西龙池下库垫层料掺配施工技术（王松波,朱贤博）

关 键 词: 掺配试验;施工技术;垫层料;堆石坝;西龙池抽水蓄能电站

中图分类号: TV641.4+ 3 文献标识码: A

1 工程概述

山西西龙池抽水蓄能电站位于山西省忻州市五台县境内，滹沱河与清水河交汇处上游约3km处的滹沱河左岸。电站装机容量为1200MW（4×300MW），年发电量为18.05亿kW?h，工程等级为Ⅰ等。电站由上水库、输水系统、地下厂房系统、下水库、地面开关站等建筑物组成。下水库位于滹沱河左岸西河村北600m，大龙池沟出口的洪积扇上，为岸边式水库，由一座堆石坝和库岸围成，总库容494.2万m3。坝顶轴线长537m，坝顶宽10m，上游坝坡1∶2，下游坝坡1∶1.7，最大坝高97m。

垫层料水平宽度为3m，填筑总量为10.2万m3。垫层料半成品从堆石料主料场水泉湾开采，经轧石系统破碎获取，掺配所需的砂为忻州地区的天然河砂。垫层料的设计级配控制指标:最大粒径80mm，小于5mm含量为20%～35%，小于0.074mm含量不超过5.0%。

2 轧石系统半成品检测

掺配前先对所加工的碎石半成品进行颗分试验，半成品料在下水库砂石生产系统半成品料料堆进行取样。为使试验具有代表性，取样时每一组颗分试样应从料堆上、中、下部分别取料，共取10组。通过颗分试验确定碎石自身存在的砂子含量，并根据垫层料小于5mm的设计含量计算出所应掺砂的比例。

根据检测成果，半成品料中粒径小于5mm含量的细石料为8.5%～21.3%，非常不均匀，平均值为14.4%，达不到设计所需的最小值20%。

3 计算与室内掺配试验

分别取代表性的碎石半成品和砂的试验样品测定其振实密度，即在混凝土振动台振动后的密度。根据密度和理论掺配重量比例，计算出碎石半成品和砂料的掺配体积比，从而得出半成品料和砂料的掺配厚度，并通过室内试验进行验证。

以掺配前半成品料5mm石料含量为14.4%，经掺砂后使5mm石料含量达到30%进行计算，可知理论上掺配所需砂量。假设掺配前半成品为1000kg，所需砂为Xkg，由（X+1000×14.4%）/（1000+X）=30%，得出理论掺砂量X为223kg，即半成品与砂的重量掺配比为1000∶223。根据半成品平均的颗分曲线与理论计算值掺配后的颗分曲线对比，详见图3，可知按计算值掺配后的级配曲线在垫层料的设计包络线内。

为了模拟掺配实际施工情况，分别取半成品料和砂各5组，每组20kg，装于铁桶内在混凝土振动台上振动10s后，测其振动后的密度，详见表1。根据掺配重量比计算的体积比为1∶0.197，因此，拟定掺配施工时，每摊铺1m厚的垫层料铺一层20cm的天然砂。

4 掺配施工

垫层料掺配场地布置在坝后开阔场上，底部预铺一层碎石并碾压密实，以减少垫层料的堆存损耗和避免掺和场地底部土壤污染垫层料。在掺和场地的周边人工挖设截、排水沟，以避免雨季集中径流冲刷垫层料。共布置两个区域依次进行掺配，每个区域面积约1000m2。掺配方式为碎石→砂→碎石→砂→……，依次水平铺层进行摊铺，摊铺厚度根据上述的试验比例即每摊铺1m厚的半成品料铺一层20cm的天然砂。掺配时，采用3m3装载机从碎石筛分系统进行挖装，15t自卸车运输至掺配场。碎石卸料采用进占法，砂卸料采用后退法，并采用D85推土机进行平料，每一区域的堆存高度不超过4～5m。

在掺配的过程中，定期对每一区域的掺配成品料取样筛分，以复核颗粒级配，含泥量和颗粒形状。在垫层料开采、上坝的过程中，采用3m3装载机自下而上立面挖装，配15t自卸车运输上坝。

5 掺配质量检测分析

垫层施工过程中，在掺配料场以及坝上均进行了取样进行级配情况检测，在料场掺配区域，每一个掺配料堆至少进行一次检测，在料堆上、中、下分别取样组成一个检测样品;大坝上的级配检测从已碾压好的坝面填筑层上挖坑取样，每个填筑层进行一组级配检测。下水库垫层料从开工到填筑完成共进行了136组检测，其检测成果详见表2。根据检测成果，经掺配后的垫层料级配大部分在设计包络线内，各粒径合格率为85.3%～100%，5mm颗粒含量合格率达到97.8%。

6 结语

垫层料的掺配技术在水电工程中应用广泛，且比较成熟。西龙池下水库堆石坝垫层料通过施工前对半成品料的检测分析和计算，取得了准确的掺配参数。采用合理掺配施工工艺，取得了非常理想的效果，掺配后的垫层料级配满足设计要求。

作者简介: 王松波，男，武警水电第二总队第七支队，高级工程师。