雙江口水電站大壩反濾料生產(chǎn)及填筑質(zhì)量控制探討

胡 建 立， 李 世 春， 李 進(jìn) 偉

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 611730)

1 概 述

雙江口水電站是大渡河流域水電梯級(jí)開發(fā)的上游控制性水庫，裝機(jī)容量為2 000 MW，水庫正常蓄水位高程2 500 m，為一等大(1)型工程。攔河大壩為礫石土心墻堆石壩，壩頂高程2 510 m，最大壩高315 m，壩頂寬16 m，壩頂長(zhǎng)639 m，屬300 m級(jí)超高型土石壩。壩體由心墻防滲料區(qū)、上下游反濾料區(qū)、上下游過渡料區(qū)、上下游堆石料區(qū)等組成。壩體填筑總量約4 700萬m3，其中反濾料約221萬m3。反濾料在壩體中起防止心墻區(qū)細(xì)粒土料被滲透水流帶走的作用，一旦心墻發(fā)生裂縫，在反濾料的保護(hù)下，坍塌的土顆粒不會(huì)被水流帶走，從而使心墻土料達(dá)到自愈。

設(shè)計(jì)對(duì)反濾料的要求：反濾料級(jí)配應(yīng)連續(xù)，最大粒徑應(yīng)滿足設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求；級(jí)配曲線應(yīng)控制在設(shè)計(jì)上、下包線范圍內(nèi)，級(jí)配曲線宜連續(xù)、光滑、平順。雙江口水電站反濾料使用的毛料目前采用該電站地下廠房及泄洪洞室開挖料，巖性主要為微、弱風(fēng)化或新鮮燕山早期似斑狀黑云鉀長(zhǎng)花崗巖，巖石結(jié)晶粗大，云母含量較高，碾后具有破碎率大，石料表面易起粉、石粉含量高的特性。

根據(jù)設(shè)計(jì)報(bào)告中的壩體填筑分區(qū)，在心墻上下游設(shè)有反濾料Ⅰ和反濾料Ⅱ。采用相對(duì)密度對(duì)其填筑質(zhì)量進(jìn)行控制，反濾料Ⅰ的最大粒徑為20 mm，反濾料Ⅱ的最大粒徑為80 mm，設(shè)計(jì)報(bào)告同時(shí)對(duì)D85、D60、D15、粒徑<0.075 mm的含量范圍提出了控制標(biāo)準(zhǔn)。反濾料Ⅰ和反濾料Ⅱ設(shè)計(jì)顆粒級(jí)配曲線及控制指標(biāo)見表1、2。

表1 反濾料設(shè)計(jì)顆粒級(jí)配表

2 反濾料生產(chǎn)過程質(zhì)量控制

2.1 反濾料生產(chǎn)工藝流程

反濾料加工系統(tǒng)布置[1]在飛水巖料場(chǎng)上游側(cè)的飛水巖溝內(nèi)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)毛料處理能力為500 t/h，成品處理能力為450 t/h。鑒于反濾料生產(chǎn)系統(tǒng)場(chǎng)地狹窄，面積較小，故其加工系統(tǒng)僅布置了半成品區(qū)(粗碎后半成品料源)和單級(jí)配堆存區(qū)。單級(jí)配堆存區(qū)分為粒徑80～20 mm、20～5 mm、5～2 mm、2～0.075 mm四個(gè)區(qū)域，各個(gè)單級(jí)配料堆之間采用混凝土隔墻隔離以防止不同粒徑單級(jí)配料混倉。單級(jí)配料堆下設(shè)地壟皮帶，每個(gè)料堆下設(shè)3個(gè)下料口至地壟皮帶。反濾料加工系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程見圖1。

表2 反濾料設(shè)計(jì)控制指標(biāo)表

圖1 反濾料加工系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程圖

2.2 反濾料調(diào)試生產(chǎn)過程存在的問題

在反濾料生產(chǎn)過程中，其主要控制指標(biāo)為顆粒級(jí)配、最大粒徑、細(xì)料(石粉)含量。為控制反濾料級(jí)配，采用設(shè)計(jì)上、下包線之間的平均線作為控制標(biāo)準(zhǔn)。反濾料調(diào)試生產(chǎn)過程中存在的主要問題為：(1)最大粒徑超出設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求。 (2)細(xì)料(石粉)含量超出設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求，特別是反濾料Ⅰ粒徑小于0.075 mm的顆粒含量超標(biāo)較多。

2.3 反濾料調(diào)試生產(chǎn)過程采取的改進(jìn)措施

在調(diào)試生產(chǎn)過程中不斷調(diào)整生產(chǎn)工藝并進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，歷時(shí)3個(gè)月調(diào)試生產(chǎn)完成，生產(chǎn)出質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求的反濾料。在調(diào)試生產(chǎn)過程中采取的技術(shù)路線及改進(jìn)措施為：

(1)制訂單級(jí)配半成品料級(jí)配控制標(biāo)準(zhǔn)。為準(zhǔn)確控制摻配后反濾料成品料級(jí)配，需對(duì)各種單級(jí)配半成品質(zhì)量進(jìn)行控制，參照混凝土用砂石骨料標(biāo)準(zhǔn)[2]并結(jié)合反濾料設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求，制訂了單級(jí)配半成品料內(nèi)部質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。各單級(jí)配內(nèi)部控制標(biāo)準(zhǔn)：粒徑80～20 mm、20～5 mm單級(jí)配不允許有超徑，遜徑含量不大于10%；粒徑5～2 mm超徑不大于5%，遜徑不大于10%；粒徑2～0.075 mm超徑不大于5%，粒徑小于0.075 mm的顆粒含量不大于4%。

(2)從嚴(yán)控制粒徑小于0.075 mm的顆粒含量。在調(diào)試生產(chǎn)過程中采用“水洗法”檢測(cè)粒徑小于0.075 mm的顆粒含量。

(3)通過調(diào)整各級(jí)篩網(wǎng)的篩孔尺寸，選擇合適的篩孔尺寸。

(4)通過調(diào)整細(xì)砂的脫粉脫水篩參數(shù)，選擇合適的振動(dòng)頻率和振幅[3]。

2.4 反濾料生產(chǎn)檢測(cè)結(jié)果

通過在調(diào)試生產(chǎn)過程中持續(xù)改進(jìn)，反濾料級(jí)配曲線在設(shè)計(jì)上、下包線范圍內(nèi)，其最大粒徑、細(xì)料(石粉)含量均處于受控狀態(tài)。

從開工至今，對(duì)飛水巖系統(tǒng)生產(chǎn)的成品料進(jìn)行了多次抽樣檢測(cè)。反濾料Ⅰ抽檢181組，最大粒徑為12～30 mm，平均值為16.7 mm，合格率為99.45%；粒徑小于0.075 mm的顆粒含量為0.7%～4.8%，平均值為3.5%，合格率為100%。反濾料Ⅱ抽檢146組，最大粒徑為46～68 mm，平均值為53.1 mm，合格率為100%；粒徑小于0.5 mm的顆粒含量為3.1%～6.9%，平均值為5.4%，合格率為100%。

3 反濾料填筑質(zhì)量控制

3.1 碾壓試驗(yàn)及復(fù)核試驗(yàn)存在的問題

反濾料碾壓試驗(yàn)[4]及復(fù)核試驗(yàn)的目的主要是考察設(shè)備與施工工藝的符合性，并對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證。碾后檢測(cè)顆粒級(jí)配、相對(duì)密度、滲透系數(shù)等指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求。碾壓試驗(yàn)及復(fù)核試驗(yàn)主要存在以下問題：

(1)反濾料Ⅰ的鋪料厚度為30 cm，振動(dòng)碾壓8遍，破碎率達(dá)到4.5%，粒徑小于0.075 mm的顆粒含量增加了1.5%；反濾料Ⅱ的鋪料厚度為30 cm，振動(dòng)碾壓8遍，破碎率達(dá)到5.9%，粒徑小于0.5 mm的顆粒含量增加了1.8%。在采用相同工藝進(jìn)行生產(chǎn)性復(fù)核試驗(yàn)時(shí)，反濾料Ⅰ和反濾料Ⅱ破碎率仍然偏大，細(xì)粒(石粉)含量增加較多。

(2)通過不同加水量試驗(yàn)得知反濾料含水率在最大干密度谷點(diǎn)[5]，相對(duì)密度降低，不能滿足設(shè)計(jì)要求。

(3)低溫季節(jié)對(duì)已結(jié)冰的反濾料進(jìn)行復(fù)核試驗(yàn)得知，其相對(duì)密度大幅度降低，在0.64～0.73之間，不能滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 反濾料填筑采取的改進(jìn)措施

在前期反濾料填筑過程中，通過多次工藝試驗(yàn)調(diào)整了反濾料施工參數(shù)，碾壓后的反濾料技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，能夠保證填筑質(zhì)量。所采取的改進(jìn)措施包括：

(1)通過生產(chǎn)試驗(yàn)，調(diào)整了碾壓施工參數(shù)，降低了碾后破碎率和細(xì)粒含量增加量。反濾料Ⅰ采用鋪料厚度30 cm，靜壓8遍+振壓2遍的施工工藝，破碎率為1.2%，粒徑小于0.075 mm的顆粒含量增加0.4%；反濾料Ⅱ采用靜壓2遍+振壓2遍+靜壓4遍的施工工藝，破碎率達(dá)1.4%，粒徑小于0.5 mm的顆粒含量增加0.6%。

(2)通過室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定最大干密度谷點(diǎn)含水率，填筑時(shí)應(yīng)避開谷點(diǎn)含水率。由試驗(yàn)得知：反濾料Ⅰ和反濾料Ⅱ的谷點(diǎn)含水率分別為4.4%、2.1%。

(3)低溫季節(jié)填筑時(shí)反濾料應(yīng)不結(jié)冰且在正溫時(shí)段施工，對(duì)已填筑的反濾料在負(fù)溫時(shí)段應(yīng)采取保溫措施。

(4)反濾料填筑時(shí)應(yīng)防止骨料分離，對(duì)已分離的骨料應(yīng)進(jìn)行處理。

3.3 反濾料填筑檢測(cè)結(jié)果

從開工至今，對(duì)大壩填筑的反濾料進(jìn)行抽樣檢測(cè)取得的結(jié)果表明：反濾料填筑質(zhì)量處于受控狀態(tài)。反濾料Ⅰ抽檢345組，最大粒徑為12～28 mm，平均值為17.3 mm，合格率為99.42%；粒徑小于0.075 mm的顆粒含量為1.1%～6%，平均值為3.6 mm，合格率為98.84%；相對(duì)密度為0.81～0.98，平均值為0.89，合格率為100%；滲透系數(shù)為6.14×10-3～3.83×10-3cm/s，平均值為5.04×10-3cm/s，合格率為100%。反濾料Ⅱ抽檢292組，最大粒徑為43～76 mm，平均值為53 mm，合格率為100%；粒徑小于0.25 mm的顆粒含量為1.6%～5.6%，平均值為3.6%，合格率為98.97%；相對(duì)密度為0.85～1，平均值為0.93，合格率為100%；滲透系數(shù)為8.42×10-3～1.13×10-1cm/s，平均值為4.36×10-2cm/s，合格率為100%。

4 結(jié) 語

(1)雙江口水電站反濾料采用生產(chǎn)單級(jí)配半成品料、按比例摻拌生產(chǎn)合格成品料的工藝。通過控制單級(jí)配半成品料的超遜徑含量及石粉，能夠準(zhǔn)確配制出設(shè)計(jì)需要級(jí)配的反濾料，具有生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、波動(dòng)性小的特點(diǎn)。

(2)雙江口水電站反濾料具有碾壓后破碎率大、表面石粉多的特性。通過試驗(yàn)，采用合適的碾壓工藝能夠有效的降低碾壓后的破碎率和細(xì)料(石粉)含量。

(3)反濾料填筑時(shí)，含水率應(yīng)避免在谷點(diǎn)附近碾壓，否則反濾料將無法壓實(shí)且起不到保護(hù)心墻的效果。

(4)對(duì)雙江口水電站反濾料生產(chǎn)及填筑檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)定得知：各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果合格率較高，反濾料質(zhì)量總體處于良好的受控狀態(tài)。