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电站硬岩条件过渡生产工艺研究

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摘要:以长河坝电站为例,基于心墙过渡料设计技术指标,对偏细心墙过渡料的生产工艺进行研究,有利于加快进度、保证工程质量。

关键词:水电工程;硬岩;心墙;爆破试验

引言

长河坝水电站大坝心墙过渡料标准较高,料场岩石以花岗岩、闪长岩为主,强度较高,岩石可爆性较差,采用一般堆石坝级配料开采爆破参数难以开采出合格过渡料。

1工程概况

长河坝水电站系大渡河干流水电规划“三库22级”的第10级电站,上接猴子岩电站,下游为黄金坪电站。电站采用水库大坝、首部式地下引水发电系统开发,电站总装机容量2600MW。水库正常蓄水位1690m,正常蓄水位以下库容为10.15亿m3,具有季调节能力。拦河大坝采用砾石土直心墙堆石坝,坝顶高程为1697.00m,最大坝高为240.00m。大坝心墙过渡料总填筑量为246万m3,投标阶段明确心墙过渡料由江咀石料场及响水沟石料场爆破生产。

2心墙过渡料设计技术指标

心墙上下游过渡料设计技术指标见表1。

3心墙过渡料生产工艺

3.1爆破直采过渡料技术难点

3.1.1投标阶段技术条件与开采工艺大坝投标阶段明确过渡料由响水沟及江咀石料场爆破直采,其中大坝上游过渡料主要由响水沟石料场提供,大坝下游过渡料主要由江咀石料场提供。投标阶段心墙过渡料指标与施工阶段基本一致,根据各投标单位的方案,心墙过渡料均采用爆破直采工艺,爆破单耗为0.6~0.92kg/m3。

3.1.2国内类似工程指标对比过渡料爆破生产过程中与国内其他工程(瀑布沟、糯扎渡、小浪底、紫坪铺、毛尔盖)过渡料指标进行了对比:长河坝水电站心墙过渡料较国内其他工程(瀑布沟、糯扎渡、毛尔盖、小浪底、紫坪铺)心墙过渡料标准均偏高,颗粒级配明显较其他工程偏细。与长河坝水电站过渡料指标最为接近的为紫坪铺水电站,紫坪铺电站岩石为灰岩,强度相对较低且可爆性好。其次为毛尔盖水电站过渡料,该电站过渡料源料为河床砂砾料,经超径石剔除后直接用于过渡料填筑[1]。

3.2爆破试验

3.2.1炸药类型选择试验通过不同炸药(乳化炸药及铵油炸药)延米装药量,调整其间、排距,在确保爆破单耗及其它参数不变的情况下进行炸药的选择试验。炸药类型选择试验共进行了4个区的试验,爆破完成后每个爆区均进行了6组颗粒级配检测,试验取样成果表明,在相同爆破单耗情况下,乳化炸药爆破效果较铵油炸药偏好,主要体现为<20mm爆破料偏多。由此可判定过渡料的爆破宜采用威力较高的乳化炸药进行。

3.2.2爆破单耗选择试验在其它爆破参数不变的情况下,通过控制各爆区的间、排距进行爆破单耗选择试验。爆破单耗选择试验共进行了3个区的试验,爆破完成后每个爆区均进行了6组颗粒级配检测,由试验取样结果可以看出,爆破后各试验区颗粒级配均不满足设计要求。但爆破单耗与爆破量质量呈规律变化,即爆破单耗越高,爆破料越偏细,爆破料质量越接近设计要求。下一步过渡料爆破试验将继续加大其爆破单耗。

3.2.3提高爆破单耗的同时进行导爆雷管选择试验结合之前过渡料爆破试验成果(乳化炸药在1.8kg/m3单耗及普通导爆雷管情况下难以生产出满足设计要求的过渡料),本次过渡料爆破试验单耗均控制为2.5kg/m3。为验证微差挤压效果对过渡料爆破质量的影响,本次过渡料爆破进行了普通导爆雷管及高精度导爆雷管的对比试验。提高爆破单耗的同时进行的导爆雷管选择试验共进行了3个试验区,爆破完成后每个爆区均进行了6组颗粒级配检测,由试验检测成果可看出,各场次爆破后颗粒级配曲线均不满足设计要求。在相同爆破单耗情况下采用高精度导爆雷管较普通导爆雷管爆破效果更好,爆破后细料含量略偏多。因各爆区单耗较高、间排距较小,起爆方式对爆破质量影响较小。爆破料取样过程中发现,爆堆内存在少量完整雷管、炸药,分析原因为爆区间排、距较小出现拒爆现象。

3.2.4爆破试验结论(1)完整致密岩体开采过渡料的平均单耗需达2.5kg/m3以上,但考虑爆破单耗的增加必定导致造孔工程中加大,在现场实际施工过程中应合理控制其爆破单耗。(2)爆破器材应选择高爆破效果的成品乳化炸药。(3)为增加微差挤压效果应采用爆破精度更高的高精度导爆雷管进行联网爆破,并根据各孔位情况进行联网设计,避免拒爆现象发生。(4)在现场钻爆施工过程中应进行标准化、精细化作业,以提高爆破质量。(5)为增加爆破料细料含量,应尽量采用小孔径造孔,在控制爆破单耗的情况下,减小孔网面积。

3.3过渡料掺配工艺

鉴于大坝心墙过渡料爆破试验情况,为了使心墙过渡料填筑过程中上坝强度及上坝质量得到有效控制。结合调整后的过渡料指标,决定采用前期爆破试验中1.8kg/m3的爆破料与骨料按照一定的掺配比掺配出满足设计要求的心墙过渡料。在心墙过渡料掺配过程中,骨料掺配量根据单耗为1.8kg/m3心墙过渡料爆破试验的平均颗粒级配(剔除超径石)计算确定。由于心墙过渡料掺配后各项指标有一定波动,掺配后心墙过渡料包络线按照心墙过渡料平均包络线进行计算。为了使掺配后心墙过渡料颗粒级配曲线连续,心墙过渡料掺配过程中需进行砂、小石及中石3种骨料的添加。结合单耗为1.8kg/m3心墙过渡料爆破试验的平均颗粒级配(剔除超径石)计算确定心墙过渡料与骨料掺配比及各种掺配料对应的密度见表2。根据心墙过渡料掺配前后颗粒级配曲线可知,采用1.8kg/m3爆破出的心墙过渡料毛料与骨料按照一定比例可掺配出满足设计要求的心墙过渡料。对此确定大坝心墙过渡料采用1.8kg/m3的爆破单耗进行毛料爆破生产,将爆破毛料剔除超径石后与骨料按照一定掺配比进行过渡料掺配生产。同时过渡料掺配试验成果表明,过渡料掺配采用平铺立采的方式进行,掺拌3遍后可将过渡料掺拌均匀[2]。

3.4强爆破生产工艺

2014年6月中旬设计对心墙过渡料级配进行了调整。鉴于前期心墙过渡料掺配生产工艺复杂、成本较高等缺点,结合前期心墙过渡料爆破试验成果,分别进行了2.5kg/m3、2.2kg/m3、2.0kg/m3这3场心墙过渡料爆破试验。爆破后现场取样成果表明,各场次心墙过渡料均满足设计要求。综合考虑爆破料利用率及经济分析后决定后续心墙过渡料采用2.2kg/m3的爆破单耗进行生产。心墙过渡料设计指标调整后,采用2.2kg/m3的爆破单耗可爆破出(剔除超径石及级配不连续料)满足设计要求的心墙过渡料。

3.5工艺对比分析

过渡料掺配、爆破生产工艺对比分析如下:(1)2种方法均可获得满足设计要求的过渡料。(2)掺配生产工艺需进行掺配料的机械制备、增加现场掺配用设备、占用一定的施工场地,导致施工成本增加,各工序质量控制难度较大。(3)爆破生产工艺增加了造孔及装药量,但可通过爆破直接获取合格料。(4)综合分析选择爆破工艺为工程过渡料的生产工艺。

4结语

综上所述,长河坝水电站心墙过渡料均采用爆破生产的工艺进行,其爆破后过渡料各项指标均满足设计要求。爆破的过渡料用于填筑、碾压后,现场试验检测表明,孔隙率、干密度等指标均满足设计要求,质量处于受控状态,值得参考。

参考文献:

[1]钟权,杨晨光,冷振东.提高堆石坝过渡料细颗粒含量的措施[J].人民长江,2015(07):26-29+40.

[2]张家发,定培中,张伟,等.水布垭面板堆石坝过渡料设计及其渗透变形特性研究[J].长江科学院院报,2009(10):1-6.

作者:杨金平 单位:中国水利水电第五工程局有限公司第一分局

电站硬岩条件过渡生产工艺研究责任编辑:张雨    阅读:人次
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