糯扎渡水电站掺砾土料一次碾压质量控制方法

迟 欣

(中国水利水电建设工程咨询西北有限公司，西安 710075)

文章编号：1006—2610(2015)02—0053—03

糯扎渡水电站掺砾土料一次碾压质量控制方法

迟 欣

(中国水利水电建设工程咨询西北有限公司，西安 710075)

糯扎渡水电站为掺砾土心墙堆石坝，心墙区采用掺砾土料，设计填筑总方量为454.48万m3。通过保证混合土料质量和碾压设备质量完成了掺砾土料一次碾压质量的控制，有效地提高了碾压优良率。

心墙堆石坝;掺砾土料;碾压质量;控制方法；糯扎渡水电站

1 工程概况

糯扎渡水电站位于云南省普洱市翠云区和澜沧县交界处的澜沧江下游干流上，是澜沧江中下游河段8个梯级规划的第5级。枢纽建筑物由掺砾土心墙堆石坝、左岸开敞式溢洪道、左岸地下式引水发电建筑物、左右岸泄洪洞组成。电站总装机容量5 850 MW(9×650 MW)。本工程属Ⅰ等大(1)型工程，永久性主要水工建筑物为1级建筑物。掺砾土心墙堆石坝最大坝高为261.5 m、坝顶长630.06 m、宽18 m。坝体基本剖面为中央直立心墙形式。心墙两侧为反滤层，反滤层以外为堆石体坝壳。设计上游坝坡坡度为1∶1.9，下游坝坡坡度为1∶1.8。堆石坝总填筑量约3 300万m3，其中，心墙区采用掺砾土料,设计填筑总方量454.48万m3。

2 物理力学特性

糯扎渡水电站心墙掺砾土由农场土料场混合土料按体积比掺入35%级配人工碎石组成，混合土料黏土粒含量平均为17%、液限35.8%、塑限17.7%、塑性指数18.1。土料属于含砾低液限黏土。混合土料压缩系数a1-2为0.16 MPa-1，属于中压缩性土料。

混合土料掺入35%的级配砾石后，掺砾土料的物理力学性能有明显的改善，其压缩系数a1-2为0.05 MPa-1，属于低压缩性土。抗剪强度、渗透系数均满足设计要求。

从掺砾土物理力学试验成果分析，掺砾土压实后可获得较高的密度，具备强度高、压缩性低的特点，缩小防渗体与坝壳料的变形模量差距，有效降低坝壳对心墙的拱效应，改善心墙的应力应变，减少心墙裂缝的发生几率，防止水力劈裂的产生。

3 设计指标

设计要求掺砾土料最大粒径不大于150 mm，小于5 mm颗粒含量48%～73%，小于0.075 mm颗粒含量19%～50%，掺砾土料填筑采用细料(小于20 mm)595 kJ/m3功能“三点快速击实法”检测，压实度≥98%，最小压实度不得低于96%，压实度在96%～98%之间的比例不超过10%。

4 掺砾土料一次碾压质量控制方法

掺砾土料料源质量波动、碾压设备不满足要求，直接影响一次碾压质量。为确保掺砾土料一次碾压压实度≥98%，避免因压实度不足导致返工，造成不必要的经济损失，控制料源质量、碾压设备尤为重要。具体控制措施：混合土料料性，掺砾土料含水率、级配，碾压设备型号、凸块厚度、激振力。

4.1 土料场混合土料质量控制

(1) 对开采区混合土料进行取样，检测结果与设计指标相比，有大幅度降低，土体含砂量显著增大，料性变化较大，难以保证一次碾压质量(试验检测成果见表1)。经过专家组论证，废弃不合适料场，并组织业主、设计、监理、施工对新剥离混合土料开采区进行“四方”联合鉴定，开采前进行整体开采规划及施工措施，并严格按照规划及措施进行有序开采，并初步确定了开采范围和深度。

表1 混合土料试验检测成果统计表

(2) 加强对新剥离开采区混合土料料源试验检测力度，重点做好液塑性试验检测工作，试验检测结果与设计指标基本吻合，混合土料料性变化不大(试验检测成果见表2)。

表2 新剥离开采区混合土料试验检测成果统计表

(3) 要求土料开采过程中，严格按照立采的方式进行，对超径(大于150 mm)等不合格料，进行剔除，确保混合土料颗粒级配满足设计要求。试验检测结果表明，混合土料颗粒级配均处于设计包络线内(试验检测成果见表3，颗粒级配曲线见图1)。

表3 掺砾土料颗粒特征粒径颗粒含量成果统计表

图1 掺砾土料颗粒级配曲线图

(4) 土料开采过程中，对土料含水率定时进行试验检测，根据含水率变化，适当调整开采作业面。含水率偏大的土料，采取分段晾晒的方法，铺料厚度为20～30 cm；含水率偏小的土料，进行浸闷补水法进行调节，确保混合土料含水率满足设计要求(试验检测成果见表4)。

表4 掺砾土料含水率试验检测成果统计表

4.2 碾压设备质量控制

(1) 掺砾土料采用进占法卸料，湿地推土机平料，铺料厚度27 cm。碾压采用20 t凸块碾低频高振，平行于坝轴线方向进退错距法，依据碾子宽度，错距为40 cm。

(2) 基于碾压机械安装的高精度自动定位装置与激振力状态监测装置，实现对于碾压机械碾压作业过程中各项控制参数进行实时监控。

1) 碾压机机载GPS设备与激振力监测设备对碾压机进行三维定位与振动状态监测，并将监测数据发送至GPS数字大坝监控中心。

2) 根据监测数据实时动态绘制碾压机行进轨迹，根据碾压轨迹自动计算碾压遍数，并在位于监控中心的监控客户端坝面施工数字地图上实时显示碾压轨迹、行进速度、激振力状态与任意位置的碾压遍数。

3) 根据自动监测的施工数据，对大坝碾压过程进行实时监控。当填筑过程中有超压、漏碾、超速、激振力不达标情况发生时，能够自动醒目地提示施工管理人员和质量监管人员，并以短信形式进行报警，以便及时进行现场调整，使碾压质量在整个施工过程中始终处于受控状态。

4.3 掺砾土料压实度试验检测方法及取样试验

(1) 掺砾土料技术指标要求采用全料，2 690 kJ/m3击实功≥95%；采用直径152 mm击实仪对小于20 mm的细料，按595 kJ/m3击实功≥98%，与该全料控制标准相对应。为了更好地控制细料压实度质量，缩短检测时间，提高填筑强度，最终确定采用细料(小于2 0 mm)595 kJ/m3击实功，“西尔夫三点快速击实法”进行现场压实度检测。此优点为：

1) 对每一个试坑进行三点快速击实试验，充分考虑了混合土料的性质变化，实现了一一对应，测出的细料压实度准确可靠。

2) 运至试验室备料、称料至出报告所需时间最长不超过50 min，大大缩短了检测过程。

图2掺砾土料压实度分布直方图(凸块厚度为2.7 cm)

(2) 定期或不定期对凸块碾凸块厚度进行量测，跟踪一台凸块碾(5号碾，凸块厚度为2.7 cm)，并对该凸块碾碾压部位进行取样检测。取样结果表明，该凸块碾碾压质量一次碾压优良率低(试验检测成果见图2)。通过试验结果，经业主、设计、监理、施工四方进行论证，将该凸块碾凸块进行更换，确保凸块厚度不低于3.0 cm，并对该更换后的凸块碾进行跟踪检测(更换凸块碾凸块对比见图3)，共抽检掺砾土料564组，检测结果满足压实度≥98%的设计要求(试验检测结果见图4)。

图3 更换前后凸块对比图

图4掺砾土料压实度分布直方图(凸块厚度为3.0 cm)

5 结 语

糯扎渡水电站掺砾土料新型材料用作防渗料，防渗心墙又是土石坝的核心部位，因此质量控制工作至关重要。通过对混合土料、碾压设备的质量控制，有效地提高了掺砾土料一次碾压优良率，确保掺砾土料填筑碾压质量，为工程高水平达标投产以及创“国家优质工程金奖”提供强有力保障。

[1] DL/T5356-2006,水电水利工程粗粒土试验规程[S].北京:中国电力出版社,2006.

[2] DL/T5129-2013,碾压式土石坝施工规范[S].北京:中国电力出版社,2013.

[3] SL237-1999,土工试验规程[S].北京: 中国水利水电出版社,1999.

[4] SL274-2001,碾压土石坝设计规范[S].北京: 中国水利水电出版社,2001.

[5] 王艳芳,王奇峰,王泽生.糯扎渡水电站心墙堆石坝坝料技术指标及试验检测方法[J].西北水电,2012,(S2):52-57.

[6] 王泽生,王艳芳,马欢.糯扎渡水电站心墙堆石坝填筑料碾压施工参数试验研究[J].西北水电,2012,(S2):58-63.

[7] 王泽生,李小明,王奇峰.糯扎渡水电站掺砾土料压实质量控制标准和控制方法研究与应用[J].西北水电,2012,(S2):96-100.

[8] 杨晓鹏,韩建东,钟贤五.糯扎渡水电站心墙土料掺砾工艺及质量控制技术[J].西北水电,2012,(S2):101-103.

Method for Quality Control of One-time Roller Compaction of Gravelly Soil Mixed, Nuozhadu Hydropower Project

CHI Xin

(China Hydro Consulting Engineering Corporation, Northwest Branch, Xi'an 710075，China)

Nuozhadu Hydropower Project is with the rockfill dam with gravelly soil mixed core. In the core area, the gravelly soil mixed is applied. The total volume of the design embankment is 454.48 ×104m3. Through the quality control of the mixed soil and roller compaction equipment as well, quality of the gravelly soil mixed and compacted once by roller is controlled, effectively improving the roller compaction excellence rate.

rockfill dam with core; gravelly soil mixed; roller compaction quality; control method;Nuozhadu Hydropower Project

2015-01-08

迟欣(1987- ),男，辽宁省大连市人，助理工程师，从事水利水电工程施工管理工作.

TV44;TV523

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.02.013