾層,水平寬度均為4 m,反濾層上、下游坡為1:0.25。由于近壩區(qū)無(wú)合適的砂礫石料場(chǎng),反濾料全部采用丹塢塹石料場(chǎng)片麻巖人工破碎制成的軋制料。反濾料設(shè)兩檔,即反濾Ⅰ和反濾Ⅱ料,靠近心墻側(cè)為反濾Ⅰ層。
丹塢塹砂石加工系統(tǒng)為一個(gè)系統(tǒng)同時(shí)生產(chǎn)常規(guī)砂石骨料和反濾料的系統(tǒng),并能夠滿足以上物料同時(shí)供應(yīng)。目前國(guó)內(nèi)人工砂石系統(tǒng)主要以生產(chǎn)常規(guī)混凝土級(jí)配骨料為主,骨料品種較為單一,分粗骨料和細(xì)骨料,直接用于混凝土拌制。而反濾料則是一種連續(xù)級(jí)配料,一般以成品砂石骨料作為配料按一定比例進(jìn)行參配拌合生產(chǎn)或單獨(dú)建一砂石系統(tǒng)進(jìn)行加工生產(chǎn)。但是水工混凝土骨料和反濾料為兩種不同的體系,其指標(biāo)不同、試驗(yàn)器具和檢測(cè)方法不同、質(zhì)量評(píng)價(jià)也不相同。導(dǎo)致砂石加工系統(tǒng)反濾料生產(chǎn)運(yùn)行管理與質(zhì)量控制難度極大。
2、反濾料設(shè)計(jì)
在心墻的上、下游布置了兩層反濾料,采用丹塢塹人工骨料。
(1)級(jí)配
根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》,采用謝拉德反濾準(zhǔn)則進(jìn)行反濾料設(shè)計(jì),反濾I料保護(hù)以保護(hù)防滲土料小于5 mm的細(xì)粒土為目的,反濾II料以保護(hù)反濾I料,經(jīng)工程類(lèi)比,結(jié)合苗尾土料級(jí)配情況,擬定反濾料級(jí)配,如表1所示,其設(shè)計(jì)級(jí)配曲線見(jiàn)圖1。
(2)設(shè)計(jì)密度
反濾Ⅰ設(shè)計(jì)干密度2.05g/ cm3,最大粒徑20 mm。反濾Ⅱ設(shè)計(jì)干密度1.93 g/cm3,最大粒徑80 mm。反濾Ⅰ、Ⅱ以相對(duì)密度為壓實(shí)控制標(biāo)準(zhǔn),反濾Ⅰ料填筑相對(duì)密度為0.80,反濾Ⅱ料填筑相對(duì)密度為0.85
3、存在的問(wèn)題
工程建設(shè)初期,在反濾料生產(chǎn)過(guò)程中,現(xiàn)場(chǎng)檢查數(shù)據(jù)顯示反濾I料級(jí)配總體偏細(xì),部分檢測(cè)組數(shù)的D15特征粒徑(D15特征粒徑的設(shè)計(jì)指標(biāo)為0.15~0.7 mm)超出設(shè)計(jì)級(jí)配上包線,且部分檢測(cè)結(jié)果顯示小于0.075 mm的顆粒含量超過(guò)5%(小于0.075 mm的含量設(shè)計(jì)指標(biāo)為不超過(guò)5%),個(gè)別檢測(cè)最大達(dá)12.0%。碾壓后相對(duì)密度、干密度及室內(nèi)滲透系數(shù)、原位滲透系數(shù)均滿足設(shè)計(jì)要求。反濾Ⅱ料級(jí)配總體較合適,D60、D15特征粒徑、碾壓后相對(duì)密度、干密度及滲透系數(shù)均滿足設(shè)計(jì)要求。
在心墻上、下游設(shè)置級(jí)配良好的反濾層和有效的排水體是防止土質(zhì)防滲體發(fā)生滲透破壞的有效措施。一旦土心墻由于不均勻沉陷或其它原因而產(chǎn)生集中滲漏,在反濾層的保護(hù)下,沿著滲流通道或裂縫內(nèi)壁的心墻土料,就會(huì)膨脹或軟化,被滲流沖蝕帶走的土料會(huì)充填裂縫,從而促使裂縫自愈,使心墻裂縫中的滲透壓力恢復(fù)到接近正常的滲流狀態(tài)。而反濾層要能起到保護(hù)作用,需要滿足于心墻土料之間的反濾準(zhǔn)則,反濾料的級(jí)配有嚴(yán)格要求,因此,在施工過(guò)程中控制好反濾料的質(zhì)量,使其級(jí)配滿足設(shè)計(jì)要求,對(duì)于保證大壩的安全運(yùn)行是至關(guān)重要的。
4、質(zhì)量控制的主要內(nèi)容
4.1 料源質(zhì)量控制
料場(chǎng)在開(kāi)采過(guò)程中,往往受斷層帶、破碎帶和其他不良地質(zhì)現(xiàn)象影響,有用料和無(wú)用料總會(huì)出現(xiàn)混雜現(xiàn)象,需采取必要的質(zhì)量控制手段,對(duì)進(jìn)入加工系統(tǒng)的料源進(jìn)行控制。
(1)無(wú)用層與有用層分界線開(kāi)采
無(wú)用層與有用層分界線開(kāi)采,主要是防止無(wú)用層混入有用層,工程以弱風(fēng)化料作為料場(chǎng)有用料,將弱風(fēng)化料以上的無(wú)用層作為棄料。采用先剝離無(wú)用層,后開(kāi)采有用料的開(kāi)采程序,達(dá)到減少軟弱顆粒含量的目的。
(2)軟弱夾層處理
料場(chǎng)開(kāi)采過(guò)程中發(fā)現(xiàn)巖層出現(xiàn)夾層時(shí),會(huì)同地質(zhì)人員對(duì)夾層進(jìn)行分析判斷,以?shī)A層石料是否影響成品質(zhì)量決定取舍。如夾層規(guī)模較大,且?jiàn)A層內(nèi)含有難以判斷的有害物質(zhì)時(shí),予以剔除舍棄。
(3)車(chē)輛標(biāo)識(shí)
如果棄料混入毛料進(jìn)入生產(chǎn)工序,就會(huì)對(duì)成品質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此,對(duì)有用料和無(wú)用料的運(yùn)輸車(chē)輛采用不同顏色的標(biāo)牌進(jìn)行標(biāo)識(shí),禁止混裝、混運(yùn),杜絕無(wú)用料進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)。
4.2 生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制
根據(jù)反濾料與常規(guī)混凝土砂石骨料級(jí)配特征,反濾料Ⅰ(粒徑0~20mm)采用成品砂(粒徑<5mm)與小石(粒徑5~20mm)在入倉(cāng)前參配的生產(chǎn)方式生產(chǎn);反濾料Ⅱ(粒徑0~100mm)采用一篩車(chē)間粒徑小于40mm的半成品料與大石(粒徑40mm~80mm)在入倉(cāng)前參配的方式生產(chǎn)。
(1)反濾料生產(chǎn)過(guò)程中的主要問(wèn)題
根據(jù)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)、分析整理數(shù)據(jù),生產(chǎn)過(guò)程中主要有以下三點(diǎn)矛盾:
1)規(guī)范要求常規(guī)混凝土成品砂0.16mm及以下顆粒含量范圍6%~18%,而反濾料Ⅰ中0.075mm及以下顆粒含量應(yīng)小于5%。經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)對(duì)成品砂中0.16mm及以下顆粒進(jìn)行級(jí)配分析,發(fā)現(xiàn)其中0.075mm及以下顆粒占50%~60%,而反濾料Ⅰ中成品砂參配量約為75%~85%,按成品砂合格的臨界石粉含量計(jì)算,反濾料Ⅰ中0.075mm及以下顆粒含量將達(dá)到9.18%,且實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示,前期生產(chǎn)的反濾料Ⅰ中0.075mm及以下顆粒含量7%~9%波動(dòng),與理論計(jì)算一致。本系統(tǒng)生產(chǎn)料源為片麻巖,產(chǎn)粉量較高,采用水洗可有效降低石粉含量,但系統(tǒng)要求反濾料Ⅰ與成品砂同時(shí)生產(chǎn),如果加大水洗力度、延長(zhǎng)水洗時(shí)間雖然可以降低石粉含量,但會(huì)大幅降低產(chǎn)能和增加成本。
2)一篩車(chē)間的半成品料只經(jīng)過(guò)粗碎、中碎兩道破碎,其級(jí)配總體偏粗,導(dǎo)致生產(chǎn)的反濾料Ⅱ級(jí)配不合格,細(xì)料偏少,經(jīng)級(jí)配計(jì)算發(fā)現(xiàn)其中5mm~20mm含量偏少。
3)常規(guī)混凝土骨料和反濾料同時(shí)生產(chǎn),料倉(cāng)總儲(chǔ)量更大,為降低系統(tǒng)內(nèi)半成品料輸送距離和減少用地范圍以提高經(jīng)濟(jì)效應(yīng),系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為緊湊,故料倉(cāng)高度較高。而反濾料級(jí)配區(qū)間比常規(guī)砂石骨料大得多,在入倉(cāng)時(shí)級(jí)配分離現(xiàn)象極為嚴(yán)重,導(dǎo)致出倉(cāng)時(shí)物料級(jí)配不合格。
(2)反濾料生產(chǎn)過(guò)程中主要問(wèn)題的解決方案
以砂石系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程計(jì)算、料粒級(jí)配、骨料質(zhì)量技術(shù)要求、設(shè)備選型及工藝調(diào)整各個(gè)方面對(duì)工藝進(jìn)行評(píng)價(jià)和論證,其關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)為兩類(lèi)骨料質(zhì)量技術(shù)控制生產(chǎn)工藝的平衡。在生產(chǎn)中,通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析論證,確定要因,同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、整理和分析后,分別提出了相應(yīng)的解決方案。
1)成品砂采用水洗與干法生產(chǎn)相結(jié)合的方式,對(duì)部分成品砂進(jìn)行水洗,并控制加水量與水洗時(shí)間,水洗后的成品砂石粉含量控制在10%左右。水洗后的成品砂與沖洗干凈的小石、瓜米石篩下物參配,同時(shí)控制參配比例在80%左右,可使反濾料Ⅰ在級(jí)配滿足要求的同時(shí),0.075mm及以下顆粒含量控制在5%以下,理論計(jì)算結(jié)果為4.8%,實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)量與質(zhì)量均較為理想。成品砂采用該部分水洗砂與干砂參配,可保證石粉含量15%~18%波動(dòng),產(chǎn)量與質(zhì)量同時(shí)滿足要求,解決了反濾料Ⅰ與成品砂同時(shí)生產(chǎn)時(shí)質(zhì)量技術(shù)控制與生產(chǎn)產(chǎn)量的平衡問(wèn)題。
2)根據(jù)系統(tǒng)布置情況,在反濾料Ⅱ入倉(cāng)前增加超細(xì)碎調(diào)節(jié)料倉(cāng)的半成品料(粒徑5mm~40mm)分級(jí)后(增加一臺(tái)20mm孔徑的分級(jí)篩),將粒徑在5mm~20mm的物料參入反濾料Ⅱ,以保證反濾料Ⅱ級(jí)配合格;同時(shí)粒徑在20mm~40mm范圍的物料進(jìn)入二篩調(diào)節(jié)料倉(cāng);解決了反濾料Ⅱ的問(wèn)題。
3)在反濾料倉(cāng)中增加緩降裝置,降低物料間接入倉(cāng)高度。根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)表明,措施實(shí)施后,反濾料級(jí)配分離現(xiàn)象明顯降低,倉(cāng)內(nèi)檢測(cè)級(jí)配質(zhì)量趨于穩(wěn)定,解決反濾料級(jí)配分離問(wèn)題。
4.3 試驗(yàn)監(jiān)控
試驗(yàn)監(jiān)控是對(duì)反濾料生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量監(jiān)控的有力工具,試驗(yàn)人員必須進(jìn)行跟班檢測(cè),出現(xiàn)不合格應(yīng)快速反饋,以便生產(chǎn)系統(tǒng)及時(shí)作出調(diào)整,使質(zhì)量波動(dòng)始終處于受控狀態(tài)。同時(shí),還應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,預(yù)測(cè)變化趨勢(shì),以便系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于質(zhì)量異常的設(shè)備或車(chē)間,開(kāi)展專(zhuān)門(mén)的試驗(yàn)以 采取針對(duì)性的措施。
在正常情況下,試驗(yàn)室在每班內(nèi)分別對(duì)每種骨料取樣 2~3 組進(jìn)行質(zhì)量檢查和試驗(yàn),并進(jìn)行認(rèn)真的資料分析和整理工作。如果砂石生產(chǎn)質(zhì)量出現(xiàn)異常,還需增加取樣次數(shù),以便及時(shí)分析問(wèn)題進(jìn)行糾正和改進(jìn) 。
嚴(yán)格工作紀(jì)律,嚴(yán)格按操作規(guī)程與生產(chǎn)工藝進(jìn)行施工,把好工序質(zhì)量關(guān),把質(zhì)量問(wèn)題解決在萌芽狀態(tài)。同時(shí)采用先進(jìn)的運(yùn)行控制技術(shù),保證設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。
4.4 成品料保護(hù)
在料倉(cāng)周?chē)O(shè)置截水、排水設(shè)施,同時(shí)對(duì)成品堆存場(chǎng)設(shè)置1%斜坡,便于自然排水 。 嚴(yán)禁運(yùn)輸車(chē)輛帶泥進(jìn)入料倉(cāng),確保料倉(cāng)成品料不受污染。
5、結(jié)語(yǔ)
丹塢塹砂石系統(tǒng)反濾料通過(guò)對(duì)料源的事前控制、生產(chǎn)過(guò)程中的事中控制,和質(zhì)量檢測(cè)的事后反饋等措施,對(duì)影響質(zhì)量的各種因素進(jìn)行全面質(zhì)量控制和管理,有效保證了反濾料的質(zhì)量,順利完成反濾料的生產(chǎn)任務(wù),確保了大壩的填筑質(zhì)量。
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作者簡(jiǎn)介:鄢鏡(1982—),男,高級(jí)工程師.