巴塘水電站大壩堆石料碾壓試驗(yàn)成果研究

馮加棟

(中國(guó)安能集團(tuán)第三工程局有限公司，四川 成都 610000)

1 工程概況

巴塘水電站為金沙江上游河段十三級(jí)開(kāi)發(fā)的第九級(jí)電站，上游為拉哇電站，下游為蘇洼龍電站。本工程以發(fā)電為主，為Ⅱ等大(2)型工程。正常蓄水位2545m，總庫(kù)容1.41億m3，電站裝機(jī)750MW，多年平均發(fā)電量33.75億kW·h，裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)4500h。死水位2540m，相應(yīng)庫(kù)容1.07億m3。設(shè)計(jì)洪水位2545m，下泄流量8700m3/s，相應(yīng)下游水位2494.17m。校核洪水位2547.9m，總庫(kù)容1.42億m3，校核洪水下泄流量10500m3/s，相應(yīng)下游水位2495.63m。有效庫(kù)容(調(diào)節(jié)庫(kù)容)0.21億m3，為日調(diào)節(jié)水庫(kù)，回水長(zhǎng)度18.4km。

擋水建筑物采用瀝青混凝土心墻堆石壩，壩軸線位于金沙江與巴楚河匯合口上游約660m處，攔河壩壩頂高程2549.00m，壩頂長(zhǎng)約348m，壩頂寬度10m，最大壩高69m。上游壩坡坡比1 ∶2.2，與上游圍堰部分結(jié)合，下游綜合壩坡坡比1 ∶2.03，下游設(shè)60m壓坡體，頂高程2500m。壩體采用碾壓式瀝青混凝土心墻防滲，河床覆蓋層基礎(chǔ)防滲采用封閉式混凝土防滲墻，防滲墻厚度為1.2m。壩基及兩岸基巖防滲采用帷幕灌漿，帷幕灌漿深度按深入相對(duì)不透水層5Lu以下5m控制。壩體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 大壩壩體體型結(jié)構(gòu)剖面

2 大壩填筑料設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙《瀝青混凝土心墻壩大壩填筑圖》，大壩填筑料相關(guān)要求見(jiàn)表1。

表1 大壩填筑料要求

3 室內(nèi)試驗(yàn)

碾壓試驗(yàn)前，為了解填筑料巖性特征，對(duì)壩料進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，得到了堆石料巖石密度，其平均值為2.81g/cm3。對(duì)堆石料進(jìn)行了3組巖石抗壓強(qiáng)度及軟化

表2 堆石料巖石密度成果

系數(shù)試驗(yàn)，平均飽和抗壓強(qiáng)度80.8MPa、軟化系數(shù)0.86。堆石料巖石密度成果見(jiàn)表2，堆石料巖石抗壓強(qiáng)度成果見(jiàn)表3。

表3 堆石料巖石抗壓強(qiáng)度成果

4 現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)

4.1 碾壓場(chǎng)次安排

碾壓試驗(yàn)主要目的是按設(shè)計(jì)壓實(shí)度要求，確定經(jīng)濟(jì)合理的壓實(shí)機(jī)具、壓實(shí)方式、壓實(shí)遍數(shù)、層鋪厚度。具體包括填鋪方式、碾壓方法、行車速度、灑水率、虛鋪厚度等。參照已有的工程實(shí)踐，結(jié)合規(guī)程規(guī)范要求，碾壓試驗(yàn)場(chǎng)次安排見(jiàn)表4。

表4 現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)場(chǎng)次布置一覽

參考已有工程經(jīng)驗(yàn)，采用反鏟裝料、自卸車卸料，在各試驗(yàn)條帶范圍線內(nèi)，推土機(jī)整平，鋪筑層厚度控制誤差±10%，并測(cè)量高程，以確保填料虛鋪厚度；鋪料采用“進(jìn)占法”進(jìn)行，推土機(jī)推平；根據(jù)規(guī)范要求，選擇2.0～3.0km/h的碾壓速度；灑水方法是在試驗(yàn)料攤鋪推平之后，用白灰畫(huà)出試驗(yàn)單元，用灑水車在試驗(yàn)單元內(nèi)灑水，用流量表控制加水量，加水量按填料體積百分比計(jì)算。碾壓試驗(yàn)方法：碾壓采用進(jìn)退錯(cuò)距法，前進(jìn)、后退按兩遍計(jì)，輪壓重疊10～20cm?；玖鞒蹋耗雺簣?chǎng)開(kāi)辟→碾壓場(chǎng)壓實(shí)→布設(shè)控制點(diǎn)、平整度測(cè)量→進(jìn)料推平→灑水→靜碾→虛鋪高程測(cè)量→碾壓→沉降測(cè)量，壓實(shí)密度、含水量、級(jí)配檢測(cè)→回填試坑→碾壓→基面測(cè)量→下一場(chǎng)。碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地布置見(jiàn)圖2。

圖2 碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地布置

4.2 試驗(yàn)方法與測(cè)量

4.2.1 濕密度試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)濕密度試驗(yàn)采取灌水法進(jìn)行，測(cè)點(diǎn)布置遵循隨機(jī)性原則，并保證每個(gè)輪跡上均有測(cè)點(diǎn)。密度試驗(yàn)采用灌水法，試坑直徑按最大粒徑的2～3倍且不大于200cm控制，試驗(yàn)深度按層厚取至壓實(shí)層底部。測(cè)試時(shí)，先用水和塑料薄膜測(cè)出套環(huán)的體積，測(cè)完后挖坑，測(cè)出從坑中挖出的土的質(zhì)量，再灌水測(cè)出試坑加套環(huán)的體積，減去先前測(cè)出的套環(huán)體積即為試坑的體積，根據(jù)挖土質(zhì)量及試坑體積可以得到該試坑取樣的濕密度。

4.2.2 顆粒級(jí)配試驗(yàn)

顆粒級(jí)配試驗(yàn)采用篩析法進(jìn)行，采用篩孔尺寸0.075mm、0.1mm、0.25mm、0.5mm、2mm、5mm、10mm、20mm、40mm、60mm、80mm、100mm的土工篩，對(duì)于大于5mm顆粒部分在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)于小于5mm顆粒部分，由于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)難以進(jìn)行，可采用四分法將小于5mm顆粒部分充分拌和均勻后，取部分土料在室內(nèi)烘干后進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)計(jì)算全料顆粒級(jí)配并繪制顆粒級(jí)配曲線。

總之，在新形勢(shì)下，高校畢業(yè)生就業(yè)是一項(xiàng)內(nèi)容十分廣泛的系統(tǒng)工程。需要來(lái)自個(gè)人、學(xué)校、家庭、社會(huì)的共同努力。高校輔導(dǎo)員作為高校就業(yè)體系的中堅(jiān)力量，更要充分認(rèn)識(shí)到自身在高職院校畢業(yè)生中的重要作用，根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，高度關(guān)注就業(yè)工作，不斷探索就業(yè)工作的規(guī)律和科學(xué)方法，給畢業(yè)生提供有效的就業(yè)指導(dǎo)。

4.2.3 含水率試驗(yàn)

含水率試驗(yàn)與密度試驗(yàn)檢測(cè)配套進(jìn)行，試驗(yàn)方法為烘干法，用取樣盒在現(xiàn)場(chǎng)取土樣，在室內(nèi)用烘箱烘干，溫度控制在105～110℃，烘干時(shí)間不少于6h。

4.2.4 干密度試驗(yàn)

用烘干法確定試樣含水率后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的濕密度，用濕密度與含水率的關(guān)系計(jì)算出干密度。

4.2.5 原位滲透系數(shù)測(cè)試

對(duì)于填筑料取3點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試坑注水試驗(yàn)。按《水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程》(SL 345—2007)采用單環(huán)注水法測(cè)定，計(jì)算近似滲透系數(shù)。

4.3 現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)成果分析

4.3.1 選定最優(yōu)灑水量

借鑒其他工程經(jīng)驗(yàn)選定堆石料填筑料層厚80cm，碾壓8遍，按0、5%、10%三種不同灑水量布置試驗(yàn)場(chǎng)地。根據(jù)同一層厚、同一碾壓遍數(shù)、不同含水參數(shù)組合下干密度與含水的關(guān)系曲線，確定填筑料的最優(yōu)灑水量。對(duì)于無(wú)黏性填筑料碾壓灑水的目的主要是濕潤(rùn)材料表面，減小碾壓時(shí)材料間的摩擦阻力，軟化材料棱角，以免在振動(dòng)碾壓時(shí)產(chǎn)生破碎。適量灑水對(duì)提高碾壓密實(shí)度有積極意義。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5，壓實(shí)密度與灑水量關(guān)系曲線見(jiàn)圖3。

表5 堆石料壓實(shí)密度與灑水量關(guān)系

圖3 壓實(shí)密度與灑水量關(guān)系曲線

4.3.2 不同碾壓遍數(shù)與鋪填厚度的壓實(shí)關(guān)系

試驗(yàn)操作按照《土石筑壩材料碾壓試驗(yàn)規(guī)程》(NB/T 35016—2013)的規(guī)定進(jìn)行，確定最優(yōu)灑水量為5%，碾壓遍數(shù)8遍、10遍、12遍，鋪填厚度60cm、80cm、100cm，設(shè)置試驗(yàn)區(qū)，進(jìn)行最優(yōu)灑水量下不同碾壓遍數(shù)、不同鋪填厚度的填筑碾壓試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6,不同碾壓遍數(shù)與沉降率關(guān)系曲線見(jiàn)圖4，不同碾壓遍數(shù)與干密度關(guān)系曲線見(jiàn)圖5。

表6 堆石料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)

從圖4沉降數(shù)據(jù)看,沉降率總體上隨著碾壓遍數(shù)的增加逐漸增大,當(dāng)碾壓遍數(shù)達(dá)到一定量后，沉降率總體趨于穩(wěn)定或增加幅度有所減緩。

從圖5可以看出，在同一鋪料厚度和加水量條件下，干密度隨碾壓遍數(shù)的增加而增大，反映出堆石料在振動(dòng)碾激振力的作用下，顆粒間得到擠壓咬合，顆粒間孔隙縮小，密度增加； 隨著碾壓遍數(shù)持續(xù)增加，顆粒間接觸面積增大，內(nèi)摩擦力加大，則密度增加很小，碾壓遍數(shù)對(duì)干密度的影響逐漸減小，說(shuō)明現(xiàn)有碾壓機(jī)具在層厚達(dá)到一定限度后，碾壓遍數(shù)的增加對(duì)干密度的影響逐漸減小。在同一碾壓遍數(shù)和加水量條件下，干密度隨鋪料厚度的增加而減小，符合填筑料特性和填筑規(guī)律。

圖4 不同碾壓遍數(shù)與沉降率關(guān)系曲線

圖5 不同碾壓遍數(shù)與干密度關(guān)系曲線

4.3.3 原位滲透系數(shù)

原位滲透系數(shù)檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表7。

表7 堆石料現(xiàn)場(chǎng)原位滲透檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)

5 結(jié) 語(yǔ)

a.通過(guò)堆石料的室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析，結(jié)果表明堆石料滿足大壩填筑設(shè)計(jì)要求。

b.根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果并考慮現(xiàn)場(chǎng)施工，確定了巴塘水電站大壩堆石料的施工工藝參數(shù)，即堆石料Ⅰ、Ⅲ區(qū)鋪填厚度80cm，采用26t碾壓機(jī)具，行車速度1.5～2.0km/h，振碾8遍，加水量5%；堆石料Ⅱ區(qū)鋪填厚度80cm，采用26t碾壓機(jī)具，行車速度1.5～2.0km/h，振碾10遍，加水量5%。

c.為確?，F(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，應(yīng)注意壩料的開(kāi)采、運(yùn)輸、下料與鋪料各個(gè)環(huán)節(jié)，確保壩料均勻性，防止顆粒分離。

d.為滿足堆石料加水量的要求，施工過(guò)程中應(yīng)采用壩外加水與壩面補(bǔ)水相結(jié)合的方式。注意雨季施工中含水的變化，及時(shí)調(diào)整加水量。