论高砾石土心墙坝心墙料加工技术

论高砾石土心墙坝心墙料加工技术

李旭李瑶

华能澜沧江水电股份有限公司

摘要：在水利水电工程实践中，砾石土心墙堆石坝因取材方便、对基础适应性强等优点，成为当前高坝常采用的坝型之一。砾石土心墙料作为心墙堆石坝施工质量控制的关键因素，其加工工艺在工程建设和施工中至关重要。本文主要分析了高砾石土心墙坝心墙料加工技术，以供借鉴。

关键词：砾石土心墙堆石坝；加工技术；高坝；

在土石坝的各种坝型中，土质心墙堆石坝占比较高，据统计，超100m以上的高土石坝，约有70%采用砾石土作为心墙防渗料，使用砾石土作为防渗材料开展土石坝施工可有效保证工程的防渗性能，且施工便捷，施工成本低。但是在工程建设中，料场开采的砾石土往往颗粒级配和含水率无法满足直接上坝填筑的要求，需经过级配改良和含水率控制等加工工艺后才能达到要求。心墙料的加工质量通常会受到砾石土筛分、级配骨料加工和二者的掺和程度的影响。

1高砾石土心墙坝心墙料的加工要求

通常加工高砾石土心墙填料的过程中，应重视材质与级配的把控，有效确保心墙材料加工水平，心墙的砾石土渗透系数应在1×10-5cm/s，水溶岩含量不得超过3%，且有机质的含量不得超过2%，土料应具备较强的塑性与防渗透性，材料遇水后其体积不会产生十分明显的变化。加之心墙料的砾石土级配问题也是这一过程中应高度重视的一个环节，粒径在5mm以上的颗粒应在一半以下，同时还需充分保证砾石土在填筑施工时，不会发生因粗料密度过大而导致的架空问题。

2高砾石土心墙坝心墙料加工技术分析

2.1砾石土筛分

天然的砾石土会出现较为明显的超径石或含石量无法达到设计标准的问题，所以在实际的工作中应充分地做好超径石以及多余石量的筛除工作。

2.1.1科学选择筛分设备

在选择筛分设备的过程中，要充分考虑到砾土的湿度、温度以及最优的投资性价比，借助科学的现场计算来选择合适的设备。

1）条筛

在国内的工程建设中，砾石土的筛分应用不是十分广泛，条筛是砾石土初筛过程中非常重要的一个设备，其可有效减轻块石对下层振动筛的冲击力，条筛制作过程中以轻型钢轨为主要材料，筛条的间距与倾角对弃料率以及初筛之后物料粒径的数值有着较大影响。另外不同的挖掘深度，其材料的含水量也会有所不同。故而施工者需结合多种影响因素，开展筛分试验，按照试验的结果确定筛条的间距以及条筛的倾斜角度。而且条筛的基本数量也应按照单条条筛处理的能力和筛分设计强度的要求来完成计算工作。

2）砾石土专用振动筛

振动筛是砾石土料的一种二级筛分设备，振动筛在工作时主要是依靠振荡器在筛面上形成频率较高但振幅较低的振动，从而实现物料筛分的目的。因为筛面振动幅度较大，筛面上的颗粒也会出现较大的位移，料层会出现明显的离析现象，物料会更加松散，并且颗粒和筛面之间的位置关系也会发生变化。又因为该设备使物料能够顺利通过筛孔，因此筛分的效率也得到了显著提升。再者施工人员要结合系统的基本要求，对生产率和物料的粒径进行有效控制，经反复测试后方可确认网格的间距及外形和尺寸。

2.2级配骨料的加工

机配骨料在设计的过程中应确保掺入骨料的级配必须经过碾压试验来确定，这样才能满足大坝强度以及变形等多种性能的要求。级配骨料的来源通常为混凝土级配骨料、改造混凝土砂石系统生产的混合料，以及新建砂石系统生产的混合料。

2.2.1混凝土级配骨料

混凝土机配骨料的加工中应在已有的砂石系统当中完成净料的购买，同时还应结合设计的标准及要求控制其掺合比例，最终形成级配骨料。

2.2.2改造混凝土砂石系统生产混合料

应用混凝土骨料砂石系统，采取有效措施对系统实行适当的处理和改造，使其既能生产混凝土骨料分级净料，也能生产砾石土心墙所需要的混合料。在传统加工工艺的前提下，还应对排料口的角度和尺寸进行调节，设置分流岔管和限流板，同时在筛分系统上布置一层5mm的筛网，以此满足骨料级配的要求。

至于心墙掺入骨料的基本要求，需依照碾压试验的结果来设计掺入料的方案，最大粒径应为100mm，上包线在5mm以内的含量应在15%以下，<0.075mm细粒含量应在3%以下，不均匀系数不超过18.8，曲率系数要在2.52以内，平均线不超过5mm的含量要在5%以内，不超过0.75mm细粒含量应在1%以内，不均匀系数不得超过5.4，曲率系数在1.15之内，下保险不超过5mm的含量为0，不均匀系数均在4.0以下，曲率系数均在0.91%以下。

砂石骨料加工中，经过对排料口宽度进行科学调整，使其能够满足生产级配的要求，不同的工艺流程参数组合如表1所示。

表1砂石筛分系统主要技术参数表

2.2.3新建砂石系统生产混合料

若工程无可利用混凝土人工骨料加工设备，则应建立新的砂石系统，使其直接投入到混合料的生产当中。系统的工艺参数可结合上述砂石系统改造过程中所使用的工艺，且筛分系统则可进行科学简化，将其设置成只有一级5mm的筛网，将5mm以下的细料全部清除。

3心墙料掺和

将筛分完的砾石土料以及级配骨料按照级配设计的基本要求掺合在一起，从而制造生产出质量较好的心墙料，心墙料掺合的方式主要有三种，一种是平铺立采掺合，一种是强制搅拌连续生产掺合，最后一种是皮带机掺合。

3.1平铺立采掺合

在操作过程中，首先将砾石土以及骨料运送到掺合的现场，并按照砾石土与级配骨料设计的要求来掺合材料。同时还应充分结合现场的试验结果，来确定每一层的铺料厚度，通常情况下厚度的正常范围在50-110cm以内。第一层应铺设级配骨料，第二层铺设筛分土料，第三层则铺设级配骨料，最后一层需铺设筛分土料，以这种方式间隔铺料三互层，应采用进占的方式来卸载砾石料，且推土机要将填料推平，同时卸料的过程中要采取后退的方式。

此外，推土机应推平物料，铺料时要配置装载机，并清除砾石土当中的超径石。每一个铺料层都应向外倾斜，坡度应控制在1%-2%，进而为排水提供优良的条件。完成铺料施工后，应用正铲拌合均匀，正铲自下而上进行装料，斗举到空中，将料自然地抛落，重复3次上述操作。这种方式掺合均匀度高，掺合比例控制较为简便，而且还可有效满足工程设计的基本要求，掺合的方式也较为成熟。但是这种方式对场地要求严格，必须提前准备好材料，且砾石土对净料掺合无法予以有效的控制，需先将净料掺合成符合级配要求的骨料，之后再与砾石土掺合在一起。

3.2强制搅拌连续生产心墙料

这种方式吸收了稳定土厂拌设备工艺，对稳定度搅拌机进行了一定的调整和优化，从而使强制连续式拌和工艺能够更好地体现其级配骨料与砾

石土的有效融合，提高材料的品质。这种方式配料的准确度较高，可以随时计量加水，缩短了成料的时间，还可严格按照比例的要求掺合净料，设备也不会占用较大的空间，并可在比较复杂的施工环境当中发挥其优势及作用。但是拌合的过程中需要对砾石土加水，而水分无法在拌合的过程中呈均匀状态，再加上砾石拌制系统主要是厂家定制的设备，因此对性能有着极高的要求。

3.3带式输送机掺合法

利用将要掺合的砾石土和配骨料调整成料堆的形式，料堆下的廊道内设置带式输送机，根据工程要求的配合比来对堆料漏斗的闸门开度进行有效控制，从而保证不同材料能够卸到带式输送机上，之后再开始初步的掺合。掺合料运输到储料堆后，应在卸料时再次实行掺合处理，将其掺合成均匀度较高的掺合料。装载机需在土料堆场装料的过程中反复翻压，以此确保混合的下OGUO，之后才能装车运输到坝上。这种方式能够有效加强材料掺合的均匀度，且其也可充分满足设计的要求，但是该施工工艺的复杂度较高。

4结束语

为有效提高高砾石土心墙坝施工的质量，应根据工程建设的要求来完成心墙料加工工作，并对砾石土级配予以合理设计，在工程建设中，应以施工现场的条件为基础来完成级配骨料的加工工作。此外还需根据工程实际，选择最为合适的掺合加工方式完成心墙料的加工。在这一过程中，只有采取多种措施保证心墙料的加工质量，才能有效改善心墙堆石坝的防渗能力，最终达到增强工程整体性能的目的。

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