高土石壩天然礫石土料制備工藝研究

高土石壩天然礫石土料制備工藝研究 3 3 3 4 4 5 56.1料場(chǎng)復(fù)查與分區(qū)研究 5 壩對(duì)心墻土料料等填筑料的需求量很大，大體積開(kāi)采土料要面臨的問(wèn)題有:料源因此如何進(jìn)行相應(yīng)的施工組織規(guī)劃在土石壩本課題依托長(zhǎng)河壩水電站項(xiàng)目礫石土心墻料開(kāi)采制備過(guò)程，從料源開(kāi)采起天然礫石土心墻料制備提供參考，具有重要料主要屬冰積堆積含碎礫石土。地形坡度一般20°~30°,分布高程2015m~含碎礫石土層。碎礫石成份以灰?guī)r、大理巖、片巖以及石英為主，多呈棱和小于5%的試驗(yàn)值，其天然含水量統(tǒng)計(jì)平均值為10.2%，孔隙比0.45，塑性指壞坡降if>10.59，破壞類型為流土，其滲透系數(shù)K=8.67×10-7cm/s～1.05×用于心墻防滲料的礫石土，其粒徑、其顆粒級(jí)配應(yīng)符合下列規(guī)定：①填筑料最本課題依托長(zhǎng)河壩水電站項(xiàng)目礫石土心墻料開(kāi)采制備過(guò)程，從料源開(kāi)采起度，將篩條通條布置，不再分節(jié)設(shè)臺(tái)階，減2.以P5含量作為級(jí)配控制指標(biāo)，對(duì)偏粗、偏細(xì)料采用固定比例1、料源分布差別大，粗細(xì)料、合格料、無(wú)用料分布區(qū)域交叉混2、采區(qū)內(nèi)多為偏粗偏細(xì)料，合格料含量較低，且整個(gè)料區(qū)內(nèi)普遍存在直徑>150mm的超徑石；3、采區(qū)土料含水率高低不一，且含水率受外部影響浮動(dòng)較大，需要進(jìn)行動(dòng) 成立研究小組，制定研究思路! 制定勘測(cè)計(jì)劃并進(jìn)行料場(chǎng)勘測(cè)，形成勘測(cè)報(bào)告 根據(jù)勘測(cè)報(bào)告進(jìn)行土石方平衡和料場(chǎng)分區(qū)開(kāi)采規(guī)劃研究天然礫石土料超徑石（直徑大于150mm）剔除工藝 以P5指標(biāo)為主要參數(shù)研究土料摻配工藝分析土料含水分布及變化情況并進(jìn)行跳含水工藝研究! 通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證研究成果可靠性!完成總結(jié)報(bào)告6.1料場(chǎng)復(fù)查與分區(qū)研究6.1.1.1復(fù)查的內(nèi)容種土料的使用要求，為確定開(kāi)采方法、程序提供（1）覆蓋層或剝離層厚度、有效層開(kāi)采厚度、料層的地質(zhì)變化情況及夾層（4）根據(jù)土料場(chǎng)的施工場(chǎng)面、地下水位、地質(zhì)情況、施工方法及施工機(jī)械（5）對(duì)湯壩料場(chǎng)土料進(jìn)行室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，核實(shí)壩料的物理力學(xué)性質(zhì)及壓6.1.1.2復(fù)查的要求1.重點(diǎn)復(fù)查有用層天然含水率及其隨季節(jié)的變化情況、顆粒組現(xiàn)場(chǎng)取樣由試驗(yàn)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣，天然含水率及顆粒分析試驗(yàn)按照每米深度、時(shí)間等標(biāo)識(shí)（測(cè)定含水率每次取樣2kg～3kg顆粒分析用編織袋取織袋取樣，注明坑號(hào)、深度、時(shí)間等標(biāo)識(shí)（每次取樣500kg～1000kg每天對(duì)料場(chǎng)復(fù)查采用開(kāi)挖探坑的方式進(jìn)行，探坑間距呈50～100m方格網(wǎng)布置，探坑尺寸為1.5m×2m，坑深度按最大15m控制（局部有用料未揭穿加深3m~5m）。探坑采用人工開(kāi)挖，在確定好坑號(hào)及開(kāi)挖范圍后人工用鐵鏟開(kāi)挖，遇到石塊、灰?guī)r等雜物難挖時(shí)，用鋤頭刨挖。挖到1.5m～2m時(shí)，在井口處搭設(shè)滑輪組，人工手搖絞車出渣。探坑開(kāi)挖過(guò)程中每1m進(jìn)行取樣，主要試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目為顆粒級(jí)配、含水率。表6.1-1勘探井?dāng)?shù)目統(tǒng)計(jì)次數(shù)探坑個(gè)數(shù)勘測(cè)米數(shù)招標(biāo)階段69第一次第二次546第三次699.5第四次第五次463.25第六次282.252015年5月累計(jì)212料場(chǎng)復(fù)勘與開(kāi)采分區(qū)是一個(gè)相互關(guān)聯(lián)、動(dòng)態(tài)調(diào)整的過(guò)程，鑒于征地范圍及料場(chǎng)開(kāi)口線變動(dòng)，土石方平衡需要進(jìn)行定期校核，其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)便是定期進(jìn)行料場(chǎng)復(fù)查，同時(shí)，考慮到天然礫石土料本身級(jí)配的不均與分布特點(diǎn)，課題組在課題研究期間，累計(jì)進(jìn)行了6次料場(chǎng)復(fù)查，結(jié)合招標(biāo)階段設(shè)計(jì)提供的勘測(cè)資料，整個(gè)湯壩土料場(chǎng)共布設(shè)勘探井達(dá)212個(gè)，最終采區(qū)面積86.13萬(wàn)平方，故整個(gè)土料場(chǎng)勘探井布設(shè)平均密度達(dá)到4000㎡/個(gè)。將復(fù)查成果統(tǒng)計(jì)并與設(shè)計(jì)勘查的各技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行列表對(duì)比，見(jiàn)表6.1-2。表6.1-2復(fù)查成果與設(shè)計(jì)、招標(biāo)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)勘查本次復(fù)查地下水位埋深（m）一般大于15m，局部13.5m一般大于6m耕植土(剝離層)厚（m）0.2～2.2m，平均厚0.8m0.3～3.0m，平均厚1.2m夾層（m）局部地方存在，方量4.1萬(wàn)m3局部地方存在夾層，方量4.58萬(wàn)m3有用層厚（m）一般7～16m，最小為2.6m，最大達(dá)20.2m，平均厚10.7m1.1～18.78m，平均厚度為10.82m技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)勘查本次復(fù)查超徑含量＞150mm（%）1.05%（前期統(tǒng)計(jì)為200mm)整個(gè)料場(chǎng)平均為3.3%，超徑集中分布范圍內(nèi)為9.5%。土料天然密度（g/cm3)2.062.07干密度（g/cm3)天然含水量平均值（%）9.8塑性指數(shù)9%～15%粘粒含量（%）4.0%～18.0%，平均值9.86%平均值10.3%小于5mm顆粒含量（%）35.0%～74.0%,平均值53.17%9.9～92.8%，平均值50.9%小于0.075mm顆粒含量（%）19.0%～45.0%,平均值28.6%7.9%～69.4%,平均值30.4%不均勻系數(shù)2000曲率系數(shù)0.20.04復(fù)查成果與設(shè)計(jì)勘查成果基本一致。復(fù)查成果統(tǒng)計(jì)與設(shè)計(jì)技術(shù)要求的各指標(biāo)進(jìn)行列表對(duì)比，見(jiàn)表6.1-3。表6.1-3復(fù)查成果與設(shè)計(jì)技術(shù)要求指標(biāo)對(duì)比技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)技術(shù)要求本次復(fù)查超徑含量＞150mm（%）技術(shù)條款要求最大粒徑不大于150mm整個(gè)料場(chǎng)3.3%，超徑料分布范圍天然含水量平均值（%）技術(shù)條款要求全料填筑含水率應(yīng)為w0-1%≤w≤w0+3%平均9.8%，w0=7.0～7.6，平均含水量滿足w0-1%≤w≤w0+3%塑性指數(shù)技術(shù)條款要求宜大于8，小于159%～15%粘粒含量（%）技術(shù)條款要求應(yīng)大于5%1.6%～26.3%，平均值10.3%大于5mm顆粒含量（%）技術(shù)條款要求粒徑大于5mm的顆粒含量不超過(guò)50%、不低于30%7.2～90.1%,平均值49.1%技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)技術(shù)要求本次復(fù)查小于0.075mm顆粒含量應(yīng)大于15%7.9%～69.4%,平均值30.4%有機(jī)質(zhì)含量（%）0.24%易溶鹽含量（%）0.58%湯壩土料場(chǎng)料源質(zhì)量分區(qū)見(jiàn)圖6.1-1。圖6.1-1料源質(zhì)量分區(qū)圖整個(gè)料場(chǎng)的超徑料平均為3.3%，超徑呈集中分布，在超徑集中分布區(qū)域超徑平均含量在9.5%。超徑料上壩填筑前均需經(jīng)過(guò)過(guò)篩處理，處理完成后經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)合格后上壩填筑。在設(shè)計(jì)提供的勘查平面布置基礎(chǔ)上結(jié)合土石壩施工規(guī)范中對(duì)料場(chǎng)復(fù)查的要探坑采用人工開(kāi)挖。在確定好坑號(hào)及開(kāi)挖范圍后人工用鐵鏟開(kāi)挖，遇到石在淺坑時(shí)，人工直接開(kāi)挖取樣。深坑時(shí)，利用三腳架采取人工用滑輪組向上提升開(kāi)挖料。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，單次提升重量約為50kg，因此采取用不低于4根8#標(biāo)準(zhǔn)的鐵絲進(jìn)行提升。孔口防護(hù)：妥善制定施工安全措施，在危險(xiǎn)地圖6.1-2湯壩土料場(chǎng)分區(qū)示意圖根據(jù)料場(chǎng)料源分布，為滿足心墻礫石土填筑需求，在料場(chǎng)Ⅱ區(qū)設(shè)置臨時(shí)開(kāi)2013年初，由于湯壩土料場(chǎng)礫石土料超徑石永久篩分系統(tǒng)正在籌備、調(diào)研階段，為了使永久篩分系統(tǒng)建成前大壩心墻礫石土料超徑石得到有效控制，進(jìn)行了臨時(shí)篩分設(shè)備的制作（單坡條篩）及運(yùn)行。根據(jù)礫石土料最大粒徑要求，單坡條篩間距設(shè)計(jì)制作為150mm。為適應(yīng)篩分源料的變化，單坡條篩篩面設(shè)計(jì)為角度可調(diào)式。單坡條篩結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖6.2-1。 圖6.2-1單坡條篩結(jié)構(gòu)圖為確保礫石土料篩分質(zhì)量，提高篩分料利用率的同時(shí)減少篩余量，結(jié)合礫石土料料源情況，針對(duì)不同含水率的土料（由于該時(shí)段粗、細(xì)料上壩填筑情況未能明確，未進(jìn)行粗、細(xì)料的篩分，同時(shí)采區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)含水偏低的合格土料）進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)篩分試驗(yàn)，并確定了適應(yīng)不同土料的篩分角度，試驗(yàn)成果如表6.2-1；表6.2-1土料篩分現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況名稱過(guò)篩總量（m)篩條下合格料總量（m）篩條尾部合格料總量（m）篩條外成團(tuán)料總量（m）篩條外超徑石總量（m）合格料含水偏大3合格料含水偏大篩面40°95合格料含水合格2合格料含水合格篩面40°2圖6.2-2單坡條篩篩分效果圖單坡條篩篩面角度為35°,篩分廢品率較低約6.25%，篩分效果較為理但后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：高強(qiáng)度連續(xù)篩分過(guò)程中單坡條篩易于變形，需頻繁維修，效率低，很難適應(yīng)高強(qiáng)度的篩分生產(chǎn)需求。按照水電總院的評(píng)審意見(jiàn)，礫石土中150mm超徑料采取全部過(guò)篩剔除。先用簡(jiǎn)易條篩做了篩分試驗(yàn)，簡(jiǎn)易條篩篩除超徑石,由于依靠重力自然分選,土料篩分成品率低,本工程土料使用涉及用地和土料質(zhì)量要求等特點(diǎn),必須把提高土料成品率作為生產(chǎn)設(shè)計(jì)與施工管理的重點(diǎn)。因此提出了動(dòng)力篩的方案,動(dòng)力篩可以最大限度提高成品率。參照國(guó)內(nèi)外類似工程，土料過(guò)篩處理的工程實(shí)例少，有用振動(dòng)篩的工程，但振動(dòng)篩對(duì)原料粒徑要求不能太大（不宜超過(guò)300mm），否則容易損壞設(shè)備。本工程土料場(chǎng)中超徑石最大粒徑達(dá)700mm左右，如果一次性剔除150mm超徑，振動(dòng)篩不適用，因此考慮選用振動(dòng)給料機(jī)（棒條篩），對(duì)此選購(gòu)一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行選擇試驗(yàn)。1、超徑石剔除方案及試驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)試驗(yàn)，驗(yàn)證利用振動(dòng)給料機(jī)篩土的可行性。其主要目的如下：檢驗(yàn)設(shè)備對(duì)土料的適用程度；驗(yàn)證設(shè)備的產(chǎn)能；驗(yàn)證篩分后土料的廢品率；檢驗(yàn)土料過(guò)篩后的含水率變化情況；檢驗(yàn)土料過(guò)篩后的級(jí)配變化情況；驗(yàn)證一臺(tái)給料機(jī)工作時(shí)的施工設(shè)備配套工況；驗(yàn)證受料結(jié)構(gòu)的合理性。通過(guò)試驗(yàn)，得出設(shè)備選型的結(jié)論，提出下步工作意見(jiàn)，提出對(duì)設(shè)備及系統(tǒng)的改進(jìn)建議，進(jìn)一步為確定固定土料篩分系統(tǒng)的工藝流程與系統(tǒng)布置提供依據(jù)。2、試驗(yàn)設(shè)備選擇及安裝通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)幾個(gè)振動(dòng)給料機(jī)生產(chǎn)廠家的咨詢與比對(duì)，既考慮設(shè)備的可靠性，又考慮供貨周期等因素，最后選擇洛陽(yáng)大華重型機(jī)械有限公司生產(chǎn)的ZSW2160型振動(dòng)給料機(jī)（1臺(tái)）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)篩土試驗(yàn)，設(shè)備技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表6.2-2。表6.2-2試驗(yàn)篩技術(shù)參數(shù)表1型號(hào)規(guī)格mmZSW2100×60002最大入料粒度mm3通過(guò)量600t/h（注：石料，篩面量）4振動(dòng)頻率500～850r/mim5電機(jī)型號(hào)YVF2-225M-445KW6安裝傾角7振幅6～10mm8外形尺寸6442×3573×31599重量14791kg變頻器頻率30～45HZ含水量＜10%結(jié)合振動(dòng)給料機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸及現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地情況，進(jìn)行了試驗(yàn)篩的安裝。3、現(xiàn)場(chǎng)篩分試驗(yàn)篩分設(shè)備安裝完成后，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)篩分試驗(yàn)，篩分試驗(yàn)過(guò)程見(jiàn)表6.2-3。表6.2-3歷次篩土試驗(yàn)情況篩分篩原料配套設(shè)備存在料別123板4567板8現(xiàn)場(chǎng)篩分情況見(jiàn)圖6.2-3。圖6.2-3現(xiàn)場(chǎng)篩分情況4、取樣檢測(cè)情況分析取樣的目的是找出土料過(guò)篩前后的級(jí)配變化情況、含水率變化情況、測(cè)定試驗(yàn)篩分土料的超徑石含量及廢品率等指標(biāo)。檢測(cè)項(xiàng)目包括偏細(xì)料、偏粗料及合格料原料級(jí)配和含水率，篩后各原料級(jí)配及含水率，篩余料比例。篩余料中有用料含量（廢品率）。（1）合格料篩分試驗(yàn)檢測(cè)篩分前后檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6.2-4。表6.2-4合格料篩分前后檢測(cè)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)檢測(cè)指標(biāo)最大粒徑（mm）P5含量含水率粉粒含量（%）粘粒含量（%）篩分前143.69.324.7240.79.726.1篩分后134.431.129030.2篩分前后顆粒級(jí)配曲線圖見(jiàn)圖6.2-4。圖6.2-4合格料篩分前后顆粒級(jí)配曲線圖上述試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明；合格料篩分完成后，最大粒徑得到了有效控制。篩分后試驗(yàn)檢測(cè)無(wú)超徑石。P5含量較篩前減小，粘粒及粉粒含量較篩前增大，均符合土料剔除超徑后的級(jí)配變化規(guī)律。全料含水較篩前略有增大，符合變化規(guī)律。（2）偏粗料篩分試驗(yàn)篩分前后檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6.2-5。表6.2-5粗料篩分前后檢測(cè)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)檢測(cè)指標(biāo)最大粒徑（mm）P5含量含水率粉粒含量粘粒含量篩分前159.17.6262.57.38.9篩分后152.08.820.5252.78.6篩分前后顆粒級(jí)配曲線圖見(jiàn)圖6.2-5。圖6.2-5粗料篩分前后顆粒級(jí)配曲線圖上述試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明；偏粗料篩分完成后，最大粒徑得到了有效控制。篩分后試驗(yàn)檢測(cè)無(wú)超徑石。P5含量較篩前減小，粘粒及粉粒含量較篩前增大，均符合土料剔除超徑后的級(jí)配變化規(guī)律。全料含水較篩前略有增大，符合變化規(guī)律。（3）偏細(xì)料篩分試驗(yàn)篩分前后檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6.2-6。表6.2-6細(xì)料篩分前后檢測(cè)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)測(cè)指標(biāo)最大粒徑（mm）P5含量含水率粉粒含量粘粒含量篩分前19421.842.428622.3篩分后120.244.422.228920.544.822.5圖6.2-6細(xì)料篩分前后顆粒級(jí)配曲線圖上述試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明；偏細(xì)料篩分完成后，最大粒徑得到了有效控制。篩分后試驗(yàn)檢測(cè)無(wú)超徑石。P5含量較篩前減小，粘粒及粉粒含量較篩前增大，均符合土料剔除超徑后的級(jí)配變化規(guī)律。全料含水較篩前略有增大，符合變化規(guī)律。（4）超徑石統(tǒng)計(jì)各類土料篩分完成后試驗(yàn)檢測(cè)人員對(duì)篩余量、篩余量中有用料含量及超徑含量進(jìn)行了試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)。其統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表6.2-7；表6.2-7土料篩分情況統(tǒng)計(jì)表料物類別名稱篩分車數(shù)篩分總量（kg）篩余料總量篩余料有用料含量(廢品率）篩余料超徑石含量質(zhì)量（kg)質(zhì)量（kg)質(zhì)量（kg)偏粗料29600026652.780.1924792.59偏細(xì)料2816004230.520.014130.51合格料2888002.223470.4從上表可以看出，振動(dòng)給料機(jī)對(duì)不同性質(zhì)礫石土料篩分時(shí)，篩余料中有用料含量均很少，與簡(jiǎn)易條篩對(duì)比起到了提高土料利用率的效果。5、設(shè)備試驗(yàn)產(chǎn)能通過(guò)多次篩分測(cè)試，在正常情況下，篩料速度平均每車4分鐘，平均每23(m3)×1.8(t/m3)÷4(分)×60(分)＝621(t/h)但由于堵料或車輛不連續(xù)等因素的影響，給料機(jī)存在空轉(zhuǎn)時(shí)間。對(duì)于含水率適中不堵料時(shí)，篩分速度平均13車/h左右，一般工況下的設(shè)備試驗(yàn)產(chǎn)能（原料）：13(車/h)×23(m3/車)×1.8(t/m3)＝538(t/h)6、配套設(shè)備），2輛（運(yùn)距增加時(shí)車輛相應(yīng)增加）；篩下出料設(shè)備需要2臺(tái)3m3裝載機(jī)（裝載機(jī)不停歇運(yùn)行基本滿足篩料速度，考慮長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行工況下的不確定間歇因素，應(yīng)考慮備用設(shè)備）。7、試驗(yàn)中存在的問(wèn)題及原因分析振動(dòng)給料機(jī)在篩料試驗(yàn)過(guò)程中，廠家維修人員及設(shè)計(jì)人員先后到現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證了試驗(yàn)過(guò)程，并一起討論和分析了試驗(yàn)中存在的問(wèn)題與原因，以及相應(yīng)的改進(jìn)措施。（1）受料系統(tǒng)的問(wèn)題及原因分析存在問(wèn)題：試驗(yàn)中受料系統(tǒng)存在易堵料、粘斗及供料不連續(xù)的問(wèn)題。原因分析：①料斗容量偏小。②受料斗形狀為溜槽式，且坡度較緩（1:1不適合土料篩分。③受料平臺(tái)設(shè)計(jì)寬度及相應(yīng)的受料斗上口寬度僅滿足單車卸料，不能滿足連續(xù)供料要求。④當(dāng)土料中含水量及粘粒含量偏大時(shí)，易出現(xiàn)粘板及堵料現(xiàn)象，依靠人工進(jìn)行清板疏料消耗時(shí)間較長(zhǎng)，降低振動(dòng)給料機(jī)工作效率。（2）設(shè)備存在問(wèn)題及原因分析試驗(yàn)中暴露出的設(shè)備問(wèn)題包括：①篩板偏長(zhǎng)，篩條偏短。②篩條卡大石。原因分析：①試驗(yàn)用給料機(jī)是廠家購(gòu)買的成品設(shè)備，該設(shè)備的設(shè)計(jì)功能是砂石系統(tǒng)粗碎車間給料，以最大限度滿足篩面流量。而該設(shè)備用于土料篩分時(shí)，其功能相當(dāng)于篩分機(jī)，篩下流量越大越滿足要求。因此，給料機(jī)用于篩土?xí)r就顯得篩板長(zhǎng)、篩條短。②設(shè)備篩條分為兩級(jí)構(gòu)成，分節(jié)處有臺(tái)階，該部位易卡石。改進(jìn)措施通過(guò)對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)暴露出問(wèn)題的分析，下一步在固定規(guī)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)采取有效的改進(jìn)措施：將受料斗改為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，形式調(diào)整為箱型結(jié)構(gòu)，漏斗式下料。受料斗容量滿足連續(xù)供料要求，具有一定調(diào)節(jié)容量，同一受料斗上口尺寸滿足兩車同時(shí)卸料。（3）對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進(jìn)經(jīng)與廠家設(shè)計(jì)人員充分溝通，為滿足土料篩分需要，廠家同意對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)；①增大篩面傾角，最大調(diào)整為10°;②增加篩條長(zhǎng)度，縮短篩板長(zhǎng)度；③將篩條調(diào)整為通條布置，不再分節(jié)設(shè)臺(tái)階，同時(shí)減小篩條間的平面夾8、試驗(yàn)結(jié)論ZSW2160型振動(dòng)給料機(jī)用于礫石土超徑剔除滿足功能要求，設(shè)備選型合理，對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)后將更有利于提高產(chǎn)能。土料過(guò)篩后最大粒徑能得到有效控制，無(wú)超徑（＞150mm)料。土料過(guò)篩前后的P5含量、含水率、粘粒含量對(duì)比符合變化規(guī)律。各類性質(zhì)土料篩分后廢品率小于1%，達(dá)到提高土料利用率的效果。9、固定篩分系統(tǒng)產(chǎn)能及設(shè)備數(shù)量核算（1）計(jì)算指標(biāo)填筑強(qiáng)度：按提前一年發(fā)電工期，礫石土高峰期填筑強(qiáng)度取21萬(wàn)m3/月（壓實(shí)后）；填筑干密度：根據(jù)土料填筑技術(shù)要求取2.14g/cm3；土料設(shè)計(jì)含水率：取10%；施工不均衡系數(shù)：取1.3；平均月工作時(shí)間：25天*14小時(shí)/天=350小時(shí)；土料成品率(考慮過(guò)篩、堆存、運(yùn)輸?shù)葥p耗）:85%。（2）系統(tǒng)產(chǎn)能成品產(chǎn)能：210000*2.14（1+10%）*1.3/350=1836t/h，取2000t/h；過(guò)篩產(chǎn)能：2000/85%=2353t/h，取2500t/h。（3）設(shè)備數(shù)量通過(guò)試驗(yàn)，給料機(jī)在一般工況下的過(guò)篩產(chǎn)能為538t/h，則系統(tǒng)設(shè)備臺(tái)數(shù)另外通過(guò)廠家對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)后，預(yù)計(jì)其產(chǎn)能將提高15%左右,系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間除雨天影響外可延長(zhǎng)，通過(guò)延長(zhǎng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間可提高系統(tǒng)產(chǎn)能。通過(guò)以上措施提高的產(chǎn)能作為備用考慮，以滿足系統(tǒng)不均衡生產(chǎn)的需要。結(jié)合試驗(yàn)篩的試驗(yàn)成果及相關(guān)建議，為確保大壩高峰填筑過(guò)程中土料篩分強(qiáng)度得到保障，進(jìn)行了永久篩分系統(tǒng)的建設(shè)，根據(jù)設(shè)備產(chǎn)能及心墻土料上壩強(qiáng)度，篩分系統(tǒng)內(nèi)篩分設(shè)備布置為5臺(tái)。1、篩分系統(tǒng)平面布置要求⑴系統(tǒng)場(chǎng)地位置應(yīng)盡量靠近料場(chǎng)，避免繞運(yùn)，防止超徑料長(zhǎng)距離運(yùn)輸，有利降低費(fèi)用。⑵系統(tǒng)布置方便交通流線組織，形成循環(huán)線路，進(jìn)料與出料線路不重合，有利避免干擾。⑶場(chǎng)地面積應(yīng)滿足5套篩分樓布置及同時(shí)運(yùn)行時(shí)容納全部進(jìn)料車輛與出料車輛裝車的要求；還要有一定的成品料中轉(zhuǎn)儲(chǔ)存場(chǎng)地；滿足超徑廢料永久堆存要求。⑷根據(jù)超徑剔除工藝，系統(tǒng)按受料、過(guò)篩、出料、堆存（有用料中轉(zhuǎn)堆存及超徑廢料堆存）幾道工序臺(tái)階式布置。場(chǎng)地地形宜有利于系統(tǒng)的臺(tái)階式布置，減小挖填工程量。⑸建設(shè)場(chǎng)地高程須滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)。2、場(chǎng)地選擇與布置本工程將篩分系統(tǒng)選擇在湯壩土料場(chǎng)山下靠近河邊倚山布置，一方面可充分利用河灘地作為堆場(chǎng)，另一方面可利用靠近河灘的緩坡地形布置受料平臺(tái)與出料平臺(tái)。另外，開(kāi)采區(qū)至系統(tǒng)受料平臺(tái)的道路順山布置，且可分別從上、下游布置通向受料平臺(tái)的道路，而過(guò)篩后的出料道路順河灘布置，交通流線既順暢又不干擾。系統(tǒng)總占地面積約5.5萬(wàn)m2,其中受料平臺(tái)與篩分平臺(tái)各占6500m2,有由于湯壩河溝沒(méi)有水文資料，通過(guò)調(diào)查歷史洪水位及溝內(nèi)已有建筑物確定系統(tǒng)場(chǎng)地的防洪高程。本系統(tǒng)受洪水威脅的是堆存場(chǎng)，利用場(chǎng)坪開(kāi)挖的無(wú)用料回填墊高達(dá)到防洪要求。系統(tǒng)平面布置見(jiàn)圖6.2-7。圖6.2-7系統(tǒng)平面布置圖3、篩分樓平面布置剔除設(shè)備的篩下有用土料采用裝機(jī)倒出，根據(jù)試驗(yàn)測(cè)算，一臺(tái)棒條篩至少需要兩臺(tái)裝載機(jī)同時(shí)倒料才能滿足要求。結(jié)合地形條件，5座篩分樓呈一字形布置，篩分樓之間凈距須滿足兩臺(tái)裝載機(jī)同時(shí)作業(yè)。篩分平臺(tái)寬度還應(yīng)滿足5座篩分樓同時(shí)裝車的要求。見(jiàn)圖6.2-8。圖6.2-8篩分樓平面布置圖4、篩分樓結(jié)構(gòu)篩分樓的高度決定受料平臺(tái)與篩分平臺(tái)高差（篩分平臺(tái)即出料平臺(tái)包括受料層（即受料斗深度）、設(shè)備層（棒條篩安裝層）、出料層（裝載機(jī)出料裝車）。篩分樓結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土箱板式整體結(jié)構(gòu)，板墻厚度、配筋量、混凝土標(biāo)號(hào)等經(jīng)計(jì)算須滿足最不利運(yùn)行工況下的強(qiáng)度與穩(wěn)定要求，同時(shí)，樓體還要作為擋土墻功能驗(yàn)算其穩(wěn)定性。受料斗滿足2輛車同時(shí)卸料，死容積不低于100m3,活容積不低于50m設(shè)備層高度除能滿足布置設(shè)備外，還須滿足設(shè)備更換、檢修等操作空間要求。出料層高度滿足裝載機(jī)出料空間要求。另外，在受料層布置挖機(jī)平臺(tái)，考慮當(dāng)下料口堵塞時(shí)采用挖掘機(jī)扒料疏篩分樓立面結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6.2-9。圖6.2-9篩分樓立面結(jié)構(gòu)圖建成投入運(yùn)行的篩分樓效果見(jiàn)圖6.2-10。圖6.2-10建成投入運(yùn)行的篩分樓效果圖5、篩分系統(tǒng)運(yùn)行篩分系統(tǒng)建成后進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)礫石土料篩分工作，其中兩臺(tái)篩分設(shè)備用于合格料篩分、一臺(tái)篩分設(shè)備用于粗料篩分、一臺(tái)篩分設(shè)備用于細(xì)料篩分、一臺(tái)篩分設(shè)備進(jìn)行備用?，F(xiàn)場(chǎng)篩分情況及篩分效果見(jiàn)圖6.2-11、6.2-12。圖6.2-11現(xiàn)場(chǎng)篩分情況圖6.2-12現(xiàn)場(chǎng)篩分效果（篩分后超徑石）1.本課題通過(guò)研究針對(duì)長(zhǎng)河壩工程湯壩料場(chǎng)土料超徑石含量多且分布不均勻的特點(diǎn)制定了切實(shí)可行的制備工藝。2.通過(guò)相關(guān)工藝試驗(yàn)提出了滿足土料超徑石剔除強(qiáng)度及質(zhì)量要求的關(guān)鍵參數(shù)，具體如下：（1）為提高土料過(guò)篩能力，振動(dòng)篩篩面傾角由原來(lái)的5°調(diào)整為設(shè)備允（2）為進(jìn)一步提高土料利用率，增加土料透篩率，同時(shí)將篩面長(zhǎng)度由原來(lái)的3000mm調(diào)整為3540mm；（3）為減少土料篩分過(guò)程中篩條出現(xiàn)卡石現(xiàn)象，將原來(lái)的兩級(jí)篩條改裝成為一級(jí)篩條，通長(zhǎng)布置在篩面上部。并將篩條夾角由原來(lái)的0.57°調(diào)整為目前的0.16°篩條上開(kāi)口由原來(lái)的120mm調(diào)在確保超徑石有效剔除的情況下提高了土料篩分效率，使篩面均勻下料。3.通過(guò)研究對(duì)常規(guī)超徑石剔除施工工藝與機(jī)械設(shè)備的剔除工藝進(jìn)行了創(chuàng)新與實(shí)用新型改進(jìn)，通過(guò)建立大粒徑土料篩分系統(tǒng)進(jìn)行土料超徑石的剔除，在一定程度上提高了土料制備的施工效率，保證了施工質(zhì)量。本子題研究過(guò)程中獲得國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng)，實(shí)用新型專利共計(jì)2項(xiàng)。土料經(jīng)篩分系統(tǒng)過(guò)篩處理后料源檢測(cè)及填筑碾壓后的現(xiàn)場(chǎng)試坑檢測(cè)成果表明：過(guò)篩后土料均無(wú)超徑石，料源可控，質(zhì)量滿足要求。產(chǎn)能分析：固定篩分系統(tǒng)建設(shè)完成后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)篩分統(tǒng)計(jì)，平均3.5min可循環(huán)一次（車）土料篩分，60/3.5*23*1.7=670t/h。固定篩分系統(tǒng)產(chǎn)能較臨時(shí)篩分系統(tǒng)產(chǎn)能(538t/h)得到了較大的提高。工藝流程：土料開(kāi)挖運(yùn)輸→篩分處理→堆存（料源檢測(cè)）→運(yùn)輸上壩（備目前礫石土料超徑石剔除工藝已在長(zhǎng)河壩水電站投入運(yùn)用，其制備出的土料已用于大壩心墻區(qū)填筑，填筑量約220余萬(wàn)m3。礫石土料源檢測(cè)407組，碾壓后檢測(cè)4549組，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。大壩填筑累計(jì)評(píng)定3742個(gè)單元，合格單元3742個(gè)，優(yōu)良單元3568個(gè)，優(yōu)良率大于90.0%，大壩填筑質(zhì)量良好。前期湯壩土料場(chǎng)復(fù)堪表明，料場(chǎng)料源質(zhì)量分布不均勻，存在合格料（50%≤P5≤30%)、偏粗（P5≥50%)及偏細(xì)(P5≤30%)料。為了提高土料的利用率，保證料源質(zhì)量，需對(duì)湯壩土料場(chǎng)的偏粗、偏細(xì)料進(jìn)行摻拌。本工程先后采用了土料常規(guī)摻拌工藝（平鋪立采）及機(jī)械摻拌工藝進(jìn)行了粗、細(xì)料的摻拌生結(jié)合料場(chǎng)復(fù)查情況、相關(guān)設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況，土料摻拌包含如下特點(diǎn)：1、改進(jìn)了常規(guī)的平鋪立采摻拌工藝，在互層鋪筑后，采用自主研發(fā)的土料快速摻拌斗，提高了摻拌效率與摻拌均勻性，有效減少了土料摻拌結(jié)果的波動(dòng)性；2、引進(jìn)了WBC機(jī)械摻配系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了摻配精度、均勻度與摻配效率，并且實(shí)現(xiàn)了土料摻配作業(yè)的連續(xù)性。1、工藝試驗(yàn)料場(chǎng)內(nèi)粗、細(xì)料各指標(biāo)變化幅度較大，若固定粗、細(xì)料鋪料厚度不能有效控制摻拌后土料質(zhì)量，需采用動(dòng)態(tài)控制摻拌比例的方法進(jìn)行土料摻拌。摻拌試驗(yàn)為固定粗料鋪料厚度，細(xì)料鋪料厚度根據(jù)粗、細(xì)料干密度及P5含量指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整當(dāng)層細(xì)料鋪料厚度。試驗(yàn)分為兩個(gè)區(qū)（固定粗料鋪料厚度0.5m和固定粗料鋪料厚度1.0m）進(jìn)行不同鋪料厚度、摻拌設(shè)備、摻拌遍數(shù)組合試驗(yàn)。⑴過(guò)篩剔超徑設(shè)計(jì)要求礫石土料最大粒徑為150mm，摻拌料需進(jìn)行過(guò)篩處理剔除超徑石(>150mm)后裝車運(yùn)至摻拌場(chǎng)。⑵鋪粗料摻拌料過(guò)篩處理后，分區(qū)按照擬定厚度（50cm及100cm)進(jìn)行第一層粗料鋪筑。⑶計(jì)算當(dāng)前層細(xì)料鋪筑厚度土料過(guò)篩處理后，試驗(yàn)檢測(cè)人員對(duì)摻拌料顆粒級(jí)配及干密度進(jìn)行檢測(cè)，確定第一層細(xì)料鋪料厚度。每鋪一層料均按照坡比為1:1.3向四周放坡，在滿足摻拌有效區(qū)鋪料厚度滿足設(shè)計(jì)鋪料厚度的情況下，同時(shí)使四周土料按照相應(yīng)比例進(jìn)行鋪筑。鋪料過(guò)程中測(cè)量人員對(duì)鋪料厚度及鋪料范圍進(jìn)行跟蹤控制。現(xiàn)場(chǎng)每鋪完一層摻拌料，均采用試坑法對(duì)摻拌料進(jìn)行顆粒級(jí)配及干密度檢測(cè)，以此對(duì)比摻拌前后土料級(jí)配變化情況，同時(shí)復(fù)核其鋪料厚度并計(jì)算下一層細(xì)料鋪料厚度，其計(jì)算公式如下；試中：H粗為摻拌料粗料鋪料厚度，兩個(gè)摻拌區(qū)分別按0.5m和1.0m進(jìn)行鋪料；H細(xì)為摻拌料細(xì)料鋪料厚度，按照上述公式進(jìn)行計(jì)算；P粗為摻拌料粗料P5含量加權(quán)平均值；P細(xì)為摻拌料細(xì)料P5含量加權(quán)平均值；ρ粗為摻拌料粗料干密度加權(quán)平均值；ρ細(xì)為摻拌料細(xì)料干密度加權(quán)平均值；P5為摻拌料摻拌后P5含量加權(quán)平均值，由于土料摻拌后P5含量有一定波動(dòng)，為了滿足土料摻拌后P5含量滿足設(shè)計(jì)要求，計(jì)算時(shí)按照P5中間值40%進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算原則為摻拌前后大于5mm礫石含量質(zhì)量相同進(jìn)行計(jì)算。鋪料完成后將每個(gè)鋪料區(qū)分為三個(gè)小區(qū)，分別采用正鏟、反鏟和裝載機(jī)進(jìn)行摻拌。摻拌次數(shù)為2～6次時(shí)試驗(yàn)檢測(cè)人員對(duì)摻拌料進(jìn)行取樣檢測(cè)。摻拌過(guò)程中，記錄不同摻拌設(shè)備的摻拌效率。2、試驗(yàn)成果（1）現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)情況兩個(gè)摻拌區(qū)在摻拌過(guò)程中，試驗(yàn)檢測(cè)人員對(duì)摻拌2～6遍時(shí)進(jìn)行了取樣檢測(cè)，并分析出兩個(gè)摻拌區(qū)在不同摻拌設(shè)備和摻拌遍數(shù)情況下顆粒級(jí)配變化情況。摻拌后土料平均顆粒級(jí)配見(jiàn)圖6.3-1；圖6.3-1摻拌后土料平均顆粒級(jí)配液壓正鏟在粗料攤鋪0.5m時(shí)，不同摻拌遍數(shù)下P5分布圖見(jiàn)圖6.3-2；兩種粗料鋪料厚度下相同拌遍數(shù)情況下P5分布圖見(jiàn)圖6.3-3。圖6.3-2液壓正鏟在粗料攤鋪0.5m時(shí)，不同摻拌遍數(shù)下P5分布圖圖6.3-3兩種粗料鋪料厚度下相同拌遍數(shù)情況下P5分布圖摻拌后試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明，土料摻拌過(guò)程中符合級(jí)配變化規(guī)律。采用動(dòng)態(tài)控制細(xì)料鋪料厚度方法，摻拌后各指標(biāo)與理論指標(biāo)差別不大。在同一設(shè)備相同摻拌遍數(shù)情況下，固定粗料鋪料厚度為0.5m時(shí)較固定粗料鋪料為1.0m級(jí)配指標(biāo)更均勻。固定粗料鋪料厚度為0.5m摻拌遍數(shù)為5～6遍時(shí)，各級(jí)配指標(biāo)趨于穩(wěn)定。固定粗料鋪料厚度為1.0m摻拌遍數(shù)為5～6遍時(shí)，各級(jí)配指標(biāo)變化幅度略偏大，但均滿足設(shè)計(jì)要求。正鏟和反鏟在摻拌過(guò)程中能將各層土料一次摻拌，由于裝載機(jī)最大工作高度為4m，摻拌過(guò)程中不能將上部土料進(jìn)行摻和。（2）摻拌試驗(yàn)成果在同一設(shè)備相同摻拌遍數(shù)情況下，固定粗料攤鋪厚度0.5m時(shí)，級(jí)配指標(biāo)更均勻。在摻拌遍數(shù)達(dá)到5-6遍時(shí)，摻拌土料的級(jí)配指標(biāo)趨于穩(wěn)定。正鏟和反鏟對(duì)摻拌土料均勻性能滿足設(shè)計(jì)要求，且均勻程度基本一致,摻拌產(chǎn)能接近153.6m3/h，因此正鏟及反鏟均可用于土料摻拌。通過(guò)摻拌工藝試驗(yàn)，在粗料厚度0.5m、摻配遍數(shù)5-6遍時(shí)，土料級(jí)配檢測(cè)指標(biāo)更均勻，平鋪立采的摻拌工藝可行。分層取樣復(fù)核確定動(dòng)態(tài)摻拌比的方法可行，能將摻拌料的P5含量完全控制在設(shè)計(jì)規(guī)定值范圍以內(nèi)。3、工藝調(diào)整及設(shè)備改進(jìn)前期將摻拌土料進(jìn)行了室內(nèi)擊實(shí)及現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)摻拌料與直接上壩料擊實(shí)干密度差異較大。分析原因?yàn)?lt;0.075mm的顆粒含量過(guò)高及相對(duì)0.075mm~2mm段顆粒含量過(guò)少。為解決摻拌土料擊實(shí)干密度偏低的問(wèn)題，同時(shí)結(jié)合料場(chǎng)粗、細(xì)料分布情況（采區(qū)內(nèi)粗料較細(xì)料儲(chǔ)量偏多）、前期摻拌試驗(yàn)成果（摻拌后土料P5含量波動(dòng)在±7以內(nèi)將摻拌后土料P5含量調(diào)整為43%，同時(shí)將摻拌遍數(shù)增加至6遍，摻拌設(shè)備確定為正鏟。為進(jìn)一步提高土料摻拌質(zhì)量，對(duì)摻拌設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)：（1）將正鏟鏟斗進(jìn)行了改裝，制作成快速摻拌的格柵斗；（2）結(jié)合礫石土料最大粒徑要求，格柵斗網(wǎng)格尺寸為30cm*40cm。格柵斗結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6.3-4。圖6.3-4格柵斗結(jié)構(gòu)圖4、工藝確定及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施根據(jù)前期系列摻拌試驗(yàn)成果及設(shè)計(jì)通知，湯壩土料場(chǎng)粗、細(xì)料摻拌按最優(yōu)P5=43%控制，湯壩土料場(chǎng)摻拌工藝如下：（1)固定摻拌料目標(biāo)值及粗料鋪料厚度，根據(jù)逐層粗、細(xì)料檢測(cè)情況計(jì)算對(duì)應(yīng)層次細(xì)料鋪料厚度。鋪料前對(duì)源料進(jìn)行顆粒級(jí)配及現(xiàn)場(chǎng)干密度檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果初擬粗、細(xì)料摻拌比例。鋪料過(guò)程中，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鋪料干密度、含水率及P5含量進(jìn)行試坑檢測(cè)，并進(jìn)行鋪料厚度復(fù)核及計(jì)算，其計(jì)算公式如下；土料鋪筑過(guò)程中，根據(jù)各層摻拌料料源含水率檢測(cè)情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)水作業(yè)，調(diào)水方式采用翻曬或?yàn)⑺囇a(bǔ)水的方式進(jìn)行。（2）鋪料厚度（固定粗料鋪料厚度0.5m)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，粗、細(xì)料摻拌采用平鋪立采的方式進(jìn)行。鋪料順序按照粗后續(xù)的原則進(jìn)行。鋪料高度以滿足摻拌機(jī)械施工方便快捷為原則。為利于降雨時(shí)表面積水排出，各鋪料層面略向外傾斜，坡度為1%~2%。（3）摻拌料含水調(diào)整根據(jù)前期粗、細(xì)料摻拌試驗(yàn)情況，粗、細(xì)料需經(jīng)過(guò)開(kāi)挖、運(yùn)輸、過(guò)篩、鋪筑、摻拌、倒運(yùn)、上壩等幾大重要工序，含水率將大量損失，故摻拌料調(diào)水主要為補(bǔ)水。補(bǔ)水方式如下：1）鋪筑過(guò)程中試驗(yàn)檢測(cè)人員對(duì)源料（粗料或細(xì)料）進(jìn)行含水率檢測(cè)，同時(shí)計(jì)算該摻拌層摻拌后合格料含水率，并以此計(jì)算調(diào)水量；2）考慮土料鋪筑過(guò)程中需經(jīng)過(guò)摻拌、倒運(yùn)、備存及上壩幾大重要工序，計(jì)算調(diào)水量時(shí)按照最優(yōu)含水率的+2~+3進(jìn)行計(jì)算；3）根據(jù)計(jì)算確定的調(diào)水量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)（各摻拌層數(shù)）調(diào)水施工，調(diào)水量采用灑水車接流量計(jì)進(jìn)行確定。（4）摻拌方式平鋪后的摻拌料由正鏟挖掘機(jī)進(jìn)行立采摻和，挖掘機(jī)斗舉空中將料自然拋落（為防止摻拌料骨料分離，舉斗高度離料堆高度不超過(guò)3.0m）。重復(fù)6次后經(jīng)料源檢測(cè)合格運(yùn)輸至壩面進(jìn)行填筑。見(jiàn)圖6.3-5。圖6.3-5加裝新型格柵斗的正鏟進(jìn)行土料摻拌考慮摻拌設(shè)備的有效工作高度，摻拌料鋪筑高度控制在5~7m，即總鋪筑層數(shù)不超過(guò)14層。（5）工藝流程根據(jù)前期系列摻拌試驗(yàn)，得出礫石土料摻拌工藝流程，見(jiàn)圖6.3-6?！龍D6.3-6粗、細(xì)料摻拌工藝流程圖平鋪立采的傳統(tǒng)摻拌工藝對(duì)摻拌場(chǎng)地需求量較大，規(guī)模摻拌過(guò)程中摻拌質(zhì)量不易得到保障。大壩心墻礫石土料填筑強(qiáng)度較高，對(duì)摻拌設(shè)備、輔助設(shè)備及相應(yīng)的施工作業(yè)人員需求量較多?？紤]上述因素，引進(jìn)了一套土料的自動(dòng)攪拌系統(tǒng)，以確保土料質(zhì)量及上壩強(qiáng)度。1、機(jī)械摻拌工藝試驗(yàn)為進(jìn)一步提高土料摻合的均勻程度，提高摻拌工作效率，提高摻拌的機(jī)械化控制程度，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)用于生產(chǎn)的穩(wěn)定土摻拌設(shè)備，提出采用WCB系列穩(wěn)定土摻拌設(shè)備，進(jìn)行本工程粗、細(xì)土料機(jī)械攪拌摻拌的新工藝，同時(shí)為適應(yīng)本工程土料特性（最大粒徑150mm，細(xì)料含水率偏高13%-17%，局部可達(dá)22%）經(jīng)與成都立拓機(jī)械制造有限公司聯(lián)系并經(jīng)技術(shù)人員實(shí)地考察后，立拓公司對(duì)攪拌設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，調(diào)整攪拌主軸及攪拌臂及葉片間隙等，并運(yùn)輸了一臺(tái)攪拌設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試運(yùn)行試驗(yàn)。（1）機(jī)械攪拌設(shè)備工作原理WCB系列穩(wěn)定土廠拌設(shè)備是立拓公司在綜合長(zhǎng)期的穩(wěn)定土攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝調(diào)試經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的穩(wěn)定土攪拌設(shè)備。主要用于修筑高等級(jí)公路、城市道路、機(jī)場(chǎng)、港口等工程的基層穩(wěn)定材料的拌和施工。具有攪拌穩(wěn)定土質(zhì)量高、配料精度高、操作方便、安裝拆卸簡(jiǎn)便、適用場(chǎng)地范圍廣等特點(diǎn)。由攪拌罐體、攪拌軸、攪拌臂、攪拌葉片、電機(jī)減速機(jī)、鏈輪聯(lián)軸器等組成。攪拌主機(jī)是整個(gè)攪拌設(shè)備的中心部件。采用無(wú)襯板雙臥軸的強(qiáng)制攪拌形式，其拌合動(dòng)作是通過(guò)雙水平軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作、拌合物在垂直面呈對(duì)向流動(dòng)、水平面呈旋渦流動(dòng)實(shí)現(xiàn)，在短時(shí)間即可得到勻質(zhì)攪拌物，攪拌臂的數(shù)量和排列位置的合理設(shè)計(jì)以達(dá)到最佳拌合效果，連續(xù)攪拌及出料，拌合均勻、生產(chǎn)效率高；獨(dú)特軸端密封結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單而有效，維修方便且成本低；電機(jī)通過(guò)鏈輪聯(lián)軸器－減速機(jī)－鏈輪聯(lián)軸器－同步齒輪，帶動(dòng)攪拌軸運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)扭矩大，抗過(guò)載能力強(qiáng)，檢修方便。（2）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，本次礫石土料機(jī)械攪拌摻拌試驗(yàn)場(chǎng)地選擇為上游壓重體EL1530.5，靠近上游堆石體護(hù)坡范圍。設(shè)備所需電源由300kw柴油發(fā)電機(jī)供給，現(xiàn)場(chǎng)配套完成相應(yīng)的電源輸出線路的安裝，安裝至設(shè)備自帶配電控制柜。1）試驗(yàn)料的開(kāi)挖及運(yùn)輸土料開(kāi)挖前首先進(jìn)行料原檢測(cè)，確定摻拌料取料部位，然后采用液壓反鏟裝20T自卸汽車運(yùn)至篩分系統(tǒng)分類過(guò)篩處理，剔除大于150mm礫石后方可運(yùn)輸至試驗(yàn)場(chǎng)地。運(yùn)輸采用20t自卸汽車運(yùn)輸至摻拌場(chǎng)。運(yùn)輸過(guò)程中采取彩條布對(duì)土料進(jìn)行保護(hù)，避免含水率變化或揚(yáng)塵。不同特性的土料應(yīng)分別進(jìn)行堆放，同時(shí)試驗(yàn)檢測(cè)人員對(duì)粗、細(xì)料進(jìn)行指標(biāo)檢測(cè)。開(kāi)采料應(yīng)具備典型粗、細(xì)料的特性：偏粗料為湯壩土料場(chǎng)P5含量約50%-65%的連續(xù)級(jí)配礫石土；偏細(xì)料為湯壩土料場(chǎng)P5含量小于30%的連續(xù)級(jí)配礫石土。同時(shí)根據(jù)一般土料特性，進(jìn)行了極值特性土料的摻拌試驗(yàn)。2）機(jī)械攪拌摻拌上料及試驗(yàn)方法初期試驗(yàn)攪拌設(shè)備未配套布置受料斗、運(yùn)輸皮帶等，結(jié)合目前設(shè)備現(xiàn)有進(jìn)料口及出料口尺寸，確定試驗(yàn)階段土料進(jìn)料采用壩面現(xiàn)有TB160c、TB175c小型反鏟進(jìn)行進(jìn)料口給料（料斗尺寸約75*75cm出料則采用裝載機(jī)（3m3）出料，根據(jù)攪拌出料強(qiáng)度進(jìn)行及時(shí)出料，避免出料口因料物堆積發(fā)生堵塞。試驗(yàn)過(guò)程反鏟上料強(qiáng)度應(yīng)盡量與指定摻拌比例匹配（暫定粗、細(xì)比例：6:4,），并盡量同時(shí)進(jìn)行給料，以充分模擬皮帶機(jī)給料效果。此后，課題組在長(zhǎng)河壩土料場(chǎng)完成WBC系列穩(wěn)定土攪拌系統(tǒng)建設(shè)，該系統(tǒng)包含受料斗、振動(dòng)給料器、原料運(yùn)輸皮帶、土料攪拌設(shè)備、成品料運(yùn)輸皮帶、控制室。系統(tǒng)可通過(guò)控制室內(nèi)電腦操作，控制各個(gè)受料斗下側(cè)震動(dòng)給料器震動(dòng)頻率，從而精確控制不同受料斗不同比例的出料量，極大的提高了機(jī)械摻配精度，并且實(shí)現(xiàn)了機(jī)械摻配的連續(xù)作業(yè)。見(jiàn)圖6.3-7、6.3-8、6.3-9圖6.3-7機(jī)械摻拌試驗(yàn)圖6.3-8機(jī)械摻拌試驗(yàn)圖6.3-8機(jī)械摻拌效果（3）試驗(yàn)成果試驗(yàn)過(guò)程觀測(cè)：試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)對(duì)機(jī)械攪拌摻拌的試驗(yàn)效果進(jìn)行目測(cè)觀測(cè)，粗、細(xì)料的摻拌試驗(yàn)過(guò)程中，上料采用TB160c、TB175c小型反鏟同時(shí)對(duì)攪拌主機(jī)給料,試驗(yàn)過(guò)程觀察出料口料物無(wú)明顯離析現(xiàn)象，出料均勻，無(wú)結(jié)塊。采用WBC穩(wěn)定土攪拌設(shè)備可以進(jìn)一步提高摻配的自動(dòng)化控制程度，土料中細(xì)料部分的摻拌均勻程度更加良好，且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。試驗(yàn)檢測(cè)：為了解摻拌過(guò)程中土料顆粒級(jí)配變化情況，分別對(duì)摻拌前后粗料、細(xì)料進(jìn)行了試驗(yàn)指標(biāo)檢測(cè)包括含水率及全料顆粒級(jí)配（P5、粉粒含量及粘粒含量）。機(jī)械摻拌后顆粒級(jí)配曲線圖見(jiàn)圖6.3-9。圖6.3-9機(jī)械摻拌后顆粒級(jí)配曲線圖機(jī)械摻拌成果統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表6.3-10。表6.3-10機(jī)械摻拌成果統(tǒng)計(jì)表名稱P5含量（%）含水率（%）小于0.075mmm含量（%）小于0.005mm含量（%）摻拌后44.98.739.5摻拌后40.78.442.4摻拌后42.39.040.6名稱P5含量（%）含水率（%）小于0.075mmm含量（%）小于0.005mm含量（%）摻拌后41.58.842.6摻拌后45.38.739.5由上述圖表可以看出，機(jī)械摻拌后土料較為均勻，各項(xiàng)指標(biāo)摻拌后波動(dòng)較小。機(jī)械摻拌有利于摻拌質(zhì)量的控制，可用于實(shí)際生產(chǎn)。湯壩土料場(chǎng)料源質(zhì)量分布不均勻，土料的天然含水率一般與最優(yōu)含水率均有不同程度差值，極少的處于允許范圍。結(jié)合前期湯壩土料場(chǎng)復(fù)勘成果、近期開(kāi)采過(guò)程中料源檢測(cè)情況及現(xiàn)階段新增探坑所確定含水率偏高土料范圍，表明現(xiàn)階段湯壩土料場(chǎng)內(nèi)70%土料含率水偏高。土料的含水率對(duì)壓實(shí)效果影響較大，必須將其含水率調(diào)整至最優(yōu)含水率左右，土料才能碾壓密實(shí)，從而保證獲得較高的壓實(shí)度和較好的防滲效果，因此土料含水率的調(diào)整是土石壩填筑的關(guān)鍵工序。湯壩土料場(chǎng)未發(fā)現(xiàn)含水率偏低土料，同時(shí)由于粗、細(xì)料的調(diào)水工藝在土料摻拌過(guò)程中進(jìn)行，調(diào)水工藝主要針對(duì)合格料的減水工藝進(jìn)行。1、礫石土料填筑含水率確定天然土料的最優(yōu)含水率與P5含量的關(guān)系需經(jīng)過(guò)系列的擊實(shí)試驗(yàn)求得，不同礫石含量的土料均對(duì)應(yīng)不同的最優(yōu)含水率，P5含量與最優(yōu)含水率的關(guān)系見(jiàn)下圖6.4.1-1。圖6.4.1-1P5含量與最優(yōu)含水率關(guān)系曲線圖礫石土料P5含量與含水率在上述情況下，通過(guò)系列碾壓試驗(yàn)?zāi)塬@得滿足設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度，同時(shí)獲得礫石土料的填筑含水率為ω0-1%≤ω≤ω0+2%，ω0為最優(yōu)含水率。2、礫石土料減水量的確定考慮土料調(diào)水完成后需經(jīng)過(guò)裝車、運(yùn)輸（28km)、攤鋪、碾壓幾個(gè)重要工序，將損失部分水分。為此在確保土料填筑含水率控制在最優(yōu)含水率的-1%~+2%范圍內(nèi)，土料調(diào)水完成后的含水率應(yīng)按最優(yōu)含水率的+1%~+2%范圍進(jìn)行控一般調(diào)水過(guò)程中含水量檢測(cè)消耗時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致各調(diào)水時(shí)段土料的含水率不能及時(shí)獲得。為此長(zhǎng)河壩水電站礫石土料含水率均采用快速檢測(cè)方法求得，具體方法如下；（1）測(cè)定粒徑小于5mm土料與粒徑大于5mm土料所占的百分?jǐn)?shù)；（2）大于5mm土料的含水率采用飽和面干含水率代替，小于5mm土料的含水率采用酒精燃燒法獲得；（3）根據(jù)兩者的含水率及對(duì)應(yīng)的礫石含量按照加權(quán)法計(jì)算全料的含水待調(diào)水土料的含水率檢測(cè)完成后，根據(jù)各土料最優(yōu)含水率的+1%~+2%確定土料的調(diào)水量。1、調(diào)水工藝擬定根據(jù)已建類似工程經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合湯壩土料場(chǎng)礫石土料料源質(zhì)量分布情況及含水率的差異，擬定了三種具體調(diào)水工藝。（1）常規(guī)調(diào)水工藝常規(guī)調(diào)水工藝為推土機(jī)將待調(diào)水的土料按照確定的厚度（50cm)進(jìn)行平面攤鋪，在自然條件下進(jìn)行含水調(diào)整。調(diào)水過(guò)程中試驗(yàn)檢測(cè)人員進(jìn)行含水率的跟蹤檢測(cè)，檢測(cè)合格后進(jìn)行運(yùn)輸上壩填筑。（2）農(nóng)用四鏵犁調(diào)水工藝農(nóng)用四鏵犁調(diào)水工藝為推土機(jī)將待調(diào)水的土料按照確定的厚度（50cm)進(jìn)行平面攤鋪，鋪筑完成后采用農(nóng)用四鏵犁進(jìn)行翻土調(diào)水。調(diào)水過(guò)程中試驗(yàn)檢測(cè)人員進(jìn)行含水率的跟蹤檢測(cè)，檢測(cè)合格后進(jìn)行運(yùn)輸上壩填筑。（3）推土機(jī)掛松土器調(diào)水工藝推土機(jī)掛松土器調(diào)水工藝為推土機(jī)將待調(diào)水的土料按照確定的厚度（50cm)進(jìn)行平面攤鋪，鋪筑完成后采用推土機(jī)掛松土器進(jìn)行翻土調(diào)水。調(diào)水過(guò)程中試驗(yàn)檢測(cè)人員進(jìn)行含水率的跟蹤檢測(cè)，檢測(cè)合格后進(jìn)行運(yùn)輸上壩填2、調(diào)水工藝試驗(yàn)根據(jù)不同調(diào)水工藝，結(jié)合生產(chǎn)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性調(diào)水試驗(yàn)，其試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表6.4.2-1。表6.4.2-1生產(chǎn)性調(diào)水試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表試驗(yàn)編號(hào)調(diào)水工藝P5含量實(shí)際含水率最優(yōu)含水率（%）施工含水率攤鋪溫度風(fēng)速翻土頻率（h/次)調(diào)水周期調(diào)整后含水率（%）1常規(guī)38.515.89.110.1～11.10.510～253～10一般/46.010.4農(nóng)用四鏵犁42.115.28.89.8～10.80.510～253～10一般636.010.3推土機(jī)掛松39.715.9910.0～11.00.510～253～10一般634.510.52常規(guī)36.415.49.310.3～11.30.510～253～10一般/47.510.5農(nóng)用四鏵犁44.514.78.69.6～10.60.510～253～10一般634.59.8推土機(jī)掛松46.814.28.49.4～10.40.510～253～10一般632.010.0試驗(yàn)編號(hào)調(diào)水工藝P5含量實(shí)際含水率最優(yōu)含水率（%）施工含水率攤鋪溫度風(fēng)速翻土頻率（h/次)調(diào)水周期調(diào)整后含水率（%）3常規(guī)38.516.19.110.1～11.10.510～253～10一般/51.510.4農(nóng)用四鏵犁35.915.89.310.3～11.30.510～253～~10一般430.510.5推土機(jī)掛松44.515.18.69.6～10.60.510～253～10一般428.59.94常規(guī)39.614.3910.0～11.00.510～253—10一般/46.510.4農(nóng)用四鏵犁42.28.89.8～10.80.510～253～10一般429.510.2推土機(jī)掛松38.414.59.110.1～11.10.510～253～10一般430.010.5根據(jù)上述試驗(yàn)檢測(cè)成果表明，各調(diào)水工藝均能將土料含水率調(diào)整至施工含水率范圍內(nèi)。但由于調(diào)水工藝的差異，土料的調(diào)水效率明顯不同?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)水過(guò)程中對(duì)各調(diào)水工藝進(jìn)行了對(duì)比分析，其各調(diào)水工藝的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表6.4.2-2。表6.4.2-2調(diào)水工藝對(duì)比分析表調(diào)水工藝優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)常規(guī)操作簡(jiǎn)單，不另外增加工藝，不增加專用設(shè)備。調(diào)水周期較長(zhǎng)，調(diào)水強(qiáng)度不宜得到保障。農(nóng)用四鏵犁操作簡(jiǎn)單，較常規(guī)調(diào)水工藝含水率調(diào)整效率明顯，土料質(zhì)量易于得到控制。農(nóng)用四鏵犁存在動(dòng)力不足，一次翻土深度不宜過(guò)深，每次翻土只能進(jìn)行表層土料的翻松。由于調(diào)水場(chǎng)地的起伏，調(diào)水設(shè)備在調(diào)水面上行走困難。推土機(jī)掛松土器操作簡(jiǎn)單，較常規(guī)調(diào)水工藝含水率調(diào)整效率明顯，土料質(zhì)量易于得到控制。由于單位寬度推土機(jī)行走的次數(shù)少，不致于將已經(jīng)翻松的土料壓實(shí)，特別在翻曬時(shí)能取得更好的效果。推土機(jī)帶有的松土器只有三根寬度約為10cm的齒鉤，一般解決相對(duì)強(qiáng)度較低的巖石刨松，作為土料的翻松時(shí)，由于齒鉤間間距大，只能刨開(kāi)一條小溝，存在動(dòng)力浪費(fèi)的問(wèn)題。3、工藝選擇長(zhǎng)河壩水電站為礫石土心墻堆石壩最大壩高240m，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高。另外受發(fā)電工期與度汛工期的限制，施工強(qiáng)度高于已建同類工程，結(jié)合前期料場(chǎng)復(fù)勘及上壩過(guò)程中料原檢測(cè)情況統(tǒng)計(jì)，湯壩土料場(chǎng)礫石土料絕大部分含水率高于施工含水率要求，需對(duì)含水偏高的土料進(jìn)行規(guī)模化調(diào)水施工，其調(diào)水強(qiáng)度方能滿足大壩填筑需求。綜合已建類似工程經(jīng)驗(yàn)及各調(diào)水工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。為確保礫石土料的調(diào)水強(qiáng)度及調(diào)水質(zhì)量滿足上壩填筑要求，長(zhǎng)河壩水電站采用推土機(jī)掛松土器翻土的方式進(jìn)行含水偏高土料的調(diào)整。為了提高調(diào)水效率及調(diào)水質(zhì)量，結(jié)合推土機(jī)的動(dòng)力及調(diào)水試驗(yàn)過(guò)程中暴露出的問(wèn)題對(duì)調(diào)水設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)；（1）根據(jù)SD220推土機(jī)的動(dòng)力和機(jī)身寬度，設(shè)計(jì)制作了5個(gè)犁鏵的松土器，兩次翻土能將待調(diào)水土料全部刨松，且翻土深度可達(dá)50cm。（2）將翻土板設(shè)計(jì)制作為傾斜，滿足翻料的作用，能將下部的土料翻到表面，提高了土料調(diào)水效率。見(jiàn)圖6.4.3-1。圖6.4.3-1改進(jìn)后的土料翻曬設(shè)備調(diào)水設(shè)備按220推土機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，配置5個(gè)犁鏵，兩次能將土料全部刨松，由于翻土板傾斜，具備翻料的作用，能將下部的土料翻到表面，無(wú)論翻曬還是摻合均勻都能得到較好的效果。單位寬度推土機(jī)行走的次數(shù)少，不致于將已經(jīng)翻松的土料壓實(shí)，在土料翻曬時(shí)能取得更好的效果。調(diào)水設(shè)備改進(jìn)后，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)水施工，并根據(jù)不同翻曬頻率進(jìn)行了取樣檢測(cè)，見(jiàn)表6.4.3-1。表6.4.3-1現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)成果表量水率水率厚度頻率642注：鋪料厚度根據(jù)犁鏵的最大工作深度確定。礫石土料采用推土機(jī)掛犁鏵的工藝進(jìn)行調(diào)水時(shí)，在含水偏高土料鋪料厚度固定為0.5m及外界環(huán)境不變的情況下，翻土頻率固定為4h/次。考慮土料的攤鋪、調(diào)水、裝運(yùn)等工序，含水偏高土料在一個(gè)工作日內(nèi)能將含水率調(diào)整至施工允許范圍內(nèi)。見(jiàn)圖6.4.3-2。圖6.4.3-2現(xiàn)場(chǎng)翻曬效果為提高調(diào)水效率，減小調(diào)水場(chǎng)地的使用面積，結(jié)合大壩填筑過(guò)程中礫石土料的供料需求，對(duì)調(diào)水場(chǎng)地規(guī)劃為三個(gè)作業(yè)區(qū)循環(huán)流水作業(yè)。各作業(yè)區(qū)調(diào)水面積一致，面積大小根據(jù)調(diào)水強(qiáng)度及土料需求量確定。推土機(jī)掛犁鏵的土料翻土調(diào)水的工藝在長(zhǎng)河壩碎石土料的含水量調(diào)整中投入運(yùn)用，運(yùn)用結(jié)果表明，調(diào)水設(shè)備改進(jìn)后其調(diào)水質(zhì)量及調(diào)水強(qiáng)度均滿足上壩填筑要求。目前共完成50余萬(wàn)方含水偏高土料的調(diào)整，該部分土料上壩碾壓后現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表明含水率及壓實(shí)度均滿足設(shè)計(jì)要求。土料調(diào)水設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，至今未出現(xiàn)破損現(xiàn)象。（1）為防止雨水進(jìn)入料場(chǎng)內(nèi)，在開(kāi)口線以上修建截水溝，且截水溝范圍以（3）表土(耕植土)的剝離采用液壓挖掘機(jī)自上而下進(jìn)行順坡剝離集渣，由（4）無(wú)用層的剝離，采用型液壓挖掘機(jī)自上而下進(jìn)行順坡剝離集渣，由于（5）表土及無(wú)用層土料堆存前先進(jìn)行場(chǎng)地平整。平整后的場(chǎng)地不應(yīng)有較大（6）為防止棄料場(chǎng)邊坡被雨水沖刷，隨時(shí)采用細(xì)孔防護(hù)網(wǎng)覆蓋邊坡進(jìn)行防（8）土料開(kāi)采前，試驗(yàn)檢測(cè)人員對(duì)原料進(jìn)行檢測(cè)，鑒定粗料、細(xì)料、合格（10）土料篩分采用篩分系統(tǒng)內(nèi)振動(dòng)篩進(jìn)行，土料篩分后采用裝載機(jī)倒運(yùn)至檢測(cè)頻次對(duì)篩分后土料進(jìn)行指標(biāo)檢測(cè)，最大粒徑、P5含量、含水率、黏粒含量