对称型硬质填料坝配比和设备配置研究

对称型硬质填料坝配比和设备配置研究
发布时间：2023-03-02T07:13:00.968Z 来源：《中国建设信息化》2022年20期10月作者：仇玉生[导读] 对称型硬质填料坝是介于土石坝和混凝土坝之间的一种坝型，
仇玉生
中国水电建设集团十五工程局有限公司陕西西安邮编：710065
摘要：对称型硬质填料坝是介于土石坝和混凝土坝之间的一种坝型，具有水泥掺量低，强度低，VEBE值大，骨料不分级，骨料最大粒径可以达到150mm，使用连续式拌和机拌和。

本文主要阐述突尼斯梅莱格大坝关于配比和设备配置研究，通过实践经验进行总结，为对称型硬质填料坝积累经验和案例，促进对称型硬质填料坝的发展。

Abstract: Symmetric Hardfiller dam is a kind of dam type between the earth stone dam and the concrete dam. It has low cement doping, low strength, large VEBE value, non -grading of aggregate, and the maximum particle size of aggregate can reach 150mm. Use Continuous mixing and machine mixing. This article mainly explains the research on the ratio of the Tunisian Mellegue dam and the summary of practical experience, and accumulate experience and cases for the symmetrical Hardfiller dam to promote the development of symmetrical Hardfiller dams. 关键词：对称型硬质填料坝应用
1.硬质填料的概念
硬质填料是一种没有塌落度的混凝土。

使用骨料、水、水泥搅拌混合而成(条件允许可以添加粉煤灰或者火山灰等)，运输至填筑面，通过振动碾压达到密实。

与传统的碾压混凝土比较具有强度低、VeBe值大、骨料不分级的特点。

硬质填料的主要技术指标：
(1) 90天龄期fc90 = 7 MPa（高径比为1；高径比为2时，大约6 MPa）。

(2) 体积重量：22 kN/m3（测量不饱和样品）。

(3) 水泥最小含量：90 kg每立方米。

(4) 骨料中细料（直径小于80 微米的石粉含量）含量小于15%（按重量计算）。

2.突尼斯Mellegue大坝概况
突尼斯梅莱格大坝位于突尼斯卡夫省西北部，距离卡夫13公里。

枢纽工程主要作用是灌溉和防洪。

主坝坝高68m，坝顶长度432m，大坝断面对称型布置，上游和下游坡比均为1:0.6，坝体填筑材料为硬质填料，填筑量约60万m3。

大坝上游为钢筋混凝土面板防渗，面板厚度为0.35m。

坝后为“L”型预制块。

沿坝轴线在坝体内布置排水廊道，廊道断面为2m*3m，用于坝体后期排水孔施工和坝体排水。

坝趾脚布置帷幕灌浆廊道，廊道断面为城门洞型，廊道断面3*3m，廊道内进行帷幕灌浆及排水。

突尼斯梅莱格大坝典型断面见图1所示。

3.室内和现场试验研究
3.1 硬质填料配比研究
3.1. 1 混凝土法
混凝土法主要设计参数是水胶比，通过优化细骨料和粗骨料的级配，使拌和物空隙率最小，最终确定水泥、掺合料、水及外加剂用量，使混凝土具有适量的浆体体积，能够达到所需的配置强度和工作性。

3.1. 2 土工法
以最大密度为主要控制指标，通过压实试件的用水量与密度之间的关系确定。

室内主要是葡氏密度试验（击实试验），针对不同水泥含量和不同水含量的填料进行的试验。

该试验采用模具直径为152mm的CBR模具。

湿筛法剔除粒径大于40mm的骨料，进行葡氏密度试验获得最大密度及最优含水率。

对掺入水泥夯实的样品，需进行各种力学试验和耐力试验。

进行葡氏密度试验的同时，相同成分的样品要进行VeBe标准试验。

检测硬质填料的工作性。

1-1所示。

3.2 现场碾压试验研究
3.2.1 BCR现场碾压试验设计
3.2.1.1 现场碾压试验场地选址
选址原则与坝体基础相似、场地就近和便于保留，基础面进行平整处理。

碾压试验场地不小于30m×15m,层数不小于4层，每层压实厚度30cm。

3.2.1.2 现场碾压试验项目设计
现场碾压试验一般主要确定铺层厚度、碾压遍数、层间处理和结合、设备组合、温度应力缝切缝和室内配合比的验证等项目。

3.2.2 BCR现场碾压试验实施
现场碾压场地布置-场地验收-分区铺料、碾压、检测-养生、待强-成型试块检测-钻芯取样-检测-碾压试验报告整理和报审
3.2.3 碾压试验确定的施工参数
1）铺料厚度33-35cm，压实厚度30cm；铺料采用进占法；
2）碾压遍数13t自行振动碾静压2遍，振动碾压8遍；
3）温度应力缝切缝条件，静压2遍后开始切缝，切缝深度30cm，缝宽2cm；
4）层间处理分热缝(12小时内)，连续填筑,。

超过12小时为冷缝，层间铺砂2cm厚的连接砂浆，铺砂砂浆前用高压水清洗(高压水压力40Mpa，枪头距清理面2-2.5m)；
5）设备组合：运输20t自卸汽车，粗平用SD13S型推土机(安装红外线整平系统)，精平用全地形装载机，碾压使用13t自行碾，临边用3t 自行碾，边角用4KN振动夯板。

3.3 施工设备研究
3.3.1主要设备组合
3.3.1.1 骨料生产设备
1) 生产工艺
河床毛料堆存(重力脱水)-自卸汽车喂料-篦条筛(剔除120mm以上卵石)-进入振动给料机-皮带传输到振动筛(63mm以上和5mm以下分级)-5/63mm混合料皮带堆存-63-120mm皮带堆存-5mm以下皮带堆存。

硬质填料筛分系统布置1套550t/h毛料处理能力筛分、冲洗系统。

一个喂料口，2套分级系统。

剔除120mm以上大骨料，筛除63-
120mm的中骨料，生产5-63mm混合料，5mm以下的料筛分后弃掉。

2) 骨料生产系统参数
硬质填料筛分系统布置在275m高程，占地面积2.4万m2，其中成品料储料区占地面积1.68万m2。

硬质填料筛分系统毛料一次可堆存2.25万m3，成品料一次可堆存3.6万m3。

两套筛分系统冲洗用水来自河道，硬质填料筛分系统安装2台45kw离心泵，直接给振动筛供水。

3.3.1.2 拌和设备
硬质填料拌合系统布置在大坝左岸，距主坝直线距离810m，分为储料上料区和拌合区，储料区布置在290m高程平台，占地面积约7500m2，主要布置4个料仓，储存5-63mm混合料3个料仓，0-5mm人工砂1个料仓，最大料仓容量8500m3，最小料仓3037m3，中间料仓容量7500m3，5-63mm骨料一次可储备23500m3， 0-5mm人工砂一次可储存3037 m3。

四个料仓均采用地下廊道取料，每个料仓布置3个进料口。

硬质填料拌合区布置在285m高程，占地面积4350m2，布置两套TYB600型连续式拌合站，每套理论生产能力600t/h，实际综合能力按380-420t/h。

每套拌合站配置3个300t的散装水泥罐。

3.3.1.3拌和用水净化设备
BCR硬质填料拌和用水来自河道，含盐量最高达到8.5g/l，不符合拌和用水要求，需要进行脱盐处理，处理后的拌和用水含盐量低于5g/l。

该工程安装一套脱盐设备，设备型号是，小时生产能力10m3。

BCR硬质填料拌和用水脱盐工艺见图7所示。

3.1.1.4 运输设备
BCR硬质填料水平运输使用自卸汽车，载重20-35t。

运输道路硬化，日常清扫和洒水，保持车辆轮胎干净。

3.1.1.5 平料设备
BCR硬质填料平料设备使用履带式推土机(该项目使用SD13S型，安装红外线整平系统)，精平使用全地形装载机，边角人工配合。

3.1.1.6 碾压设备
BCR硬质填料碾压设备使用单钢轮振动碾(后轮胎平纹，安装自动监测系统，振动碾自重13t)，临边碾压使用双钢轮振动碾(自重3t)，边角使用油动夯板(4KN)。

3.1.1.7 切缝设备
BCR硬质填料切缝设备使用振动挤压切缝机(项目技术团队研发设备)。

切缝机参数见表3-1所示，设备见图11所示。

3.1.1.8 补水降温设备
BCR硬质填料在填筑面补水和降温使用移动雾炮车。

3.1.1.9 层间处理设备
层间处理使用移动空压机+水，压缩空气带动水流，形成高速射流清理表面，见图12所示。

3.1.1.9 检测设备
BCR硬质填料层间检测使用核子密度仪。

3.3.2主要设备生产能力
3.3.2.1 骨料筛分系统
单套系统综合生产能力320m3.每台班，月生产能力16000m3/月，生产能力和骨料质量满足本工程要求。

共配置了2套生产系统。

3.3.2.2 拌和水净化设备
净水机组选用XSTRO（16）型号的设备，主要功能是脱盐，小时处理能力6-9m3。

原水使用河道内水，通过2级沉淀，再进入净水机组。

净化后的水储存在水池中，水池容量2000m3。

3.3.2.3 拌和设备
单套拌和系统小时拌和能力380-420t，月生产能力9500-10500t（单班），拌和能力满足合同和技术条款要求。

拌和系统配置了3个骨
料料仓，1个人工砂料仓，每个料仓容量均为7000m3。

3.3.2.4 推平、碾压设备
单台推平设备小时推平能力200-300m3，月推平能力4000-6000m3（单班）。

单台碾压设备小时碾压能力320-370m2，月碾压能力6400-7400m2（单班）。

3.3.2.5 切缝设备
单台切缝设备小时切缝能力18-22.5m，月切缝能力3600m（单班）。

3.3.4主要设备配置表
主要设备配置见表3-1所示。

3.3.3主要设备组合使用效果评价
3.3.2.1 拌和设备
该工程选型为TYB600型连续式拌合机，设计拌和能力每小时600t，实际综合拌和能力是380-420t，拌和能力与大坝填筑强度相匹配，拌和系统操作、检修、维护便利，主要不足是水泥投料不均匀，虽然配置了水泥稳流仓，但因水泥受潮结块等导致卡阻使投料不均匀。

现场采取措施是轮换使用水泥散装罐，轮换清理水泥罐。

3.3.2.2 推平、碾压设备
推平设备选用山推SD13S型沼泽推土机(安装了红外线整平装置)，推平效率满足要求，不足是履带板为“V”型，在平料过程中形成10-12cm深车辙，需要小型平料设备二次平整。

振动碾型号为BOMAG BW213D-40，是专用型设备，适合级配骨料振动碾压，安装了自动检测系统，碾压效果较好。

临边、靠近构筑物和边角使用BOMAG BW 120 AD-5型振动碾，边角使用40KN振动夯板。

3.3.2.3 坝面加水、保湿设备
当环境温度高于35°、太阳直射、坝面风力较强时，硬质填料需及时补水。

补水方式主要喷雾，喷雾设备选用东风DONGFENG SCS5160TDYDV型雾炮车，水箱容量8.5m3，喷雾距离15-30m，在太阳直射或高温时段连续喷雾，硬质填料及时补水和降低空气中温度。

3.3.2.4 温度应力缝切缝设备
切缝设备由项目技术团队研发，利用振动、挤压原理，在硬质填料未初凝前形成切缝，设备操作简单、移动方便、切缝质量高，满足合同和技术条款要求。

总体设备配置满足合同和技术条款要求，重点解决了拌和、现场平料、碾压、切缝和坝面补水等方面的设备配置，设备配置经济实用、生产效率高。

4. 硬质填料质量评估
4.1 硬质填料检测
硬质填料检测情况见表4-1所示。

突尼斯梅莱格大坝工程项目截止2022年12月底累计完成硬质填料35.6万m3，共检测成型试块1049组，钻芯取样19组，检测结果均满足合同和技术条款要求。

4.2 硬质填料90天钻芯取样
硬质填料钻芯取样情况见表4-2所示。

5.结语
依托突尼斯梅莱格大坝工程，解决了硬质填料配合比和设备组合配置的主要技术问题。

项目技术团队依据合同和技术条款，查阅相关文献资料，咨询国外、国内专家，通过不断试验和验证，解决了束缚硬质填料施工的技术难题，为大坝填筑奠定了基础。

例如在配合比设计过程中，因骨料中0.08mm以下骨料不足，通过掺配0/5mm人工砂解决了细料不足问题。

硬质填料温度应力缝切缝问题，项目技术团队利用振动、挤压原理设计的切缝设备，在施工过程中得到了验证，也满足合同和技术条款要求。

硬质填料配合比设计与设备组合研究对促进硬质填料坝发展、施工具有重要意义，通过实践总结经验，可以应用到类似工程。