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高砾石土心墙坝心墙料加工技术

屈庆余

( 中国葛洲坝集团股份有限公司技术中心, 湖北宜昌443002)

摘要: 砾石土心墙堆石坝已逐渐成为世界高坝建设的主流坝型之一, 砾石土心墙料加工是大坝施工的关键环节之一。本文从砾石土的筛分、级配骨料的加工、心墙料的掺合三个环节介绍了

高砾石土心墙坝心墙料加工技术, 对于高砾石土心墙坝施工具有较强的实践性和指导意义。

关键词: 高砾石土心墙坝、心墙料、加工

1 前言

在土石坝的各种坝型中,砾石土心墙堆石坝已逐渐成为世界高坝建设的主流坝型之一。据资料统计, 国外100米以上高土石坝中, 宽级配砾石土作防渗体的土石坝约占总数的70%。当前世界上高于200米的土石坝几乎无一例外采用宽级配砾石土作防渗料。砾石土作为堆石坝防渗体的优点是: 防渗体具备强度高、密度大、压缩性低的特点, 可缩小防渗体与坝壳料的变形差, 有效降低坝壳对心墙的拱效应, 减少心墙裂缝的发生概率; 在防渗体开裂时, 可限制裂缝的展开, 改进裂缝形态, 减弱沿裂缝的渗流冲蚀; 便于施工, 可采用重型施工机械进行运输和碾压, 多雨地区施工较粘土料容易。砾石土心墙施工过程中, 由于料场开采的砾石土级配一般无法直接满足心墙料填筑的需要, 需经过筛分并掺合级配骨料形成满足级配要求的心墙料, 心墙料加工的关键环节是砾石土的筛分、级配骨料的加工、砾石土与

级配骨料的掺合三个环节。本文结合双江口电站及瀑布沟电站相关资料, 详细介绍心墙料的加工技术

2 砾石土心墙料设计一般要求

2.1心墙料的材质要求

渗透系数不大于1×10-5cm/s, 水溶岩含量不大于3%, 有机质含量不大于2%, 有较好的塑性和和渗透稳定性; 浸水时与失水时体积变化小。

2.2砾石土心墙料级配要求

用于心墙料的砾石土, 粒径大于5mm的颗粒含量不宜超过50%, 最大粒径不宜大于150mm或铺土厚度的2/3, 0.075mm以下的颗粒不应小于15%。填筑时不得发生粗料集中架空现象, 人工掺合砾石土中各种材料的掺合比例应根据土料的情况经试验论证。

3. 砾石土心墙料加工

料场开采的砾石土一般需经过砾石土筛分并按设计要求掺合级配骨料形成满足级配要求的心墙料, 心墙料加工的关键环节是砾石土的筛分、级配骨料的加工、砾石土与级配骨料的掺合三个环节。

3.1砾石土的筛分

天然开采的砾石土一般存在含有超径石或含石量不能满足设计要求等情况, 首先应筛除超径石和多余的含石量。

3.1.1砾石土筛分工艺流程

砾石土筛分工艺流程如下: 自卸汽车运输条筛( 筛除超径石) 振动筛( 筛除多余含石量) 皮带机料堆。

3.1.2筛分系统设备确定

根据砾石土粒度、湿度、最大月填筑强度、最优的投资性价比经过现场试验和计算确定筛分设备。

1) 条筛

砾石土筛分国内不常见, 条筛是砾石土的初筛设备, 其作用为筛除砾石土中的大块石, 减少块石对下部振动筛的冲击, 条筛一般由轻型钢轨制作, 筛条的间距和倾角, 决定了弃料率的大小及初筛后物料粒径的大小, 初筛后物料粒径的大小对振动筛的选取会有直接的影响。合适的粒径会降低振动筛的规格而减少制造成本。料场的取料, 随挖掘深度的不同有不同的含水量, 含水量的不同也对土的筛分产生影响。综合考虑多种因素, 进行筛分试验, 根据试验结果, 最终确定筛条间距和条筛布置倾角( 瀑布沟工程筛条间距为满足砾石土砾料径300mm的过筛要求, 过筛倾角为30～35°) 。条筛的数量应根据单条条筛的处理能力、筛分设计处理强度等综合计算确定。

2) 砾石土专用振动筛

振动筛为砾石土料的二级筛分设备, 振动筛工作原理是靠激振器使筛面产生高频率低振幅的振动来进行物料筛选。由于筛面作剧烈的振动, 筛面上的物料颗粒发生相对位移, 料层有离析现象, 而且松散, 同时颗粒与筛面之间也存在相对运动, 颗粒不致卡住筛孔, 物料经过筛孔机会增多, 筛分效率和生产率高。根据系统要求的生产率及物料粒径, 经过重复试验确定网格的间距及外形尺寸。

3.2级配骨料的加工

级配骨料的设计要求: 掺入骨料的级配是根据砾石土本身的级配情况经过碾压试验确定的, 以满足大坝的强度、变形性能要求。级配骨料来源一般为: 混凝土级配骨料( 净料掺合) , 改造混凝土砂石系统生产混合料, 新建砂石系统生产混合料。

3.2.1混凝土级配骨料( 净料掺合)

直接在已有砂石系统购买净料, 按设计要求的比例掺合形成级配骨料。

3.2.2改造混凝土砂石系统生产混合料

1) 工艺改造

利用工程已建的用于生产混凝土骨料的砂石系统, 进行简单改造后, 既能生产混凝土骨料分级净料, 又能生产砾石土心墙所需的混合料。在常见的混凝土砂石系统工艺基础上, 经过调节排料口角度和尺寸, 增设分流岔管和限流板, 在筛分系统上加一层5mm筛网等措施一次加工满足级配要求的级配骨料。其工艺流程见图3-1。

图3-1 骨料加工系统工艺流程图

2) 加工过程组合参数的调整( 结合双江口资料说明调整过程)

双江口心墙掺入骨料的级配要求: 根据现场土料碾压试验的数据成果, 设计确定掺入料方案:级配中最大粒径100mm, 上包线<5mm含量不大于15%, <0. 075mm细粒含量不大于3%, 不均匀系数Cu 不大于18.8, 曲率系数不大于2.52; 平均线<5mm含量不大于5%, <0.075mm细粒含量不大于1%, 不均匀系数Cu 不大于5.4, 曲率系数不大于1.15; 下包线<5mm 含量为0, 不均匀系数Cu 不大于4.0, 曲率系数不大于0.91。

砂石骨料加工生产过程中, 经过调整排料口宽度使生产的料满足级配要求, 不同工艺流程参数组合见表3-1。

表3-1 砂石筛分系统主要技术参数表( 双江口资料)