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        淺談等節(jié)奏流水法在均質(zhì)土壩施工中的應(yīng)用

        2018-03-27 17:44:49
        四川水力發(fā)電 2018年2期
        關(guān)鍵詞:挖機(jī)土壩土料

        劉 凱

        (中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,四川 成都 610091)

        1 工藝研究背景

        老撾會(huì)蘭龐雅下游水電站是一座以發(fā)電為主的壩后式水電站,電站控制流域面積380 km2,水庫正常蓄水位198 m,最大庫容73.90×106m3,有效庫容2.43×106m3,利用水頭51.4 m,引用流量36.54 m3/s,電站裝機(jī)容量15.0 MW。攔河〗壩壩型為均質(zhì)土壩,最大壩高55 m,壩頂長度為559 m,大壩底部寬度208 m。大壩迎水面坡比1∶2,背水面坡比1∶2.5。

        均質(zhì)土壩施工的特點(diǎn)是填筑工程量大,受雨季影響嚴(yán)重,施工工期短,施工強(qiáng)度高等,因此,除充分的資源配置外,合理的工序組織也是均質(zhì)土壩高效施工的保證。流水作業(yè)工藝原理適用于均質(zhì)土壩填筑施工,組織好流水施工,能收到事半功倍的效果。

        2 流水施工參數(shù)及實(shí)現(xiàn)途徑

        2.1 均質(zhì)土壩填筑過程及相互關(guān)系

        均質(zhì)土壩填筑過程包括:土料攤鋪、層間碾壓、壓實(shí)度檢驗(yàn)等三個(gè)過程。大壩填筑等節(jié)奏流水施工,就是以作業(yè)臺(tái)班為節(jié)拍,以上三個(gè)過程有序循環(huán)進(jìn)行,收到當(dāng)班攤鋪量,當(dāng)班碾壓和檢驗(yàn)驗(yàn)收完畢最理想的效果。土料攤鋪量依靠反鏟數(shù)量及功效保證,層間碾壓量受擬定層厚及推土機(jī)推填質(zhì)量的影響。

        2.2 大壩填筑流水作業(yè)空間參數(shù)的確定

        流水施工的空間參數(shù),即表達(dá)流水施工在空間布置上劃分的個(gè)數(shù),對(duì)于均質(zhì)土壩填筑而言,即是計(jì)劃強(qiáng)度在每一填筑層上的分?jǐn)倕^(qū)域個(gè)數(shù)。由于壩體在垂直方向是變截面,可按試驗(yàn)確定松鋪厚度將大壩分成若干層,計(jì)算出每層的填筑量,劃分出每層流水作業(yè)施工區(qū),并以按進(jìn)度計(jì)劃計(jì)算的臺(tái)班填筑量為依據(jù),將每層的填筑量進(jìn)行分?jǐn)?,然后確定流水作業(yè)施工區(qū)面積,在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí),需按已劃分的施工區(qū)調(diào)配設(shè)備進(jìn)行施工。

        2.3 大壩填筑流水強(qiáng)度的確定及作用

        大壩填筑流水強(qiáng)度采用以進(jìn)度計(jì)劃為依據(jù)確定的臺(tái)班填筑量進(jìn)行標(biāo)定,它是資源合理配置的主要依據(jù)。對(duì)于土料的攤鋪,先根據(jù)壩面填筑流水強(qiáng)度計(jì)算出所需開挖設(shè)備配置,再根據(jù)開挖設(shè)備配置產(chǎn)量能力及運(yùn)距,配備運(yùn)輸設(shè)備的數(shù)量,從而滿足土料攤鋪過程流水強(qiáng)度的需要確。對(duì)于層間的碾壓,先根據(jù)壩面填筑流水強(qiáng)度配置碾壓設(shè)備數(shù)量,再根據(jù)碾壓設(shè)備數(shù)量確定碾壓方式,以最高的碾壓效率保證試驗(yàn)確定的碾壓遍數(shù)。對(duì)于壓實(shí)度的檢驗(yàn),要依據(jù)流水強(qiáng)度確定取樣組數(shù),從而配置出試驗(yàn)取樣人員的數(shù)量。

        3 大壩填筑流水組織應(yīng)用的要點(diǎn)

        組織流水施工的關(guān)鍵點(diǎn)在于過程與過程之間的連續(xù)性,任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)滯緩,都會(huì)影響整個(gè)流水線的實(shí)施效果,因此,組織流水施工,對(duì)管理的精細(xì)化程度提出了更高要求,就均質(zhì)土壩填筑而言,應(yīng)從以下幾個(gè)方面精細(xì)策劃來保證施工的流暢性。

        3.1 土料場(chǎng)及運(yùn)輸

        土料場(chǎng)是出產(chǎn)量的源頭,土料場(chǎng)的組織要作為重點(diǎn)控制,首先,排隊(duì)等候的自卸汽車候車位置要合理安排,盡量減少就位及調(diào)頭造成時(shí)間損失;其次,挖機(jī)裝料方式應(yīng)有計(jì)劃地訓(xùn)練,除保證鏟斗滿裝外,要盡量減少回轉(zhuǎn)角度,調(diào)整滿負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng)與空轉(zhuǎn)速度的合理性,提高裝車效率。

        運(yùn)輸?shù)缆沸璋才艑iT維護(hù)隊(duì)伍進(jìn)行維護(hù),保證運(yùn)輸路況良好,提高行車速度,減少車輛的過多投入。

        3.2 填料攤鋪

        填料層厚度控制應(yīng)采用樣架引導(dǎo),推土機(jī)要按找平的方式進(jìn)行,因此,在施工過程中,應(yīng)注重培養(yǎng)推土機(jī)司機(jī)的找平能力。推土過程中,要采用鋼卷尺對(duì)已找平層的厚度進(jìn)行不斷測(cè)量、矯正,直到推土機(jī)司機(jī)適應(yīng)和掌握。

        推土機(jī)找平距離不能超過5 m,以保證層厚可控和整平面平整,因此,現(xiàn)場(chǎng)必須設(shè)置專職卸料指揮人員指揮卸料。汽車卸料時(shí),大箱尾部必須在伸出已整平層前沿后,方可卸料。卸料后,大部分土料要在整平平臺(tái)以下才算合格。

        自卸車應(yīng)搭接1/3料堆底面直徑進(jìn)行卸料,當(dāng)推土機(jī)正在推土填平干擾搭接卸料時(shí),可采取間隔卸料法進(jìn)行卸料,但整體應(yīng)存在1/3搭接關(guān)系,在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)對(duì)專職指揮倒車人員進(jìn)行有針對(duì)性的訓(xùn)練。

        3.3 填料碾壓

        振動(dòng)碾行走方向必須與大壩縱軸線平行,行走速度按碾壓試驗(yàn)技術(shù)要求執(zhí)行。振動(dòng)碾噸位不得小于20t,采用進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓,碾壓次數(shù)符合碾壓試驗(yàn)成果報(bào)告要求。每個(gè)流水單元找平后,首先用20t碾子進(jìn)行錯(cuò)距靜壓;當(dāng)?shù)谝慌_(tái)振動(dòng)碾錯(cuò)開一定距離后,第二臺(tái)振動(dòng)碾緊跟進(jìn)行錯(cuò)距振壓碾壓;當(dāng)靜壓碾子碾壓完畢,還要與振壓碾子相向進(jìn)行振壓作業(yè)。碾壓參數(shù)為振壓碾壓參數(shù),直至整個(gè)流水作業(yè)區(qū)碾壓完畢。

        4 應(yīng)用實(shí)例

        老撾會(huì)蘭龐雅下游水電站以均質(zhì)土壩為主要擋水構(gòu)筑物,對(duì)該壩的實(shí)施過程,是等節(jié)奏流水法應(yīng)用較為成功的案例。

        4.1 均質(zhì)土壩填筑流水單元

        如前所述,均質(zhì)土壩填筑主要包括土料攤鋪、層間碾壓、壓實(shí)度檢驗(yàn)等幾個(gè)流水單元。

        4.2 均質(zhì)土壩填筑流水強(qiáng)度的確定

        老撾會(huì)蘭龐雅下游水電站均質(zhì)土壩粘土填筑總量為175.6萬m3,根據(jù)總進(jìn)度計(jì)劃,月平均填筑強(qiáng)度為15萬m3,每月按25天保證出勤天數(shù),每天兩班工作制,理論流水強(qiáng)度為3 000 m3/班。

        4.3 資源配置

        資源配置數(shù)量及其能力是完成流水強(qiáng)度的主要保證,對(duì)于均質(zhì)土壩填筑施工而言,資源配置主要包括:挖裝設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、攤鋪設(shè)備和振動(dòng)碾壓設(shè)備等。

        4.3.1 挖裝設(shè)備配置

        按不均衡系數(shù)1.3,土料損失系數(shù)1.15,松方與實(shí)方換算系數(shù)取1.3,則根據(jù)高峰期月填筑方量換算的高峰月挖裝方量為291 525 m3(松方),反鏟數(shù)量計(jì)算如下:

        反鏟數(shù)量由公式:N=Q/(MPsη)確定

        式中Q為總挖裝松方方量/月

        Q= 291 525 m3。

        式中M為每月計(jì)劃臺(tái)班數(shù),擬安排2班工作制,取數(shù)值60;Ps為反鏟每臺(tái)班生產(chǎn)率。

        Ps=8×3 600/每次作業(yè)延續(xù)時(shí)間×反鏟斗容/土的最初可松系數(shù)×土的充盈系數(shù)×工作時(shí)間利用系數(shù)=2 372 m3。

        η為機(jī)械利用效率,取0.7

        則:挖機(jī)數(shù)量=Q/(MPsη)= 291 525 m3

        ÷(60×2 372×0.7)=2.9臺(tái)。

        根據(jù)項(xiàng)目部現(xiàn)有設(shè)備能力,現(xiàn)場(chǎng)按3臺(tái)配置,其中1.8 m3斗容1臺(tái)、1.4 m3斗容1臺(tái)、1.0 m3斗容1臺(tái)。

        4.3.2 運(yùn)輸設(shè)備配置

        運(yùn)輸設(shè)備是在保證挖裝設(shè)備工效的情況下,根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行配置。

        CAT336D挖機(jī),配20 t自卸汽車,平均裝滿一車時(shí)間為2.4 min,在當(dāng)時(shí)路況下,重車行車速度為25 km/h,共耗時(shí)6.2 min,壩上卸料平均耗時(shí)1.1 min,合計(jì)耗時(shí)7.3 min,空車行車速度40 km/h,返回挖裝點(diǎn)耗時(shí)5.7 min,第一輛車總耗時(shí)15.4 min,綜合考慮,共計(jì)配置6輛車,能夠保證CAT336D挖機(jī)挖裝功效。每班按純工作時(shí)間6.5 h計(jì)算,1臺(tái)CAT336D挖機(jī)每班挖裝土料(按壓實(shí)方計(jì)算)為25×6×11.6=1 740 m3。

        PC300挖機(jī),配20 t自卸汽車,平均裝滿一車時(shí)間為2.9 min,在當(dāng)時(shí)路況下,重車行車速度為25 km/h,共耗時(shí)6.2 min,壩上卸料平均耗時(shí)1.1 min,合計(jì)耗時(shí)7.3 min,空車行車速度40 km/h,返回挖裝點(diǎn)耗時(shí)5.7 min,第一輛車總耗時(shí)15.9 min,綜合考慮,共計(jì)配置4輛車,才能保證PC300挖機(jī)挖裝功效。每班按純工作時(shí)間6.5 h計(jì)算,1臺(tái)PC300挖機(jī)每班挖裝土料(按壓實(shí)方計(jì)算)為24×4×11.6=1 113.6 m3。

        PC200挖機(jī),配20 t自卸汽車,平均裝滿一車時(shí)間為4.5 min,在當(dāng)時(shí)路況下,重車行車速度為25 km/h,共耗時(shí)6.2 min,壩上卸料平均耗時(shí)1.1 min,合計(jì)耗時(shí)7.3 min,空車行車速度40 km/h,返回挖裝點(diǎn)耗時(shí)5.7 min,第一輛車總耗時(shí)17.5 min,綜合考慮,共計(jì)配置3輛車,能夠保證PC200挖機(jī)挖裝功效。每班按純工作時(shí)間6.5 h計(jì)算,1臺(tái)PC300挖機(jī)每班挖裝土料(按壓實(shí)方計(jì)算)為22×3×11.6=765.6 m3。

        4.3.3 攤鋪設(shè)備配置

        推土機(jī)正常推土一來回0.72 min,一車土需3來回?cái)備佌?,共需時(shí)間2.2 min,一班攤鋪工效為1 309 m3/班,3 619.2/1 309=2.7臺(tái)推土機(jī)同時(shí)作業(yè),按3臺(tái)考慮能滿足攤鋪強(qiáng)度要求。

        4.3.4 碾壓設(shè)備配置

        《老撾會(huì)蘭龐雅下游水電站土石壩施工技術(shù)要求》規(guī)定振動(dòng)碾碾壓速度不得超過2 km/h。按2 km/h行走速度,按振動(dòng)碾有效碾壓寬度2.0 m計(jì)算,碾壓功效為2×1 000×2=4 000 m2/h,粘土松鋪厚度為0.4 m,每班攤鋪面積為3 619.2/0.4=9 048 m2, 碾壓遍數(shù)為8遍,需3臺(tái)振動(dòng)碾同時(shí)作業(yè),才能滿足施工強(qiáng)度要求。

        5 結(jié) 語

        流水法施工是建筑施工作業(yè)最高效的方法之一,能使施工在各施工段、施工過程上連續(xù)、均衡地進(jìn)行,使各工序間最大限度地實(shí)現(xiàn)搭接。但對(duì)管理者要求較高,需對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化籌劃,方能使作業(yè)流暢。

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