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1、高土石坝反滤料精确掺配与精细施工技术韩兴;李亚强【摘要】Traditional earth-rock dam construction uses Spreading and Vertical Excavation method as filter material mixing and Sand Filling before Soil Filling or Soil Filling before Sand Filling as filter material paving technique,but there are some problems in the precision mixing
2、 of filter material and the blending of filter and impervious materials.For solving these problems,based on theoretical analysis and productive test research,the precision mixing of filter material is achieved by using microcomputer control and belt transmission,and the blending of filter and imperv
3、ious materials is treated by double paving in interface of soil- rock.The precision mixing and fine construction technologies have been used in actual dam construction and have achieved good resuhs.The precision mixing and fine construction technologies of filter material in high earth-rock dam are
4、introduced in d eta i l .%针对传统土石坝建设中反滤料 采取“平铺立采”法掺配及“先砂后土”或“先土后砂”的施工工艺中存在的掺配 精度与施工混染侵占等问题,通过理论分析与生产试验研究,提出了采用微电脑控制, 皮带传输精确掺配反滤料及分界面双料摊铺的精确摊铺工艺,实际工程施工中取得 良好效果.详细介绍了高土石坝反滤料精确掺配与精细施工技术内容.【期刊名称】 水力发电【年(卷),期】 2018(044)002【总页数】5页(P66-70)CNgE I 如ttfe頫K-w熾坦Mstt祐程WQ。2 0.9 只 I、CXI-ZE必只灵 0 巡CXI強頫K-【E OOOKdZE必只
5、頫 二已 矍必強SB頫K-u 田盍 WF oswfflw帛會蚩-KstfWF 显I寸S1【舉】 仪廿ssnv990019 需Is三a破勺姿皿QESBH 旧 莊矗屁矗圃t9900T9需鴉-【ee星】RgnE-ffi【wle】 长着粵I量養必【ol】SWH&CN & Hlsttf olvss ss、- Is&sffltt、llssssliaff ffl - HS2 M ;联口比厂慝伺tfffl理 n、f ?slsfeilsss 皿廿皿二、备ltWH1 ml in wit SI ffilssgwss 寸。宅 6TOO9T 8WS 。2 I ST 寸S3_88IW118KW- owffinK制系统，反
6、滤料生产具体工艺流程如下：表1反滤料设计级配指标参数材料包线级配组成/%100 80mm80 40mm40 20mm20 5mmv5mm不均匀系数Cu曲率系数CcD15/mmD85/mm反滤料1 上包线89281.20.152.8 平均线1684111.10.225.3 下包线 247670.80.57.8反滤料2上包线104941101.11.415平均线 174528712.631 下包线29361571546反滤料3上包线 2575191.10.258平均线63163181.10.4214下包线133651141.10.7519反滤料4上包线693946131.9120平均线111341
7、35111.21.932 下包线41219402591.1342注：D15、D85分别为小于该粒径颗粒含量为15%、85%对应的粒径。(1) 反滤料1掺配工艺流程。根据卸料口的不同分2种工况，具体流程见图3。(2) 反滤料2、 3掺配工艺流程。根据卸料口的不同分4种工况，具体流程见图4。(3) 反滤料4掺配工艺流程。共计1种工况，具体流程见图5。以上4种反滤料按不同的工况，在成品料堆廊道胶带运输机卸料平铺，然后通过 后续串接皮带机运至反滤料堆库存。其中，皮带运输终端的卸料小车在下料过程中 的跌落起到二次掺配作用，最后装载机在成品反滤料堆装车出厂。图 1 反滤料自动掺配原理图2胶带机运输平铺骨料
8、示意 图3反滤料1掺配工艺流程图4反滤料2、3掺配工艺流程图 5 反滤料 4 掺配工艺流程1.3 自动控制系统的设计针对4种反滤料掺配工艺共计11种运行工况，通过现场采集各工况中各粒径骨料 下料的时间间隔以及变频器的指定频率，同时结合目前骨料加工系统的自动化控制 系统，针对此项工艺进行专门的自动化控制系统数据编程。当电动弧门开至指定开 度大小后，反滤料掺配可以直接通过2号配电室(中控室)PLC远程操作。整个配料 控制系统整体设计分为数据采集、输出控制、串行数据通信及人机界面管理4大 部分。数据采集部分主要实现变频器的频率给定和反馈。输出控制部分通过对 采集数据的分析和判断，实现对变频器频率的修
9、正以及对电机和驱动器的驱动控制 功能。数据通信部分实现PLC与电脑之间的信息交换。人机界面部分利用汉 字显示屏完成提示、参数设定和报警显示，实现配方的输入、调用等功能，实现配 料称量值的实时监控及配料过程的仿真。表4变频器设备技术参数设计材料大石给料机振动频率/HZ号中石给料机振动频 率/HZ号号小石给料机振动频率/HZ号号砂电弧门开度/cm反滤料 11715.515.516.5反滤料23028343477.8反滤料31917.529.52812.514反滤料43133379.510.51.4 系统调试反滤料的 PCL 控制掺配系统设备安装完成后，需通过工艺性试验对设备进行调试， 确定变频器的
10、频率和给料流量的关系。通过多次工艺性试验监测以及实时数据反馈 采集和实时调整，最终得出相对稳定的流量-频率值。调试过程分3步：掺配比例 确定、下料总流量及各种原料流量确定、给料机频率及电动弧门开度确定。(1) 掺配比例。根据反滤料设计级配指标，结合加工系统成品骨料实际级配及超逊 径等具体情况，通过室内试验，最终确定反滤料不同骨料掺配比例(见表2)。(2) 变频器及弧门开度调试。E3胶带运输机输送量Q按300 t/h计，根据掺配比例 和胶带机输送能力计算4种反滤料的各掺配骨料下料速度。以反滤料1为例： Q=300 t/h ，掺配反滤料1需要小石和砂，掺配比例见表2 ，则小石下料量为18 t/h，
11、即5 kg/s ;砂下料量为282 t/h，即78.3 kg/s。其他反滤料相关下料速度依 上述方法确定，具体指标见表3。根据实测下料流量，对主要控制设备变频器及电 动弧门开口进行调试，调试后具体参数见表4。表2不同骨料掺配比例材料大石(40 80mm)中石(20 40mm)小石(5 20mm)砂仁5mm)反滤料1694反滤料2285220反滤料383458反滤 料416.624.437.321.7表3不同骨料粒径下料速度kg/s材料大石(40 80mm)中石(2040mm)小石 (5 20mm)砂(S5mm)反滤料 15.078.3 反滤料 223.343.316.7 反滤料 3 6.728
12、.348.3反滤料422.221.664.022.21.5 系统评价(1) 误差评价。利用电子皮带秤对4种反滤料不同卸料口在指定频率下的下料速度 的稳定性进行了测试，抽检10组，测试成果见表5。传统平铺立采工艺的不合格 率在3% 5%以上，而从表5可以看出，给料机变频技术的不合格率仅为1% 3%，有利于保证工程质量和增加经济效益。表5给料机变频精度材料号号号号号反滤料11 323反滤料 213131212 反滤料 314141313 反滤料423131 31-31-3(2) 质量评价。反滤料累计生产将近350万t,生产过程中各方联合对4种反滤料 累计抽样检测7 376组，抽样检测结果见表6。从
13、表6可以看出，反滤料不合格 率在3%以内，小于传统平铺立采的不合格率(3%-5%)。不合格料进入骨料加工 系统后还可以重新筛分掺配。从反滤料自动化生产工艺生产的反滤料1 - 4的典型 级配曲线可以看出，自动化掺配工艺生产的反滤料级配良好，均处在设计上、下包 线之间，能够满足各项质量指标要求，并且生产的反滤料质量状况稳定，整体处于 受控状态。表6反滤料质量检测统计材料规格/mm累计检测组数不合格组数合格率/%反滤 料 14028435498.1 反滤料 2*023242598.9 反滤料 3*021846597.0 反滤料4400250100.0 2 反滤料精细施工2.1 工艺设计原理 在研制的
14、推进式及牵引式2种反滤料摊铺器的基础上，最终研制出1种双料摊铺 器。施工时以推土机作为动力，牵引摊铺器沿土石坝心墙区土-砂分界面前行，液 压反铲或装载机跟进向双料摊铺的料箱内补充上料，从而完成心墙区土-砂分界面 上土、砂各一定宽度范围的料物一次性平齐同步摊铺。通过平齐同步施工，解决了 原施工工艺存在的不足。双料摊铺器为无底箱式结构，采用型钢和钢板加工而成。设计尺寸为高1m、宽3 m、长4 m。摊铺器中间设置料仓分隔钢板，且料仓分隔板在出料口以下的倾角 与心墙设计坡比一致。为保障碾压施工质量，在制作两侧料仓出料口高度时参考了 对应料种生产性碾压试验确定的沉降率，出料口高度即为 2 种料的摊铺成形
15、厚度 同时，考虑分隔钢板部位脱空造成分界部位料物坍陷，在摊铺器料仓分隔板两侧料 仓出料口顶部各留有梯形缺口(补偿料口)，以保证料种分缝部位的碾压效果。双料 摊铺器设计结构见图6。图6 双料摊铺器制作加工结构2.2 工艺操作要点 通过不断改进和提高，形成了一套适用于土石坝土-砂分界面的施工方法。主要施 工操作要点如下：(1) 层面处理及验收。每层分界面铺筑前，人工将层面上的杂物清理干净，经监理 工程师验收合格后方可进行下道工序施工。(2) 测量放线。层面验收合格后，测量人员使用手持式GPS测量仪按设计图纸放出 心墙土料及反滤料的铺料边界点，采用自制的自测方位光束引导放线器进行放线， 白灰标记。同时，施工人员在距离料种分缝线1.85 m(推土机中线至履带板边缘距 离)处平行放线并白灰洒线，画出推土机行走轨迹引导线，以保证推土机行走路线 顺直。(3) 双料摊铺器就位。用反铲挖掘机将双料摊铺器吊运至分界区左、右岸一侧对应 摊铺位置
