水泥改性砂砾料填筑施工

　　【摘要】新疆恰木萨电站压力前池坐落于软基，混凝土结构下部采用砂砾石换填，由于换填深度约20m，为了软基逐渐过渡混凝土，经过查询资料及现场试验，设2米过渡层，将过渡层分为，1.7m水泥改性砂砾料回填、20cm水稳层和10cmC15混凝土垫层，满足设计要求，相对全部采用水稳回填，大大缩短了施工工期，易施工、且减小投资。

　　关键字：换填、软基、过渡层、水泥改性砂砾料、节省工期、减小投资

　　1 工程概况

　　1.1工程概况

　　工程主要由拦河引水枢纽(土石坝、泄洪建筑物、引水闸)、输水建筑物(输水渠道)、前池、压力管道及电站厂房等主要建筑物组成。水库正常引水位1550.0m，校核洪水位1551.30m，相应库容577万m3，最大坝高14.5m，主电站发电流量358.0m3/s，生态电站发电流量41.2m3/s，前池正常水位1547.334m，主电站装机容量200MW，生态电站装机容量3MW，工程等别为Ⅲ等工程，工程规模为中型。

　　压力前池与渠道夹角为37°，采用正向排冰，侧向引水发电。前池长121m，底板高程1530.70m，宽47.8m;设计引水流量358.0m3/s，正常水位为1547.334m，最高水位1548.225m，最低水位1543.439m，总容积3166m3。

　　1.2水文气象和工程地质资料

　　1.2.1水文气象

　　(1) 气象

　　叶尔羌河流域位于新疆塔里木盆地西部，地处欧亚大陆腹地，因远离海洋，周围又有高山阻隔，加上大沙漠的影响，流域内呈典型的大陆性气候，其主要特点是：气温年变化较大，日温差大，空气干燥，日照长，蒸发强烈，降水量稀少。

　　电站多年平均风速为1.6m/s，最大风速为22m/s，相应风向为WNW。电站最大冻土深度为98cm，最大积雪深度14cm，多年平均相对湿度54%，多年平均气压：877.3mb。

　　(2) 洪水

　　恰木萨水电工程所在河流叶尔羌河的洪水较为特殊，除具有新疆其它河流的冰川积雪消融型、暴雨型、消融与暴雨混合型的洪水成因之外，还具有冰川突发型洪水和消融与冰川突发洪水的混合型洪水。

　　1.2.2工程地质

　　(1) 地形地貌

　　电站位于塔里木盆地西南缘，地形地貌主要受地质构造影响，总体地貌可划分为中山区和低山区。中山区为米亚断裂至阿尔塔什断裂之间的地区，山峰高程2500～3500m，河流大体以东西向为主，河谷呈“U”形，宽250～450m，两岸零星分布Ⅰ～Ⅳ级阶地。中山区河谷两岸与主河道近正交的冲沟发育。低山区为阿尔塔什断裂以东地区，山顶高程1600～2100m，平均谷底宽度700m以上，最宽处2800m左右，因为河谷开阔，两岸支沟沟口撒开形成较大洪积扇，洪积扇宽度350～845m，老堆积扇也可见到下切形成的洪积阶地。恰木萨水电站工程即位于该地貌单元。该地貌单元可进一步划分为剥蚀构造低山丘陵区、山前冲洪积倾斜平原区和冲积平原区。

　　(2) 地层岩性

　　工程区范围内主要分布中生界白垩系(K)和新生界地层。

　　(3) 地质构造

　　在地质构造单元上，工程区位于塔里木板块内次一级构造单元铁克里克断隆(Ⅰ12)中部。铁克里克断隆西侧以米亚断裂为界与西昆仑褶皱带相邻，断隆东西宽约17km，长560km。与工程有关的主要断裂有米亚断裂F39和阿尔塔什断裂F28。

　　(4) 区域地震活动性及构造稳定性评价

　　根据GB18306-2001《中国地震动峰值加速度区划图》(1/400万)，恰木萨水电站工程区50年超越概率10%的地震动峰值加速度。

　　(5)压力前池工程地形地质条件

　　地形平坦，地面高程1530～1532m，均为大厚度第四系地层，自上至下可分为三层：①层以含砾(砂)低液限粉土为主，厚度9.0～11.0m，夹厚度0.5～2.4m的含土砂砾石层，分布不均一。低液限粉土层存在自重中～强湿陷，且含盐量较高;含土砂砾石层细粒含量高，存在遇水沉降变形问题。该层作为前池基础，采取相应处理措施。②层为6.0～7.0m厚含砾(砂)粉土层，存在自重中～强湿陷，且含盐量较高，作为前池基础，须处理;③层为冲洪积砂砾石层，埋深15.0～17.0m，局部夹薄层(0.2～0.4m)粉土或透镜体，结构密实，可作为前池基础。承载力标准值：低液限粉土层30～50kPa，含土砂砾石层180～200kPa，砂砾石层300kPa。

　　2 技术规范要求

　　《胶结颗粒料筑坝技术导则》SL678-2014

　　《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002

　　《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013

　　《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准》SL 631-637---2012

　　《水电水利工程施工测量规范》DL/T5173-2012

　　《安全防范工程技术规范》GB50348-2014

　　3 主要工程量及密实度

　　各部位水泥改性砂砾料填筑工程量约2.6万m³;相对密实度Dr≥0.85。

　　4 施工材料

　　水泥在当地采购，采用缓凝型P.O42.5普通硅酸盐袋装水泥，进场后进行检测，合格后方可使用。砂砾料取自河道C1料场天然砂砾料，剔除直径≥150mm的砾石。

　　5 施工方法及施工程序

　　5.1 施工方案简述

　　根据现场实际情况，为保证前池、连接段及泄水排冰闸结构混凝土与砂砾料回填软基逐渐过渡，2m以下范围内的回填，底部铺设1.7m的水泥改性砂砾料,铺设20cm的水稳层，铺设两布一膜，在浇筑C15垫层混凝土10cm。

　　5.2 水泥改性砂砾料回填施工方法

　　(1)施工程序

　　首先天然砂砾料运至连接段回填后的平台，在进行砂砾料筛分，剔除直径≥150mm以上的砾石，然后将筛分后砂砾石运至填筑面进行摊铺，摊铺厚度控制在60cm，测量人员进行回填区域收方，按照铺料厚60cm进行计算方量掺水泥。水泥掺量按《胶结颗粒料筑坝技术导则》SL678-2014要求2450Kg/m³胶凝材料不少于80Kg;考虑现场机械拌制不均性，将胶凝材料全部采用缓凝型P.O42.5普通硅酸盐水泥，参量按照5%控制，2450Kg/m³水泥参量为122.5Kg/m³。计算出本次所用水泥量后将水泥堆放至施工现场。将本次回填范围砂砾料全部备至回填区域现场，储备砂砾料时根据每车所铺筑的面积直接卸至回填区域，不进行推平处理，待所有砂砾料全部储备完成后，在采用装载配合人工将水泥撒至砂砾料顶部，采用1.6m³挖机进行翻拌，翻拌完成后采用反铲平整，平整后对回填表面进行洒水，洒水后采用22t振动碾进行碾压，斜坡段采用液压打夯机进行夯实。

　　(2)填筑料生产流程

　　取料→筛分→摊铺→洒水泥翻拌→平整碾压。

　　(3)填筑工序流程

　　基层平整度压实度合格→回填料运输→卸料→平料(控制厚度60cm、平整度)→洒水→碾压→相对密实度检测(Dr≥0.85)

　　6 取料

　　在采料时保证开采的施工用料含泥量小于10%、级配合理、无腐殖土、无杂物。

　　7 运输

　　(1)运输使用的车辆固定，并保持车厢、轮胎的清洁，防止残留在车厢和轮胎上的泥土带入清洁的料源及填筑区。

　　(2)填筑料运输与装料、卸料、铺料等工序持续和连贯进行，以免周转过多而导致含水量的过大变化。

　　8 筛分

　　8.1砂砾料筛分

　　为保证施工连续性现场加工制作2个筛子，筛子的宽度为5米、长度为5.5米，筛面与地平面成35°夹角。四周边由20#槽钢制作边框，筛面由直径100mm、壁厚4mm的钢管顺长度方向焊接，其边与边的间距为150mm，在长度方向中间焊一道槽钢，防止筛料时造成长度5.5米的钢管发生弯折现象。筛子四条腿由直径150mm的钢管制作。底边两条腿长2.5米。高边两条腿长5.4米。腿与腿之间用20#槽钢制作斜支撑，用于稳固支腿。

　　筛分采用3m³装载机上料，筛分出的大于150mm的卵石，及时清理并运至弃渣场。按弃渣场堆放弃渣要求摊平规整。

　　9.拌制

　　9.1水泥改性砂砾料的拌制

　　采用自卸车将筛分后砂砾料运至填筑现场，按照每车铺筑面积进行堆存，采用装载机配合人工将水泥撒入砂砾料表层，在采用反铲进行翻拌，拌制一车摊铺一车。

　　10.填筑方法

　　10.1填筑前的基础验收

　　填筑前，将已经填筑砂砾料的基础面的杂物清除干净并进行洒水，处理完成后质检人员进行验收后方可进行备料。

　　10.2水泥改性砂砾料料填筑铺料

　　(1)水泥改性砂砾料料采用现场拌制，反铲及时平料。

　　(2)水泥改性砂砾料料采用分区填筑，分区的范围、相邻各区之间的高程及临时斜坡道的位置，均预留1m的搭接区，进行施工。水泥改性砂砾料区内的纵、横接缝和层与层之间预留1m台阶，随着水泥改性砂砾料填筑，逐层处理。做到摊铺面平整，每区分段施工工作面同步上升，避免过多的接缝，接缝面外重点取样检测。每个工作面摊铺时如发现渣料中夹有对填筑质量产生不利因素的杂物时，及时予以清除。填筑施工根据设计断面分层填筑压实，其分层最大厚度不超过60cm。

　　10.3碾压

　　碾压机械采用22t振动碾和液压打夯机作为主要的压实机械，振动碾行驶方向平行于轴线，靠边处可顺边行驶，保证水泥改性砂砾料的碾压遍数;定期规定检查振动碾的激振力。采取分段填筑分段压实的方法，碾压时分别设立标志，以防漏压、欠压，同时也防止过压，并将上、下层分段位置错开约1m。采用进退错距法进行碾压，碾压遍数根据砂砾料回填试验暂定8遍，如现场取样需要增加或减少碾压遍数时现场进行调整。碾压时，控制碾压设备行走速度及碾压遍数，根据碾压试验确定碾压遍数，碾压设备的工作质量、频率、振幅要及时标定，确保其始终保持良好的性能和状态投入运行。其中前0+000~前0+052斜坡段采用液压打夯机进行夯实，夯实6遍，如现场取样需要增加遍数时现场进行调整。每填一层按规定的施工压实参数施工完毕后，经检查合格后方可继续铺填。

　　10.4施工要求

　　(1)按规定清除所有填筑基础面或接触面的草皮、树根、杂物、垃圾等。

　　(2)按照结构物的尺寸外扩2m范围和要求的压实度进行回填压实;各部位的填筑按大于设计断面2m进行，保证填筑体的有效设计尺寸范围内的压实度和厚度，建基面凹凸不平时，填筑体从低处开始填筑。碾压试验报告经监理人批准后实施，严格按照碾压试验报告所选定的参数进行填筑碾压施工。每一填筑层按规定参数施工完毕后，并经监理人检查合格后才能继续铺筑下一层。

　　(3)采用分层摊铺、分层碾压的方式压实，填筑体要留有适当的削坡余量，压实后相对密度满足砂砾料回填设计要求。

　　(4)采用机械碾压，碾压前要及时平料，力求铺料均匀、平整、特别要防止欠压、漏压。铺料与碾压工序宜连续进行。

　　(5)各种填筑料在碾压后根据设计要求和规范规定进行取样检测。检测结果报监理人复核。

　　(6)由于气候、施工等原因停工的回填工作面要加以保护，复工时必须仔细清理，经检验合格后，继续回填，并作记录备查。

　　11 结论

　　根据现场实际施工结果，采用水泥改性砂砾料代替水稳层施工，既满足设计要求，又节省了工期和减小投资。合理利用施工资源为后续类似工程施工提供了很高的参考价值。

　　参考文献

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　　[2]赵均理,屈仆.减少水泥砂砾基层开裂的工艺措施[J].筑路机械与施工机械化,1994(06):31-32.

　　[3]屈仆.水泥稳定砂砾基层的机械化施工[J].东北公路,1994(02):18-20.