混掺、平铺立采施工方法在观音岩水电站反滤料制备中的应用

李高正，田继业，郝建强

(1. 武警水电部队第一总队，南宁530028; 2. 中国水利水电建设工程咨询中南公司，四川 攀枝花617012)

1 概 述

观音岩水电站大坝由左岸、河中碾压混凝土重力坝和右岸黏土心墙堆石坝组成为混合坝。右岸黏土心墙堆石坝，坝长319.965 m，坝顶高程为1 141 m，心墙填筑最低高程为1 066 m，最大坝高75 m(经调整)，坝体由心墙区、上下游反滤料区( 反滤Ⅰ、反滤Ⅱ)、上下游堆石料区(Ⅰ区、Ⅱ区) 和上下游护坡块石等组成。涉及到填筑量反滤Ⅰ为12.67 万m3、反滤Ⅱ12.78 万m3。

心墙堆石坝的反滤料具有保护心墙土质防渗体的作用，是防止心墙堆石坝渗透破坏的首道防线，其质量甚为重要，涉及到设计、制备、施工等环节，其必须符合下列要求:使被保护土不发生渗透变形;渗透性大于被保护土，能通畅地排出渗透水流;不致被细粒土淤塞失效。在心墙堆石坝坝料使用规划过程中，若天然料源无法满足反滤料设计要求，反滤料则采用人工加工制备。

2 反滤料级配要求

观音岩水电站反滤料颗粒级配要求如下:

反滤Ⅰ: 级配连续，最大粒径20 mm，D60 特征粒径0.7 ～3.4 mm，D15 特征粒径0.13 ～0.7 mm，＜0.1 mm 的含量≤5%。

图1 反滤料设计级配曲线图

反滤Ⅱ: 级配连续，最大粒径100 mm，D60 特征粒径18 ～43 mm，D15 特征粒径3. 5 ～8. 4 mm，＜2 mm 的含量≤5%。

3 试验目的

根据反滤料Ⅰ、Ⅱ各粒组的平铺厚度，铺料顺序，混掺搅拌堆存各粒组的比例，压实机具的振动方式、遍数，压实后检测其颗粒级配，符合设计要求后，选择最佳试验参数，指导现场堆存方式。同时对上述两种堆存方式进行比较，选择堆存质量好、效率高、成本低的方式指导现场施工。

4 试验方案

4.1 反滤Ⅰ平铺立采混合装车试验

反滤料Ⅰ堆存平铺试验场地尺寸为30 m ×45 m，立采装车摊铺试验场地尺寸为10 m ×15 m。平铺时由反铲配合推土机平料。铺料过程中，在前进方向设置移动层厚标尺，便于推土机操作手控制平料厚度，并配专人检查铺填厚度、移动标尺;同时采用测量仪器随时检查铺料厚度，并按10 m ×10 m固定网格检测，厚度偏差控制在＜5%。为避免重车行驶至堆存场沉陷，每层平铺后随即用振动碾碾压密实。立采装车时采用侧卸装载机从底部由下至上一次铲起，自卸车运至摊铺场地进行铺料、碾压、检测。本次试验各参数见表1。

表1 反滤Ⅰ堆存试验实施参数表

4.2 反滤Ⅱ混掺堆存试验

虽然反滤料Ⅰ采取平铺立采方式堆存能达质量要求，且效率高，工程造价低，但对于反滤料Ⅱ而言，若采用平铺立采方式堆存，会导致运输骨料的自卸汽车在40 ～80 mm( 大石)和20 ～40 mm( 中石) 这两种骨料层面上沉陷，无法完成运输卸料，基于此，反滤料Ⅱ采用混掺方式堆存。

4.2.1 试验参数

运输反滤料各骨料的自卸汽车车箱容积为5. 6 m ×1.8 m×2.3 m=23.2 m3，每车砂过磅平均重量约为42 t( 含水) ，每车小石过磅平均重量约为35 t( 含水) ，每车中石过磅平均重量为34.1 t( 含水) ，每车大石过磅平均重量为33.8 t( 含水) ;按照砂∶小石∶中石∶大石=1/2 车∶4 车∶2 车:3 车的比例，重量比为砂∶小石∶中石∶大石=6.4∶42.3∶20.6∶30.7。各种骨料卸车后，用装载机将4 种骨料堆成一堆，然后用装载机或反铲对整个料堆进行翻料搅拌，搅拌按照从料堆一侧至另一侧的顺序逐步进行，来回翻料搅拌多次，确保搅拌均匀。

4.2.2 反滤Ⅱ堆存

4 种骨料按比例混掺均匀后，推土机按照30 cm 左右的层厚进行摊铺，必要时采用反铲辅助，随即用振动碾碾压密实( 静压6 遍) ，以确保重车行驶不沉陷。

4.2.3 颗粒分析试验成果

颗粒分析试验成果见表2。

表2 颗粒分析试验成果表

通过上述两个试验坑的颗粒级配曲线，反滤料Ⅱ采用此方式堆存颗粒级配满足设计要求。

5 结 语

结合反滤料制备堆存试验结果，对照实际工程施工情况，两种堆存方案对比如下:

5.1 堆存质量

平铺立采堆存: 堆存质量主要取决于堆存层厚的控制。由于反滤料骨料之间比例悬殊较大，尤其是小石的相对含量很低，铺筑层厚较小，摊铺时厚度不容易控制，所以现场质量管控尤为关键。况且，反滤料后期的回采上坝要求较高，对于每次回采的层厚位置也不易控制，当然回采上坝时可配备反铲配合搅拌均匀。

混掺堆存:堆存质量主要取决于混掺的比例和搅拌的质量。实际施工中，由于骨料加工系统生产的骨料装运过程中必须过磅，每车重量能及时掌握，骨料混拌比例可调整性强，混合搅拌均匀性较好，堆存好的反滤料更能满足回采上坝要求。

5.2 堆存效率

1)平铺立采堆存:下一层的堆存受上一层的制约，对推土机操作手的操作水平要求较高，加之要考虑重车行驶问题，每层层厚不能过大，且层厚控制难，操作手的水平一定程度上会影响堆存效率。

2) 混掺堆存: 搅拌过程中反铲及装载机灵活性强，效率高，必要时可多个工作面同时搅拌，回采上坝的速度将快于平铺立采堆存的回采上坝速度。

5.3 堆存成本

从施工现场上看，混掺堆存较之平铺立采堆存设备在各工作面流水作业，利用率高，且堆存施工强度要高于平铺立采堆存，但反滤料Ⅰ只有小石、砂，利于分层堆放，需要的机械设备耗时少，成本也较低。

综上所述，反滤料Ⅰ采用平铺立采堆存，反滤料Ⅱ采用混掺堆存的方案是完全可行的。此反滤料制备、堆存方式可供同类工程参考。

［1］蒋国澄，刘令瑶，柏树田，等. DL /T 5129—2001 碾压式土石坝施工规范［S］. 北京:中国电力出版社，2001.

［2］张发中，陈洪天，侯建国，等. DLT 5395—2007 碾压式土石坝设计规范［S］. 北京:中国电力出版社，2008.

［3］张伯骥，李小泉，张永全，等.DL/T5356—2006 水电水利工程粗粒土试验规程［S］.

［4］盛树馨，窦宜，陶秀珍，等.SL 237—1999 土工试验规程［S］. 北京:中国水利水电出版社，1999.