水泥改性砂礫料填筑施工
姜凌宇
新疆新華鏨高、恰木薩水電開(kāi)發(fā)有限公司 新疆喀什地區(qū)莎車(chē)縣 844700
【摘要】新疆恰木薩電站壓力前池坐落于軟基，混凝土結(jié)構(gòu)下部采用砂礫石換填，由于換填深度約20m，為了軟基逐漸過(guò)渡混凝土，經(jīng)過(guò)查詢(xún)資料及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，設(shè)2米過(guò)渡層，將過(guò)渡層分為，1.7m水泥改性砂礫料回填、20cm水穩(wěn)層和10cmC15混凝土墊層，滿足設(shè)計(jì)要求，相對(duì)全部采用水穩(wěn)回填，大大縮短了施工工期，易施工、且減小投資。
關(guān)鍵字：換填、軟基、過(guò)渡層、水泥改性砂礫料、節(jié)省工期、減小投資
1 工程概況
1.1工程概況
工程主要由攔河引水樞紐(土石壩、泄洪建筑物、引水閘)、輸水建筑物(輸水渠道)、前池、壓力管道及電站廠房等主要建筑物組成。水庫(kù)正常引水位1550.0m，校核洪水位1551.30m，相應(yīng)庫(kù)容577萬(wàn)m3，最大壩高14.5m，主電站發(fā)電流量358.0m3/s，生態(tài)電站發(fā)電流量41.2m3/s，前池正常水位1547.334m，主電站裝機(jī)容量200MW，生態(tài)電站裝機(jī)容量3MW，工程等別為Ⅲ等工程，工程規(guī)模為中型。
壓力前池與渠道夾角為37°，采用正向排冰，側(cè)向引水發(fā)電。前池長(zhǎng)121m，底板高程1530.70m，寬47.8m;設(shè)計(jì)引水流量358.0m3/s，正常水位為1547.334m，最高水位1548.225m，最低水位1543.439m，總?cè)莘e3166m3。
1.2.1水文氣象
(1) 氣象
葉爾羌河流域位于新疆塔里木盆地西部，地處歐亞大陸腹地，因遠(yuǎn)離海洋，周?chē)钟懈呱阶韪�，加上大沙漠的影響，流域�?nèi)呈典型的大陸性氣候，其主要特點(diǎn)是：氣溫年變化較大，日溫差大，空氣干燥，日照長(zhǎng)，蒸發(fā)強(qiáng)烈，降水量稀少。
電站多年平均風(fēng)速為1.6m/s，最大風(fēng)速為22m/s，相應(yīng)風(fēng)向?yàn)閃NW。電站最大凍土深度為98cm，最大積雪深度14cm，多年平均相對(duì)濕度54%，多年平均氣壓：877.3mb。
(2) 洪水
恰木薩水電工程所在河流葉爾羌河的洪水較為特殊，除具有新疆其它河流的冰川積雪消融型、暴雨型、消融與暴雨混合型的洪水成因之外，還具有冰川突發(fā)型洪水和消融與冰川突發(fā)洪水的混合型洪水。
1.2.2工程地質(zhì)
(1) 地形地貌
電站位于塔里木盆地西南緣，地形地貌主要受地質(zhì)構(gòu)造影響，總體地貌可劃分為中山區(qū)和低山區(qū)。中山區(qū)為米亞斷裂至阿爾塔什斷裂之間的地區(qū)，山峰高程2500～3500m，河流大體以東西向?yàn)橹�，河谷呈“U”形，寬250～450m，兩岸零星分布Ⅰ～Ⅳ級(jí)階地。中山區(qū)河谷兩岸與主河道近正交的沖溝發(fā)育。低山區(qū)為阿爾塔什斷裂以東地區(qū)，山頂高程1600～2100m，平均谷底寬度700m以上，最寬處2800m左右，因?yàn)楹庸乳_(kāi)闊，兩岸支溝溝口撒開(kāi)形成較大洪積扇，洪積扇寬度350～845m，老堆積扇也可見(jiàn)到下切形成的洪積階地。恰木薩水電站工程即位于該地貌單元。該地貌單元可進(jìn)一步劃分為剝蝕構(gòu)造低山丘陵區(qū)、山前沖洪積傾斜平原區(qū)和沖積平原區(qū)。
(2) 地層巖性
工程區(qū)范圍內(nèi)主要分布中生界白堊系(K)和新生界地層。
(3) 地質(zhì)構(gòu)造
在地質(zhì)構(gòu)造單元上，工程區(qū)位于塔里木板塊內(nèi)次一級(jí)構(gòu)造單元鐵克里克斷隆(Ⅰ12)中部。鐵克里克斷隆西側(cè)以米亞斷裂為界與西昆侖褶皺帶相鄰，斷隆東西寬約17km，長(zhǎng)560km。 與工程有關(guān)的主要斷裂有米亞斷裂F39和阿爾塔什斷裂F28。
(4) 區(qū)域地震活動(dòng)性及構(gòu)造穩(wěn)定性評(píng)價(jià)
根據(jù)GB18306-2001《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》(1/400萬(wàn))，恰木薩水電站工程區(qū)50年超越概率10%的地震動(dòng)峰值加速度。
(5)壓力前池工程地形地質(zhì)條件
地形平坦，地面高程1530～1532m，均為大厚度第四系地層，自上至下可分為三層：①層以含礫(砂)低液限粉土為主，厚度9.0～11.0m，夾厚度0.5～2.4m的含土砂礫石層，分布不均一。低液限粉土層存在自重中～強(qiáng)濕陷，且含鹽量較高;含土砂礫石層細(xì)粒含量高，存在遇水沉降變形問(wèn)題。該層作為前池基礎(chǔ)，采取相應(yīng)處理措施。②層為6.0～7.0m厚含礫(砂)粉土層，存在自重中～強(qiáng)濕陷，且含鹽量較高，作為前池基礎(chǔ)，須處理;③層為沖洪積砂礫石層，埋深15.0～17.0m，局部夾薄層(0.2～0.4m)粉土或透鏡體，結(jié)構(gòu)密實(shí)，可作為前池基礎(chǔ)。承載力標(biāo)準(zhǔn)值：低液限粉土層30～50kPa，含土砂礫石層180～200kPa，砂礫石層300kPa。
2 技術(shù)規(guī)范要求
《膠結(jié)顆粒料筑壩技術(shù)導(dǎo)則》SL678-2014
《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202-2002
《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50300-2013
《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》SL 631-637---2012
《水電水利工程施工測(cè)量規(guī)范》DL/T5173-2012
《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》GB50348-2014
3 主要工程量及密實(shí)度
各部位水泥改性砂礫料填筑工程量約2.6萬(wàn)m³;相對(duì)密實(shí)度Dr≥0.85。
4 施工材料
水泥在當(dāng)?shù)夭少?gòu)，采用緩凝型P.O42.5普通硅酸鹽袋裝水泥，進(jìn)場(chǎng)后進(jìn)行檢測(cè)，合格后方可使用。砂礫料取自河道C1料場(chǎng)天然砂礫料，剔除直徑≥150mm的礫石。
5 施工方法及施工程序
5.1 施工方案簡(jiǎn)述
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，為保證前池、連接段及泄水排冰閘結(jié)構(gòu)混凝土與砂礫料回填軟基逐漸過(guò)渡，2m以下范圍內(nèi)的回填，底部鋪設(shè)1.7m的水泥改性砂礫料,鋪設(shè)20cm的水穩(wěn)層，鋪設(shè)兩布一膜，在澆筑C15墊層混凝土10cm。
5.2 水泥改性砂礫料回填施工方法
(1)施工程序
首先天然砂礫料運(yùn)至連接段回填后的平臺(tái)，在進(jìn)行砂礫料篩分，剔除直徑≥150mm以上的礫石，然后將篩分后砂礫石運(yùn)至填筑面進(jìn)行攤鋪，攤鋪厚度控制在60cm，測(cè)量人員進(jìn)行回填區(qū)域收方，按照鋪料厚60cm進(jìn)行計(jì)算方量摻水泥。水泥摻量按《膠結(jié)顆粒料筑壩技術(shù)導(dǎo)則》SL678-2014要求2450Kg/m³膠凝材料不少于80Kg;考慮現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械拌制不均性，將膠凝材料全部采用緩凝型P.O42.5普通硅酸鹽水泥，參量按照5%控制，2450Kg/m³水泥參量為122.5Kg/m³。計(jì)算出本次所用水泥量后將水泥堆放至施工現(xiàn)場(chǎng)。將本次回填范圍砂礫料全部備至回填區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)，儲(chǔ)備砂礫料時(shí)根據(jù)每車(chē)所鋪筑的面積直接卸至回填區(qū)域，不進(jìn)行推平處理，待所有砂礫料全部?jī)?chǔ)備完成后，在采用裝載配合人工將水泥撒至砂礫料頂部，采用1.6m³挖機(jī)進(jìn)行翻拌，翻拌完成后采用反鏟平整，平整后對(duì)回填表面進(jìn)行灑水，灑水后采用22t振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓，斜坡段采用液壓打夯機(jī)進(jìn)行夯實(shí)。
(2)填筑料生產(chǎn)流程
取料→篩分→攤鋪→灑水泥翻拌→平整碾壓。
(3)填筑工序流程
基層平整度壓實(shí)度合格→回填料運(yùn)輸→卸料→平料(控制厚度60cm、平整度)→灑水→碾壓→相對(duì)密實(shí)度檢測(cè)(Dr≥0.85)
6 取料
在采料時(shí)保證開(kāi)采的施工用料含泥量小于10%、級(jí)配合理、無(wú)腐殖土、無(wú)雜物。
7 運(yùn)輸
(1)運(yùn)輸使用的車(chē)輛固定，并保持車(chē)廂、輪胎的清潔，防止殘留在車(chē)廂和輪胎上的泥土帶入清潔的料源及填筑區(qū)。
(2)填筑料運(yùn)輸與裝料、卸料、鋪料等工序持續(xù)和連貫進(jìn)行，以免周轉(zhuǎn)過(guò)多而導(dǎo)致含水量的過(guò)大變化。
8 篩分
8.1砂礫料篩分
為保證施工連續(xù)性現(xiàn)場(chǎng)加工制作2個(gè)篩子，篩子的寬度為5米、長(zhǎng)度為5.5米，篩面與地平面成35°夾角。四周邊由20#槽鋼制作邊框，篩面由直徑100mm、壁厚4mm的鋼管順長(zhǎng)度方向焊接，其邊與邊的間距為150mm，在長(zhǎng)度方向中間焊一道槽鋼，防止篩料時(shí)造成長(zhǎng)度5.5米的鋼管發(fā)生彎折現(xiàn)象。篩子四條腿由直徑150mm的鋼管制作。底邊兩條腿長(zhǎng)2.5米。高邊兩條腿長(zhǎng)5.4米。腿與腿之間用20#槽鋼制作斜支撐，用于穩(wěn)固支腿。
篩分采用3m³裝載機(jī)上料，篩分出的大于150mm的卵石，及時(shí)清理并運(yùn)至棄渣場(chǎng)。按棄渣場(chǎng)堆放棄渣要求攤平規(guī)整。
9.拌制
9.1水泥改性砂礫料的拌制
采用自卸車(chē)將篩分后砂礫料運(yùn)至填筑現(xiàn)場(chǎng)，按照每車(chē)鋪筑面積進(jìn)行堆存，采用裝載機(jī)配合人工將水泥撒入砂礫料表層，在采用反鏟進(jìn)行翻拌，拌制一車(chē)攤鋪一車(chē)。
10.填筑方法
10.1填筑前的基礎(chǔ)驗(yàn)收
填筑前，將已經(jīng)填筑砂礫料的基礎(chǔ)面的雜物清除干凈并進(jìn)行灑水，處理完成后質(zhì)檢人員進(jìn)行驗(yàn)收后方可進(jìn)行備料。
10.2水泥改性砂礫料料填筑鋪料
(1)水泥改性砂礫料料采用現(xiàn)場(chǎng)拌制，反鏟及時(shí)平料。
(2)水泥改性砂礫料料采用分區(qū)填筑，分區(qū)的范圍、相鄰各區(qū)之間的高程及臨時(shí)斜坡道的位置，均預(yù)留1m的搭接區(qū)，進(jìn)行施工。水泥改性砂礫料區(qū)內(nèi)的縱、橫接縫和層與層之間預(yù)留1m臺(tái)階，隨著水泥改性砂礫料填筑，逐層處理。做到攤鋪面平整，每區(qū)分段施工工作面同步上升，避免過(guò)多的接縫，接縫面外重點(diǎn)取樣檢測(cè)。每個(gè)工作面攤鋪時(shí)如發(fā)現(xiàn)渣料中夾有對(duì)填筑質(zhì)量產(chǎn)生不利因素的雜物時(shí)，及時(shí)予以清除。填筑施工根據(jù)設(shè)計(jì)斷面分層填筑壓實(shí)，其分層最大厚度不超過(guò)60cm。
10.3碾壓
碾壓機(jī)械采用22t振動(dòng)碾和液壓打夯機(jī)作為主要的壓實(shí)機(jī)械，振動(dòng)碾行駛方向平行于軸線，靠邊處可順邊行駛，保證水泥改性砂礫料的碾壓遍數(shù);定期規(guī)定檢查振動(dòng)碾的激振力。采取分段填筑分段壓實(shí)的方法，碾壓時(shí)分別設(shè)立標(biāo)志，以防漏壓、欠壓，同時(shí)也防止過(guò)壓，并將上、下層分段位置錯(cuò)開(kāi)約1m。采用進(jìn)退錯(cuò)距法進(jìn)行碾壓，碾壓遍數(shù)根據(jù)砂礫料回填試驗(yàn)暫定8遍，如現(xiàn)場(chǎng)取樣需要增加或減少碾壓遍數(shù)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整。碾壓時(shí)，控制碾壓設(shè)備行走速度及碾壓遍數(shù)，根據(jù)碾壓試驗(yàn)確定碾壓遍數(shù)，碾壓設(shè)備的工作質(zhì)量、頻率、振幅要及時(shí)標(biāo)定，確保其始終保持良好的性能和狀態(tài)投入運(yùn)行。其中前0+000~前0+052斜坡段采用液壓打夯機(jī)進(jìn)行夯實(shí)，夯實(shí)6遍，如現(xiàn)場(chǎng)取樣需要增加遍數(shù)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整。每填一層按規(guī)定的施工壓實(shí)參數(shù)施工完畢后，經(jīng)檢查合格后方可繼續(xù)鋪填。
10.4施工要求
(1)按規(guī)定清除所有填筑基礎(chǔ)面或接觸面的草皮、樹(shù)根、雜物、垃圾等。
(2)按照結(jié)構(gòu)物的尺寸外擴(kuò)2m范圍和要求的壓實(shí)度進(jìn)行回填壓實(shí);各部位的填筑按大于設(shè)計(jì)斷面2m進(jìn)行，保證填筑體的有效設(shè)計(jì)尺寸范圍內(nèi)的壓實(shí)度和厚度，建基面凹凸不平時(shí)，填筑體從低處開(kāi)始填筑。碾壓試驗(yàn)報(bào)告經(jīng)監(jiān)理人批準(zhǔn)后實(shí)施，嚴(yán)格按照碾壓試驗(yàn)報(bào)告所選定的參數(shù)進(jìn)行填筑碾壓施工。每一填筑層按規(guī)定參數(shù)施工完畢后，并經(jīng)監(jiān)理人檢查合格后才能繼續(xù)鋪筑下一層。
(3)采用分層攤鋪、分層碾壓的方式壓實(shí)，填筑體要留有適當(dāng)?shù)南髌掠嗔�，壓�?shí)后相對(duì)密度滿足砂礫料回填設(shè)計(jì)要求。
(4)采用機(jī)械碾壓，碾壓前要及時(shí)平料，力求鋪料均勻、平整、特別要防止欠壓、漏壓。鋪料與碾壓工序宜連續(xù)進(jìn)行。
(5)各種填筑料在碾壓后根據(jù)設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定進(jìn)行取樣檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果報(bào)監(jiān)理人復(fù)核。
(6)由于氣候、施工等原因停工的回填工作面要加以保護(hù)，復(fù)工時(shí)必須仔細(xì)清理，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，繼續(xù)回填，并作記錄備查。
11 結(jié)論
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工結(jié)果，采用水泥改性砂礫料代替水穩(wěn)層施工，既滿足設(shè)計(jì)要求，又節(jié)省了工期和減小投資。合理利用施工資源為后續(xù)類(lèi)似工程施工提供了很高的參考價(jià)值。
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