李 法 海, 韓 興, 薛 凱

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

300米級(jí)高土石壩施工關(guān)鍵技術(shù)綜述

李 法 海, 韓 興, 薛 凱

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

長(zhǎng)河壩水電站大壩已于2016年9月10日填筑到頂。整個(gè)施工過(guò)程中積極研發(fā)新工藝，取得了豐碩的成果。在提高施工質(zhì)量、加快施工進(jìn)度，降低工程投資等方面積累經(jīng)驗(yàn)。填筑各項(xiàng)試驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)及頻次均滿足設(shè)計(jì)要求，工程建設(shè)過(guò)程中未發(fā)生一般及以上施工質(zhì)量事故，大壩填筑全過(guò)程處于受控狀態(tài)，得到質(zhì)量專家好評(píng)，大壩填筑作業(yè)面多次被業(yè)主評(píng)為“優(yōu)秀工作面”、“質(zhì)量示范區(qū)”。長(zhǎng)河壩水電站大壩是目前國(guó)內(nèi)在建的300m級(jí)超高心墻土石壩，施工集超高心墻壩、深厚覆蓋層、高地震烈度、狹窄河谷四大難度于一體，且工期短、強(qiáng)度高，施工難度極具挑戰(zhàn)性。

礫石土心墻壩；施工；關(guān)鍵施工技術(shù)；新工藝

1 工程概況

長(zhǎng)河壩水電站位于大渡河干流上游，是大渡河水電規(guī)劃“三庫(kù)22級(jí)”的第10級(jí)電站。工程樞紐建筑物由礫石土直心墻堆石壩、左岸引水發(fā)電系統(tǒng)和右岸泄洪洞系統(tǒng)組成。水庫(kù)總庫(kù)容10.75億m3，有效庫(kù)容4.15億m3。電站總裝機(jī)容量2 600MW。

長(zhǎng)河壩礫石土心墻壩具有兩高一大一深一窄的特點(diǎn)：

“兩高”即大壩高240m，加底部60m～70m、局部79.3m的覆蓋層壩高遠(yuǎn)超300m；

地震烈度高，大壩地處8級(jí)地震地區(qū)，抗震設(shè)防等級(jí)為9度；

“一大”即填筑規(guī)模大，大壩填筑總量3 417萬(wàn)m3；

“一深”即深覆蓋層，壩基修建在60m～70m厚的覆蓋層之上，是目前國(guó)內(nèi)外建在深厚覆蓋層上的最高土石壩；

“一窄”即陡窄河谷，河谷系數(shù)為2.77，兩岸岸坡陡峻，最大坡度75°，岸坡對(duì)大壩形成約束效應(yīng)；河谷狹窄，洪水陡漲陡落，對(duì)圍堰及大壩蓄水安全形成不利影響。

長(zhǎng)河壩水電站大壩是目前國(guó)內(nèi)外建在深厚覆蓋層上的最高礫石土心墻堆石壩。大壩具有超高心墻堆石壩、河床深厚覆蓋層(53.8m)、高地震烈度(9°)、狹窄河谷等顯著特點(diǎn)，設(shè)計(jì)指標(biāo)及施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)較高，施工難度極具挑戰(zhàn)性。

此外，施工過(guò)程中工程還面臨如下難點(diǎn)：

(1)工期緊、強(qiáng)度高。施工過(guò)程中，受“4·20”蘆山地震等多種因素的影響，心墻于2014年7月22日才開始填筑，較合同時(shí)間滯后3個(gè)月。根據(jù)設(shè)計(jì)文件《長(zhǎng)河壩2014年度防洪度汛要求》，2014年度汛目標(biāo)：2014年5月底，壩體填筑至1 536m高程。大壩度汛填筑施工期是大壩整個(gè)填筑工期中高峰時(shí)段，壩體填筑總量約800萬(wàn)m3，心墻需上升總高度79m，填筑時(shí)間僅10個(gè)月，且需要經(jīng)歷3個(gè)月雨期和一個(gè)春節(jié)的影響，有效施工時(shí)間短。持續(xù)高強(qiáng)度施工對(duì)設(shè)備配置、設(shè)備維修、組織與管理都具有挑戰(zhàn)性。

(2)礫土料場(chǎng)分布不均，開采與制備難度大。土料天然含水率在1.7%～19.3%之間，平均為9.8%，P5含量變化范圍7%～90%，平均為49.1%，<0.075mm含量變化范圍8%～64%，平均為30.4%，<0.005mm變化范圍1.6%～26.3%，平均10.3%，料場(chǎng)超徑(>150mm)平均含量約5.6%，超徑含量高。土料各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)變化大、空間分布均一性差，料場(chǎng)天然土料級(jí)配指標(biāo)大多難以滿足設(shè)計(jì)要求，無(wú)法直接滿足心墻填筑質(zhì)量及規(guī)?；┕ひ?，需要進(jìn)行土料超徑剔除、不均勻土料的摻配及含水率的調(diào)整等多制備工序，土料開采制備難度大，施工質(zhì)量控制環(huán)節(jié)多。

(3)反濾料技術(shù)要求高，傳統(tǒng)參配方式難以滿足要求。本工程設(shè)計(jì)填筑4種反濾料，設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求各異，按傳統(tǒng)的“平鋪立采”工藝，不僅需要額外占用大面積摻配場(chǎng)地，不利于施工總平面布置，而且傳統(tǒng)摻配存在摻配效率低、摻配比例控制精度低等缺點(diǎn)，摻配質(zhì)量不易保障。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)與新工藝

結(jié)合長(zhǎng)河壩水電站大壩工程實(shí)際特點(diǎn)和施工難點(diǎn)進(jìn)行了大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、理論分析與實(shí)踐應(yīng)用研究，并注重新技術(shù)和新工藝的研發(fā)，分別開展了高堆石壩筑壩料制備工藝、施工分區(qū)與快速流水施工規(guī)劃、施工質(zhì)量控制與試驗(yàn)檢測(cè)、數(shù)字信息化管理等關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)研究，以提升超高堆石壩施工技術(shù)能力。

2.1 礫石土料制備工藝

為確保土料上壩填筑質(zhì)量，通過(guò)工藝比選及試驗(yàn)，選擇廣泛用于礦山及骨料生產(chǎn)系統(tǒng)的棒條式振動(dòng)給料機(jī)經(jīng)調(diào)整篩條長(zhǎng)度、間距作為超徑(>150mm)剔除設(shè)備，并根據(jù)工程強(qiáng)度要求配套建設(shè)了5套鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的篩分樓。篩分樓設(shè)有箱型結(jié)構(gòu)的受料斗、篩分設(shè)備安裝層以及滿足裝載機(jī)出料的出料層，該篩分系統(tǒng)篩余料中有用料平均比例(廢品率)僅為0.2%，透篩率高。土料超徑篩分系統(tǒng)單臺(tái)產(chǎn)能可達(dá)670t/h。系統(tǒng)運(yùn)行可靠，工藝流程可行，設(shè)備運(yùn)行工況穩(wěn)定。

對(duì)于粗細(xì)料，以P5作為控制指標(biāo)進(jìn)行摻配，以提高土料利用率。針對(duì)對(duì)天然不均勻分布的粗細(xì)料摻配，摻配比是動(dòng)態(tài)變化的，采用平鋪立采摻拌工藝，攤鋪鋪料前對(duì)粗、細(xì)料料源質(zhì)量檢測(cè)，按照H細(xì)=(H粗×P粗×ρ粗-H粗×ρ粗×P5)/(P5×ρ細(xì)-P細(xì)×ρ細(xì))計(jì)算公式，計(jì)算獲得粗、細(xì)料鋪料厚度后分層攤鋪，攤鋪完成后采用液壓正鏟進(jìn)行立采摻配，檢測(cè)合格后上壩填筑。

針對(duì)高含水的土料則采用分層翻曬工藝進(jìn)行含水量調(diào)整。

土料場(chǎng)專門設(shè)置料場(chǎng)質(zhì)量管控組，配置專職質(zhì)檢、試驗(yàn)人員，及時(shí)對(duì)土料性能指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)督、檢驗(yàn)，確保合格土料上壩運(yùn)輸。

2.2 反濾料精確摻配工藝

工程依托人工骨料系統(tǒng)，通過(guò)進(jìn)行反濾料摻配工藝試驗(yàn)、基本技術(shù)參數(shù)采集、自動(dòng)化控制系統(tǒng)編程等確定了反濾料精確摻配生產(chǎn)工藝，工藝原理為：砂、小石、中石、大石在膠帶運(yùn)輸機(jī)上依次下料平鋪，根據(jù)反濾料設(shè)計(jì)級(jí)配對(duì)各粒徑骨料摻配含量確定下料流量，通過(guò)首先調(diào)整電動(dòng)弧門開口大小的方式控制下料流量范圍，再由中控室遠(yuǎn)程控制變頻器振動(dòng)給料機(jī)精確控制，由經(jīng)料機(jī)下的皮帶秤在線反饋流量，通過(guò)工藝性試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)采集參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化數(shù)據(jù)編程，從而實(shí)現(xiàn)反濾料的自動(dòng)化摻配。與傳統(tǒng)的平鋪立采摻配工藝相比，新工藝具有摻配均勻、產(chǎn)能高、占地面積小等的優(yōu)勢(shì)。

2.3 混裝炸藥爆破開采與過(guò)渡料機(jī)械加工工藝

石料場(chǎng)開采規(guī)模大、應(yīng)用混裝炸藥爆破技術(shù)具有完全耦合裝藥，炮孔利用率高、有利于級(jí)配控制、裝藥效率高等優(yōu)點(diǎn)。長(zhǎng)河壩大壩堆石料及過(guò)渡料總填筑量近2 300萬(wàn)m3，其中約40%采用混裝炸藥爆破。通過(guò)大量的爆破試驗(yàn)獲得了滿足壩料級(jí)配要求的可靠參數(shù)、防滲漏措施等。兩種爆破對(duì)比分析：堆石超徑率降低0.5%，過(guò)渡料半成品利用率提高約8%-10%，裝藥效率達(dá)240kg/min，提高約40%，可節(jié)約勞動(dòng)力約50%。

料場(chǎng)巖石以花崗巖、閃長(zhǎng)巖為主，強(qiáng)度較高，飽和抗壓強(qiáng)度一般為95-131MPa，工程前期進(jìn)行了大量的爆破試驗(yàn)，都不能滿足設(shè)計(jì)級(jí)配指標(biāo)要求。為滿足工程填筑需求，施工中針對(duì)硬巖條件下過(guò)渡料生產(chǎn)工藝開展了大量的研究，分別采用摻配骨料法、精細(xì)爆破施工直采法及機(jī)械破碎加工工藝完成了過(guò)渡料的生產(chǎn)。過(guò)渡料機(jī)械破碎加工技術(shù)是通過(guò)對(duì)合理單耗的爆破原料再進(jìn)行二級(jí)破碎，粗碎控制最大粒徑、中碎調(diào)整級(jí)配的過(guò)渡料制備工藝。較爆破直采法產(chǎn)出的過(guò)渡料級(jí)配更穩(wěn)定。并可有效解決硬巖、偏硬巖條件下過(guò)渡料爆破直采難度大、利用率等問(wèn)題。長(zhǎng)河壩工程料場(chǎng)巖石強(qiáng)度高，通過(guò)應(yīng)用過(guò)渡料機(jī)械破碎加工技術(shù)對(duì)料場(chǎng)爆破的堆石料進(jìn)行二級(jí)破碎加工，經(jīng)過(guò)顎式破碎機(jī)粗碎后，可有效控制最大粒徑，50%的破碎料再經(jīng)圓錐式破碎機(jī)中碎后經(jīng)膠帶機(jī)混合獲得了質(zhì)量穩(wěn)定的過(guò)渡料。

2.4 壩料填筑分區(qū)快速流水施工規(guī)劃

為加強(qiáng)大壩填筑質(zhì)量管理，減少重車在心墻區(qū)行駛對(duì)填筑面的影響，保證該工程大壩填筑快速流水作業(yè)，對(duì)大壩填筑進(jìn)行了分區(qū)分塊規(guī)劃：

心墻按鋪料、精平、碾壓、檢測(cè)分4個(gè)單元，上下游各兩個(gè)單元，單元分縫上下游不貫通，錯(cuò)距約0.2L(L為作業(yè)面壩軸線的鋪料總長(zhǎng)度)，上游兩單元以上游進(jìn)料，下游兩單元以下游進(jìn)料，避免形成上下游貫通薄弱帶；大壩上下游堆石料根據(jù)填筑面積選擇按壩樁號(hào)平行壩軸線分為鋪料、碾壓、檢測(cè)3區(qū)，以保證連續(xù)作業(yè)。

填筑鋪料采用推土機(jī)進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，堆石、過(guò)渡及反濾料一次平整到位，并通過(guò)在料頭設(shè)置標(biāo)桿、測(cè)量布設(shè)控制網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)攤鋪層厚的過(guò)程控制。為確保心墻土料攤鋪平整度提高碾壓質(zhì)量，礫石土心墻料攤鋪采用推土機(jī)粗平，平地機(jī)精平工藝，心墻礫石土料采用26t自行式凸塊振動(dòng)碾壓實(shí)，堆石料采用33t自行式振動(dòng)平碾壓實(shí)。

通過(guò)對(duì)大壩填筑分區(qū)及快速流水作業(yè)施工規(guī)劃，大大提高了填筑施工強(qiáng)度，創(chuàng)造了電站大壩高峰施工強(qiáng)度134.8萬(wàn)m3/月，連續(xù)21個(gè)月平均填筑強(qiáng)度超過(guò)100萬(wàn)m3，心墻月平均上升7.9m，高峰期上升12m/月的施工記錄。填筑工期較合同工期提前約4個(gè)月。

2.5 礫石土心墻壩雨季施工技術(shù)

礫石土心墻壩雨季施工容易引起心墻土料的含水率變化。針對(duì)礫石土心墻雨季施工，長(zhǎng)河壩工程實(shí)踐總結(jié)了“橫向留坡、表面壓光”的有效排水措施，其中在心墻橫向長(zhǎng)度大于一定值時(shí)采用“龜背形”雙向放坡，橫向長(zhǎng)度小于一定值時(shí)，采取橫向單側(cè)放坡方式。利用Accuweather智能手機(jī)天氣預(yù)測(cè)軟件，準(zhǔn)確了解周、天、小時(shí)的天氣情況，指導(dǎo)施工組織。并總結(jié)了雨季提前備料、心墻填筑分區(qū)段流水作業(yè)、雨后排水、清表、檢測(cè)、刨毛復(fù)工的成套施工技術(shù)，有效確保了心墻填筑質(zhì)量，提高了雨季心墻施工強(qiáng)度。

2.6LNG環(huán)保汽車的應(yīng)用

液化天然氣被公認(rèn)是現(xiàn)在地球上最干凈的燃料。為減小長(zhǎng)河壩工程長(zhǎng)隧道運(yùn)輸產(chǎn)生煙塵帶來(lái)的安全隱患，降低長(zhǎng)隧道通風(fēng)排煙難度，以達(dá)到節(jié)能目的，同時(shí)，保障了能源供給，避免 “柴油荒”對(duì)施工運(yùn)輸作業(yè)進(jìn)度的影響；本工程引進(jìn)數(shù)十輛LNG自卸汽車作為下游江咀堆石料料場(chǎng)的運(yùn)輸車輛，并完成加氣系統(tǒng)的配套建設(shè)。實(shí)踐證明，LNG車輛完全能夠適應(yīng)水利工程大壩填筑運(yùn)輸條件。實(shí)踐證明，LNG車輛完全能夠適應(yīng)水利工程大壩填筑運(yùn)輸條件。通過(guò)對(duì)尾氣排放進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比可知：LNG汽車較普通燃油重卡NOx排放量減少30%、CO排放量減少43%，環(huán)保效益顯著。

2.7 壩料自動(dòng)加水系統(tǒng)的研制

壩料采用壩外加水，利用已獲國(guó)家專利的智能加水系統(tǒng)向運(yùn)料車內(nèi)自動(dòng)加水。該系統(tǒng)與壩料計(jì)量稱重系統(tǒng)有效綁定使用。系統(tǒng)能夠有效保證加水量，且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、經(jīng)濟(jì)。系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)車載無(wú)線射頻卡自動(dòng)識(shí)別地泵系統(tǒng)測(cè)得的該車壩料重量，計(jì)算出適宜加水量，并利用液體流量傳感器及電磁閥控制水流開關(guān)，實(shí)現(xiàn)智能化加水。

2.8 重車過(guò)心墻運(yùn)輸技術(shù)

按工程規(guī)劃，初期下閘后上游道路中斷；施工中大壩規(guī)劃調(diào)整上游料場(chǎng)作為主石料場(chǎng)；為減少長(zhǎng)隧洞繞壩運(yùn)輸存在的不利影響，有必要進(jìn)行跨心墻運(yùn)輸技術(shù)的專項(xiàng)研究。通過(guò)理論計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了壩料跨心墻運(yùn)輸技術(shù)的可行性，并通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比分析結(jié)論，箱型減壓板方案最優(yōu)，為提高對(duì)土料的保護(hù)效果，在減壓板下面鋪填50cm礫石土墊層。減壓板采用型鋼與鋼板加工，長(zhǎng)348.8cm、寬400cm，厚19.8cm，單節(jié)重3.55t。減壓板間采用了“箱型連接鍵+限位環(huán)”的連接結(jié)構(gòu)，拆裝方便，車輛荷載分部均勻?？缧膲\(yùn)輸技術(shù)的研究與應(yīng)用有利于料源平衡優(yōu)化，便于施工調(diào)度及整體規(guī)劃，能有效避免長(zhǎng)距離繞壩運(yùn)輸，降低燃料消耗，具有可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2.9 土石壩土-砂分界面雙料攤鋪工藝

為解決常規(guī)土石壩土-砂分界面“先砂后土”法施工存在的料種相互侵占、填筑尺寸不規(guī)范、施工效率低等問(wèn)題。本工程研制了一種新型的“雙料攤鋪器”，該攤鋪器采用型鋼及鋼板焊接而成，長(zhǎng)4m、寬3m，并按設(shè)計(jì)坡比設(shè)置料倉(cāng)分隔板，實(shí)現(xiàn)土砂同時(shí)平起攤鋪。施工時(shí)首先進(jìn)行土-砂分界區(qū)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，再進(jìn)行大面填筑的方法是傳統(tǒng)施工方法的一次技術(shù)革新，首次達(dá)到了完全按照設(shè)計(jì)坡比進(jìn)行心墻土料與反濾料填筑施工的效果。

該技術(shù)目前已成功在長(zhǎng)河壩水電站大壩、蘇丹上阿特巴拉水利樞紐工程中得到廣泛應(yīng)用，其攤鋪速度可達(dá)4～5m/min。形成的《高土石壩土-砂分界面雙料攤鋪施工工法》已獲國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒發(fā)的2013～2014年度國(guó)家級(jí)工法(GJJGF303-2014)。

2.10 結(jié)合面泥漿噴涂工藝

為保證高塑性粘土和混凝土壓板結(jié)合效果，需在壓板表面涂刷3～5mm泥漿。在類似工程中，泥漿通常采用人工涂刷，施工效率低，且厚度不易保證，均勻性差。

為了改善傳統(tǒng)工藝的不足，本工程研究了機(jī)械噴涂工藝，選擇德國(guó)制造的瓦格納爾PC噴涂機(jī)作為噴涂設(shè)備。結(jié)合多次現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)，明確了泥漿可噴配比及漿液比重。制定的噴涂工藝流程為：泥漿制備→潤(rùn)管→注漿→試噴→正式噴涂至設(shè)計(jì)厚度。

蓋板泥漿機(jī)械噴涂工藝是土石壩接觸粘土填筑中混凝土蓋板基面泥漿涂刷傳統(tǒng)工藝的革新，工藝設(shè)備安裝簡(jiǎn)便、快捷，操作方便。檢測(cè)機(jī)械噴涂厚度分布3.7～4.0mm，平均厚度3.87mm，離散系數(shù)僅為0.01。統(tǒng)計(jì)機(jī)械噴涂作業(yè)效率可達(dá)1m2/min，較人工涂刷工藝的提高2倍以上。

2.11 數(shù)字化碾壓實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

GPS數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)主要由施工設(shè)備監(jiān)控終端、手持?jǐn)?shù)字終端、衛(wèi)星定位基準(zhǔn)站、監(jiān)控中心(總控中心和現(xiàn)場(chǎng)分控站、控制箱)、通信網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用軟件等組成。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)料源上壩運(yùn)輸過(guò)程、壩料加水量、填筑碾壓及施工質(zhì)量采集與反饋等功能。

大壩填筑碾壓過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)在碾壓機(jī)上安裝高精度實(shí)時(shí)定位及激振力監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)碾壓過(guò)程中碾壓軌跡、碾壓遍數(shù)、碾壓速度、激振力狀態(tài)、碾壓厚度等參數(shù)進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控。并通過(guò)在運(yùn)輸車輛都安裝車載GPS，實(shí)時(shí)發(fā)送車輛狀態(tài)的信息，實(shí)現(xiàn)料場(chǎng)至壩面的全過(guò)程監(jiān)控。

數(shù)字化碾壓監(jiān)控系統(tǒng)在長(zhǎng)河壩工程中得到了全過(guò)程應(yīng)用，累計(jì)安裝振動(dòng)碾監(jiān)控設(shè)備25臺(tái)套。應(yīng)用過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)及碾壓作業(yè)方式進(jìn)行了多項(xiàng)優(yōu)化改進(jìn)，如：增加振動(dòng)碾倉(cāng)面信息顯示功能、調(diào)整制定了程序化的現(xiàn)場(chǎng)倉(cāng)面規(guī)劃與搭接碾壓方式、建設(shè)施工區(qū)域全覆蓋的無(wú)線局域網(wǎng)解決斷網(wǎng)時(shí)系統(tǒng)信息傳輸監(jiān)控功能等，有力提高了系統(tǒng)的應(yīng)用與現(xiàn)場(chǎng)施工的協(xié)調(diào)性。統(tǒng)計(jì)心墻礫石土料碾壓合格率平均值達(dá)98.03%，其他料種碾壓合格率平均值達(dá)96.26%。

2.12 超大型擊實(shí)儀的研制

《水電水利工程土工試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定：輕型擊實(shí)試驗(yàn)只適用于粒徑不大于5mm粘性細(xì)粒土，重型擊實(shí)試驗(yàn)適用于粒徑不超過(guò)20mm的粘性粗粒土，且礫質(zhì)土的大型擊實(shí)儀直徑應(yīng)為礫質(zhì)土中最大礫石粒徑的5倍以上。長(zhǎng)河壩礫石土心墻料最大粒徑150mm，必須進(jìn)行縮尺,通過(guò)對(duì)縮尺料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，獲取最大干密度擬合曲線。為核實(shí)縮尺后擊實(shí)效果對(duì)壓實(shí)度的影響程度，消除縮尺對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成偏差，水電五局公司自行設(shè)計(jì)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，直徑800mm超大型土工擊實(shí)儀。該擊實(shí)儀是目前國(guó)內(nèi)最大的土工擊實(shí)儀。其主要技術(shù)指標(biāo)為：擊實(shí)筒內(nèi)徑800mm,桶高800mm；擊錘質(zhì)量228kg。該擊實(shí)儀利用垂直氣缸實(shí)現(xiàn)對(duì)擊錘頂升，通過(guò)卡位計(jì)使擊錘形成自由落體對(duì)土體進(jìn)行擊實(shí)。采取用水平氣缸對(duì)擊實(shí)筒進(jìn)行推動(dòng)，實(shí)現(xiàn)過(guò)程均勻旋轉(zhuǎn)。

該超大型擊實(shí)儀已在長(zhǎng)河壩工程得到實(shí)踐應(yīng)用，已完成了P5=20%～P5=60% 范圍的系列擊實(shí)試驗(yàn)，形成了與普通大型擊實(shí)試驗(yàn)的擊實(shí)試驗(yàn)成果，見圖1。

圖1 長(zhǎng)河壩超大擊實(shí)儀擊實(shí)成果

2.13 礫石土料快速檢測(cè)技術(shù)

心墻土料坑檢頻次高，常規(guī)礫石土料烘干法含水試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，檢測(cè)時(shí)間直接影響到填筑直線進(jìn)度，只有快速的檢測(cè)方法才能解決這一關(guān)鍵問(wèn)題。

長(zhǎng)河壩水電站礫石土料試驗(yàn)檢測(cè)，采用礫石飽和面干吸水率的快速檢測(cè)方法。該方法檢測(cè)原理為：首先利用試坑注水法測(cè)得試坑體積，稱量試坑土全料質(zhì)量。然后將土樣經(jīng)5mm篩濕篩后，將留篩土樣用水洗干凈并用濕毛巾擦去表面水分稱量可得大于5mm礫石飽和面干質(zhì)量，再利用酒精燃燒法快速檢測(cè)試坑小于5mm的細(xì)料含水率。利用以往系列試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)得出的平均值作為大于5mm礫石飽和面干吸水率及視比重。從而計(jì)算得出試坑全料和細(xì)料的各項(xiàng)指標(biāo)。與常規(guī)的檢測(cè)方法相比檢測(cè)結(jié)果相比偏差之小于0.2%。該方法2h內(nèi)可出結(jié)果，與常規(guī)的方法相比縮短6h以上，有利于大幅加快施工節(jié)奏。

另外，研發(fā)制造配置有大型微波干燥機(jī)、高精度流量計(jì)水箱、車載控制機(jī)柜及工作臺(tái)的移動(dòng)試驗(yàn)檢測(cè)車，可在20min內(nèi)完成土料含水率的快速測(cè)定；通過(guò)聯(lián)通高精度流量計(jì)的水箱進(jìn)行土料灌水法密度試驗(yàn)提高試驗(yàn)精度；利用車載控制機(jī)柜、工作臺(tái)等齊全的辦公設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，避免常規(guī)檢測(cè)向后方試驗(yàn)室送樣過(guò)程的含水損失，并達(dá)到快速出具試驗(yàn)報(bào)告的效果。

2.14 振動(dòng)碾無(wú)人駕駛作業(yè)技術(shù)

振動(dòng)碾無(wú)人駕駛技術(shù)經(jīng)過(guò)2年多的不斷研究改進(jìn)已取得突破性研究成果。該技術(shù)是基于衛(wèi)星定位技術(shù)和環(huán)境識(shí)別判斷技術(shù)以及數(shù)字化的機(jī)控技術(shù)組成。通過(guò)鍵入設(shè)定的運(yùn)行區(qū)域、模式參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)碾壓自動(dòng)軌跡規(guī)劃、尋找作業(yè)起點(diǎn)、自動(dòng)行駛、振動(dòng)、換行、速度及碾壓遍數(shù)控制、自動(dòng)糾偏、自動(dòng)避讓及緊急制動(dòng)等功能。

國(guó)內(nèi)首批5臺(tái)無(wú)人駕駛的振動(dòng)碾于2016年5月已成功應(yīng)用長(zhǎng)河壩建設(shè)，運(yùn)行倉(cāng)面超80倉(cāng)，其主要應(yīng)用成效如下：

質(zhì)量控制：避免漏壓、欠壓、超壓，確保一次碾壓合格率(均值約97.1%)；

施工效率：對(duì)比人工駕駛作業(yè)施工效率提高約10.6%，同時(shí)可縮短間歇時(shí)間，延長(zhǎng)工作時(shí)間約20%；

安全風(fēng)險(xiǎn)：可降低人為影響和夜間施工安全風(fēng)險(xiǎn)；

勞動(dòng)保護(hù)：可有效減少振動(dòng)環(huán)境下對(duì)人體損傷，減少人力資源的浪費(fèi)。

2.15 信息管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

良好的項(xiàng)目管理有助于促進(jìn)和保證工程履約水平。通過(guò)構(gòu)建以無(wú)線微波技術(shù)作為數(shù)據(jù)傳輸鏈路媒介的無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)，長(zhǎng)河壩工程自主建成綜合性數(shù)字化信息管理中心，利用無(wú)線微波傳輸技術(shù)實(shí)時(shí)收集傳輸壩區(qū)各施工作業(yè)面、交通運(yùn)輸、防汛及危險(xiǎn)山體監(jiān)控的相關(guān)信息，從而實(shí)現(xiàn)后方管理中心進(jìn)行壩料稱重計(jì)量監(jiān)控、車載加油信息監(jiān)控、實(shí)時(shí)碾壓監(jiān)控、拌合作業(yè)信息監(jiān)控、邊坡危巖體監(jiān)控、洪汛監(jiān)控等系統(tǒng)的集中管理。并研究開發(fā)建立一套適應(yīng)快度施工節(jié)奏的以移動(dòng)平板及PC端為終端的施工信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)查看包含技術(shù)規(guī)范、圖紙與往來(lái)文件的文檔管理系統(tǒng)；包含地磅稱重?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)反算填筑方量的進(jìn)度曲線與測(cè)量收方統(tǒng)計(jì)圖的施工進(jìn)度管理系統(tǒng)；包括試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及反映數(shù)據(jù)波動(dòng)曲線、填筑厚度與質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定的質(zhì)量管理系統(tǒng)；包括油料消耗與設(shè)備數(shù)量統(tǒng)計(jì)的材料物資管理系統(tǒng)；包括交通超速抓拍與防洪、危巖體監(jiān)控的安全管理系統(tǒng)；包括施工日志、現(xiàn)場(chǎng)照片、測(cè)量、試驗(yàn)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入的移動(dòng)平板辦公管理系統(tǒng)等。完全實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、安全、進(jìn)度、物資、文檔及計(jì)量的動(dòng)態(tài)智能管理，大幅度縮短管理路徑，提高管理效率。

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的訪問(wèn)與控制功能，可為管理后方及建設(shè)管理單位提供接口，直接解除信息傳輸瓶頸，敞開生產(chǎn)信息交流渠道，及時(shí)跟蹤項(xiàng)目進(jìn)度、合理調(diào)配資源，提高生產(chǎn)和管理效率具有積極意義。

3 結(jié) 語(yǔ)

長(zhǎng)河壩水電站大壩已于2016年9月10日填筑到頂。整個(gè)施工過(guò)程中積極研發(fā)新工藝，取得了豐碩的成果。在提高施工質(zhì)量、加快施工進(jìn)度，降低工程投資等方面積累經(jīng)驗(yàn)。填筑各項(xiàng)試驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)及頻次均滿足設(shè)計(jì)要求，工程建設(shè)過(guò)程中未發(fā)生一般及以上施工質(zhì)量事故，大壩填筑全過(guò)程處于受控狀態(tài)，得到質(zhì)量專家好評(píng)，大壩填筑作業(yè)面多次被業(yè)主評(píng)為“優(yōu)秀工作面”、“質(zhì)量示范區(qū)”。 長(zhǎng)河壩水電站大壩是目前國(guó)內(nèi)在建的300m級(jí)超高心墻土石壩，施工集超高心墻壩、深厚覆蓋層、高地震烈度、狹窄河谷四大難度于一體，且工期短、強(qiáng)度高，施工難度極具挑戰(zhàn)性。

創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的動(dòng)力和源泉。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，長(zhǎng)河壩水電站大壩運(yùn)用振動(dòng)碾無(wú)人駕駛精確碾壓技術(shù)、反濾料精確摻配技術(shù)、土料動(dòng)態(tài)制備技術(shù)、分界面雙料攤鋪技術(shù)、結(jié)合面泥漿噴涂技術(shù)、快速檢測(cè)等關(guān)鍵施工技術(shù)與新工藝，有力提高了填筑施工工藝水平與施工能力，保證了施工質(zhì)量，值得推廣。

[1] 吳高見.高土石壩施工關(guān)鍵技術(shù)研究.

(責(zé)任編輯：卓政昌)

2016-12-09

TV641.1;TV

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1001-2184(2017)01-0124-05

李法海(1975-)，男，重慶開縣人，高級(jí)工程師，施工局局長(zhǎng)兼公司總經(jīng)理助理，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作；

韓 興(1986-)，男，河北保定人，工程師，施工局副總工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作；

薛 凱(1974-)，男，四川平武人，高級(jí)工程師，施工局副局長(zhǎng)兼總工，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作.