柏叶口水库大坝过渡料开采与加工

任 佳 石 芮 石建军

（山西省柏叶口水库建设管理局 太原 030002）

1 工程概况

柏叶口水库位于山西省吕梁市交城县会立乡柏叶口村上游的文峪河干流上，水库总库容9 712万m3.是一座以城市生活和工业供水、文峪河水库防洪为主，兼顾提高现有灌区的灌溉保证率、发电等综合利用的中型水利枢纽工程，主要由大坝、溢洪道、泄洪发电洞和水电站等建筑物组成，工程等别为Ⅲ等，主要建筑物为3级。

柏叶口水库采用混凝土面板堆石坝，坝顶宽10 m，坝顶长316.0 m，最大坝高88.3 m.坝体堆石分区填筑，分区碾压，上游到下游依次分为上游铺盖区（1A）、上游盖重区（1B）、垫层区（2A）、特殊垫层区（2B）、过渡区（3A）、主堆石区（3B）、下游堆石区（3C）、下游护坡区（3D）区。坝体填筑总量169.0万m3，其中过渡料13.1万m3大坝分区如图1所示。

图1 大坝分区示意图

2 过渡区设计

过渡区（3A）位于垫层区（2A）和主堆石区（3B）之间，保护垫层并起过渡作用。垫层料最大粒径一般是80 mm，小于5 mm颗粒含量一般在35%～55%，小于0.1 mm颗粒含量一般小于8%；主堆石区一般填筑最大粒径800～1 000 mm，自由排水的堆石料，两者之间若不设过渡区，垫层料的细颗粒必然随着渗流而进入主堆石区，必须要在垫层区与主堆石区之间设置过渡区，对垫层料加以保护，并且使填筑料的粒径也有过渡，便于施工，因而过渡料的设计理念应是满足与垫层料之间层间关系。过渡料的渗透系数大多为1×10-1～1×10-2cm/s，比垫层料渗透系数大1～2个数量级，个别工程渗透系数为 1×100 ～ 1×10-2cm/s或 1×10-2～1×10-3cm/s，但是仍然比垫层料渗透系数大1个数量级或比主堆石料渗透系数小1个数量级。过渡料主要有两种：一种是新鲜坚硬的洞挖料或爆破料，个别工程采用人工轧制碎石料；另一种是天然砂砾石料。

2.1 过渡料级配

要求级配连续，石料最大粒径300 mm，小于5 mm的颗粒含量不大于25%，小于0.075 mm的颗粒含量不超过6%，铺层厚度400 mm，孔隙率小于20%.过渡料级配见表1.

表1 3A过渡区过渡料级配特性表

过渡层级配曲线见图2.

图2 过渡层设计级配曲线图

2.2 过渡层宽度及填筑要求

过渡层水平宽度3.0 m，铺筑层厚度40 cm，孔隙率小于20%.压实后应具有低压缩性和高抗剪强度，并具有自由排水性能。

3 过渡料生产

3.1 料场选定

过渡料在大坝堆石料场开采，堆石料场位于坝址下游的柏叶沟左岸山坡，距坝址约1 km.基岩主要为界河口群二段混合花岗岩、变粒岩组（ML-Ar1j2），岩性为灰白、灰色中粗～中细混合花岗岩。该料场弱微风化岩层可以作为堆石料的料源使用，可用来加工主堆石区及下游堆石区石料，也可用于加工垫层料和过渡区石料。弱微风化层抗压强度为25～123 MPa，平均值为56 MPa.

3.2 爆破开采

大坝填筑伊始，过渡料采用大孔距、小排距的压渣爆破方法进行开采，在石料场划定区域专门进行开采。采用的基本爆破参数是：孔距：2.4～2.6 m，排距：2.0～2.2 m，单孔负担面积：5.0～5.4 m2，单耗：0.8 kg/m3，台阶高度：10 m，炮孔直径：120 mm，炮孔密度系数：1.1～1.3，装药结构：间隔，钻孔角度：90°.

生产中发现，尽管在开采时根据实际情况对设计爆破参数进行了调整，但爆后效果不理想，石料中超径石较多，并且缺乏10～100 mm颗粒，级配不容易满足设计要求。

3.3 轧制加工

为更好的满足设计要求，过渡料采取了爆破开采后再通过机械设备再轧制破碎加工的办法生产，其工艺流程为：石料爆破—筛选—破碎—配制。

采取按不同粒径的石料进行二级轧制，选用汾阳生产的系列破碎机，一级破碎机选用鄂式破碎机PE6090，其主要技术参数是：最大给料尺寸520 mm×830 mm，排料调整范围60～200 mm，产量40～100 m3/h；二级破碎机选用PC系列锤式破碎机PCSE80100，其主要技术参数是最大给料尺寸225 mm，排料尺寸小于等于40 mm，产量25～40 m3/h.

具体的生产如下：由PC-200挖掘机配合简易网筛在堆石料场选取粒径80 cm或30 cm左右的石料，装入不同的自卸汽车，分别喂料给一级破碎机PE6090和二级破碎机PCSE80100加工破碎。石渣破碎后由装载机运送到堆料场，然后按一定比例配制，生产出符合要求的过渡料。

4 质量情况

通过上述办法共生产并填筑过渡料约9.8万m3，施工单位对级配及上坝后的压实质量进行了检验，颗粒筛分共检测98次，其中1次不合格。压实后孔隙率共检测224点，最大值19.9%，最小值16.1%，平均值18.1%，符合孔隙率小于20%的设计要求，监理抽检试验4次，其中级配全部符合设计要求，1个孔隙率超标，其余均符合设计要求。检测结果见表2，图3.

图3 过渡料级配检测图

表2 3A过渡料抽检试验结果表

5 经验与建议

通过柏叶口水库大坝过渡料的开采与加工，主要有以下几点体会：

1）过渡料的生产工艺流程是合理的，通过开采后再加工，基本可以解决过渡料生产中超径的问题，同时级配更趋于合理。

2）料场装载机配料不稳定，掺配不易均匀，中间颗粒数量变幅大，有超标现象，有待进一步改进。