王春喜
(中国水利水电第五工程局有限公司国际公司 四川成都 610065)
苏丹上阿特巴拉水利枢纽C1A项目位于苏丹东南部、加达里夫州境内上阿特巴拉河上。坝址位于上阿特巴拉(Atbara)河及赛特(Setit)河的交汇处上游约20km处,距首都喀土穆约470km。项目所在地气候炎热、空气干燥,全年10个月日最高温度达40~44℃。
项目的工程内容主要包括:装机容量4×80MW的坝后式厂房、5孔溢流坝、灌溉取水口、心墙坝及土堤等。大坝全长6348m,主要工程量包括开挖616.35万方,填筑529.55万方,混凝土浇筑59.05万方等。
根据设计,苏丹上阿特巴拉水利枢纽C1A项目道路施工包括坝顶道路和永久进厂道路,道路总长约17km,所需路基料约3.3万方。
苏丹上阿特巴拉水利枢纽C1A项目公路施工路基料可选方案包括采用人工破碎料和天然砂砾石料两种,两种方案各有优缺点,其对比见表1。
综合以上情况,项目部本着降本增效的理念,决定选择方案二,并确定以“路基料制备技术研究”作为课题展开,解决天然砂砾石品质保证的问题。
路基料采用天然砂砾石作为料源进行制备。经现场考察,项目周围存在面积大、厚度厚的砂砾石料场,可作为天然砂砾石开采料场。根据相关技术规范及合同技术条款,对路基料的级配、塑性指数、有机物含量及承载力均有明确要求。天然砂砾石存在级配不均、塑性指数不确定问题,需对天然砂砾石进行测试,以确认天然砂砾石是否满足规范和合同技术要求。
对天然砂砾石进行筛分、塑性指标、最优含水率和CBR试验等检测,检测结果级配和塑性指标不合格,料场天然砂砾石较粗,大部分超出包络线。料场天然砂砾石没有塑性,即塑性指标为0,而要求的塑性指标为6~15。其它实验结果均合格[1]。
表1 路基料可选方案对比
利用天然砂砾石料制备出级配、塑性5<IP<16和有机质含量<2%的等均合格的路基料。
项目部对路基料的生产高度重视,成立了专门的研究,增设了专项研究经费,保证资源供给。综合以上,实现既定目标是完全可能的。
分别从人、机、料、法3个方面对可能导致路基料不合格的因素进行分析,如图1所示。
图1 因素分析鱼刺图
研究对导致路基料不合格的末端因素进行统计分析,见图2。
图2 末端因素统计图
结合图1和图2,以及现场统计调查,找出了要因,即料源本身不合格。
针对料源本身不合格的要因,基于有效性、可实施性、经济性、可靠性、时间性等5方面,对“进行分级筛分再根据比例掺拌”、“筛除超径,掺加细料”、“寻找新的料场”3种对策方案进行比选,最终分析得出应优先选择“筛除超径,掺加细料”的方案。
(1)实施目的
保证生产制备合格的路基料。
(2)实施措施
①制作筛除超径(>40mm)石子的筛子。
②将天然砂砾石过筛,剔除粒径>40mm的石子[2]。
③向过筛后的砂砾石中掺拌低塑性粘土,并进行路基料实验,确定合适掺加比例。
④根据实验结果进行生产。
(3)实施情况
①2015.11.26~2015.11.30:加工制作超径筛,筛孔为边长40mm的正方形。方孔筛由工字钢做框架、φ20mm的螺纹钢做筛网焊接而成。
②2015.12.1~2015.12.2:用圆形钢管做支架,将超径筛架设至储料场,通过实验调整筛面角度,最终确定为与水平面30°最佳,然后焊接固定。
③2015.12.3~2015.12.7:将天然砂砾石过筛,筛出1方砂砾石,将砂砾石用四分法分成4份,然后分别按4%、8%、12%、16%的比例掺入低塑性粘土。对这4组样品分别进行路基料实验,包括筛分、塑性指数、有机质含量和CBR,结果见表2。
表2 路基料实验结果
④2015.12.7:根据表2,分析得出结论按6%的掺量掺加低塑性粘土为最优。
(4)实施效果
2015年12月8日,按6%的掺量掺加低塑性粘土进行试生产,生产出100方,然后取样做实验,实验结果见表3。
表3 实验结果
(1)级配质量对比。通过分析改良前、后的材料级配曲线,可知,天然砂砾石较粗,大部分区间超出了级配包络线,改良后制备的路基料级配良好。
(2)塑性指标对比。结合改良前后塑性指标实验报告,可知,天然的砂砾石没有塑性,改良后,塑性指数为10,塑性指标良好。
(3)有机质含量及CBR值对比。根据有机质含量及CBR值研究前后对比,可知,研究活动前后路基料的有机质含量、CBR值、磨耗、最优含水率和最大干密度均合格。
综上所述,苏丹上阿特巴拉水利枢纽项目道路施工的路基料研究制备,通过对天然砂砾石料>40mm筛子筛除超径石子、掺加5%的低塑性粘土,有效地解决了天然砂砾石塑性指标不合格的问题,掺加10%的人工骨料提高路基料承载力,满足合同要求。此方法制备的路基料大幅降低了路基料生产成本,为项目降本增效做出贡献。但还需对后续生产过程加强管理和控制,及时跟踪质量情况,发现问题及时采取措施,持续改进。