淺談等節(jié)奏流水法在均質(zhì)土壩施工中的應(yīng)用

劉 凱

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,四川 成都 610091)

1 工藝研究背景

老撾會(huì)蘭龐雅下游水電站是一座以發(fā)電為主的壩后式水電站，電站控制流域面積380 km2，水庫(kù)正常蓄水位198 m，最大庫(kù)容73.90×106m3，有效庫(kù)容2.43×106m3，利用水頭51.4 m，引用流量36.54 m3/s，電站裝機(jī)容量15.0 MW。攔河〗壩壩型為均質(zhì)土壩，最大壩高55 m，壩頂長(zhǎng)度為559 m，大壩底部寬度208 m。大壩迎水面坡比1∶2，背水面坡比1∶2.5。

均質(zhì)土壩施工的特點(diǎn)是填筑工程量大，受雨季影響嚴(yán)重，施工工期短，施工強(qiáng)度高等，因此，除充分的資源配置外，合理的工序組織也是均質(zhì)土壩高效施工的保證。流水作業(yè)工藝原理適用于均質(zhì)土壩填筑施工，組織好流水施工，能收到事半功倍的效果。

2 流水施工參數(shù)及實(shí)現(xiàn)途徑

2.1 均質(zhì)土壩填筑過(guò)程及相互關(guān)系

均質(zhì)土壩填筑過(guò)程包括：土料攤鋪、層間碾壓、壓實(shí)度檢驗(yàn)等三個(gè)過(guò)程。大壩填筑等節(jié)奏流水施工，就是以作業(yè)臺(tái)班為節(jié)拍，以上三個(gè)過(guò)程有序循環(huán)進(jìn)行，收到當(dāng)班攤鋪量，當(dāng)班碾壓和檢驗(yàn)驗(yàn)收完畢最理想的效果。土料攤鋪量依靠反鏟數(shù)量及功效保證，層間碾壓量受擬定層厚及推土機(jī)推填質(zhì)量的影響。

2.2 大壩填筑流水作業(yè)空間參數(shù)的確定

流水施工的空間參數(shù)，即表達(dá)流水施工在空間布置上劃分的個(gè)數(shù)，對(duì)于均質(zhì)土壩填筑而言，即是計(jì)劃強(qiáng)度在每一填筑層上的分?jǐn)倕^(qū)域個(gè)數(shù)。由于壩體在垂直方向是變截面，可按試驗(yàn)確定松鋪厚度將大壩分成若干層，計(jì)算出每層的填筑量，劃分出每層流水作業(yè)施工區(qū)，并以按進(jìn)度計(jì)劃計(jì)算的臺(tái)班填筑量為依據(jù)，將每層的填筑量進(jìn)行分?jǐn)?，然后確定流水作業(yè)施工區(qū)面積，在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，需按已劃分的施工區(qū)調(diào)配設(shè)備進(jìn)行施工。

2.3 大壩填筑流水強(qiáng)度的確定及作用

大壩填筑流水強(qiáng)度采用以進(jìn)度計(jì)劃為依據(jù)確定的臺(tái)班填筑量進(jìn)行標(biāo)定，它是資源合理配置的主要依據(jù)。對(duì)于土料的攤鋪，先根據(jù)壩面填筑流水強(qiáng)度計(jì)算出所需開(kāi)挖設(shè)備配置，再根據(jù)開(kāi)挖設(shè)備配置產(chǎn)量能力及運(yùn)距，配備運(yùn)輸設(shè)備的數(shù)量，從而滿(mǎn)足土料攤鋪過(guò)程流水強(qiáng)度的需要確。對(duì)于層間的碾壓，先根據(jù)壩面填筑流水強(qiáng)度配置碾壓設(shè)備數(shù)量，再根據(jù)碾壓設(shè)備數(shù)量確定碾壓方式，以最高的碾壓效率保證試驗(yàn)確定的碾壓遍數(shù)。對(duì)于壓實(shí)度的檢驗(yàn)，要依據(jù)流水強(qiáng)度確定取樣組數(shù)，從而配置出試驗(yàn)取樣人員的數(shù)量。

3 大壩填筑流水組織應(yīng)用的要點(diǎn)

組織流水施工的關(guān)鍵點(diǎn)在于過(guò)程與過(guò)程之間的連續(xù)性，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)滯緩，都會(huì)影響整個(gè)流水線(xiàn)的實(shí)施效果，因此，組織流水施工，對(duì)管理的精細(xì)化程度提出了更高要求，就均質(zhì)土壩填筑而言，應(yīng)從以下幾個(gè)方面精細(xì)策劃來(lái)保證施工的流暢性。

3.1 土料場(chǎng)及運(yùn)輸

土料場(chǎng)是出產(chǎn)量的源頭，土料場(chǎng)的組織要作為重點(diǎn)控制，首先，排隊(duì)等候的自卸汽車(chē)候車(chē)位置要合理安排，盡量減少就位及調(diào)頭造成時(shí)間損失；其次，挖機(jī)裝料方式應(yīng)有計(jì)劃地訓(xùn)練，除保證鏟斗滿(mǎn)裝外，要盡量減少回轉(zhuǎn)角度，調(diào)整滿(mǎn)負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng)與空轉(zhuǎn)速度的合理性，提高裝車(chē)效率。

運(yùn)輸?shù)缆沸璋才艑?zhuān)門(mén)維護(hù)隊(duì)伍進(jìn)行維護(hù)，保證運(yùn)輸路況良好，提高行車(chē)速度，減少車(chē)輛的過(guò)多投入。

3.2 填料攤鋪

填料層厚度控制應(yīng)采用樣架引導(dǎo)，推土機(jī)要按找平的方式進(jìn)行，因此，在施工過(guò)程中，應(yīng)注重培養(yǎng)推土機(jī)司機(jī)的找平能力。推土過(guò)程中，要采用鋼卷尺對(duì)已找平層的厚度進(jìn)行不斷測(cè)量、矯正，直到推土機(jī)司機(jī)適應(yīng)和掌握。

推土機(jī)找平距離不能超過(guò)5 m，以保證層厚可控和整平面平整，因此，現(xiàn)場(chǎng)必須設(shè)置專(zhuān)職卸料指揮人員指揮卸料。汽車(chē)卸料時(shí)，大箱尾部必須在伸出已整平層前沿后,方可卸料。卸料后，大部分土料要在整平平臺(tái)以下才算合格。

自卸車(chē)應(yīng)搭接1/3料堆底面直徑進(jìn)行卸料，當(dāng)推土機(jī)正在推土填平干擾搭接卸料時(shí)，可采取間隔卸料法進(jìn)行卸料，但整體應(yīng)存在1/3搭接關(guān)系，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)對(duì)專(zhuān)職指揮倒車(chē)人員進(jìn)行有針對(duì)性的訓(xùn)練。

3.3 填料碾壓

振動(dòng)碾行走方向必須與大壩縱軸線(xiàn)平行，行走速度按碾壓試驗(yàn)技術(shù)要求執(zhí)行。振動(dòng)碾噸位不得小于20t，采用進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓，碾壓次數(shù)符合碾壓試驗(yàn)成果報(bào)告要求。每個(gè)流水單元找平后，首先用20t碾子進(jìn)行錯(cuò)距靜壓；當(dāng)?shù)谝慌_(tái)振動(dòng)碾錯(cuò)開(kāi)一定距離后，第二臺(tái)振動(dòng)碾緊跟進(jìn)行錯(cuò)距振壓碾壓；當(dāng)靜壓碾子碾壓完畢，還要與振壓碾子相向進(jìn)行振壓作業(yè)。碾壓參數(shù)為振壓碾壓參數(shù)，直至整個(gè)流水作業(yè)區(qū)碾壓完畢。

4 應(yīng)用實(shí)例

老撾會(huì)蘭龐雅下游水電站以均質(zhì)土壩為主要擋水構(gòu)筑物，對(duì)該壩的實(shí)施過(guò)程，是等節(jié)奏流水法應(yīng)用較為成功的案例。

4.1 均質(zhì)土壩填筑流水單元

如前所述，均質(zhì)土壩填筑主要包括土料攤鋪、層間碾壓、壓實(shí)度檢驗(yàn)等幾個(gè)流水單元。

4.2 均質(zhì)土壩填筑流水強(qiáng)度的確定

老撾會(huì)蘭龐雅下游水電站均質(zhì)土壩粘土填筑總量為175.6萬(wàn)m3，根據(jù)總進(jìn)度計(jì)劃，月平均填筑強(qiáng)度為15萬(wàn)m3，每月按25天保證出勤天數(shù)，每天兩班工作制，理論流水強(qiáng)度為3 000 m3/班。

4.3 資源配置

資源配置數(shù)量及其能力是完成流水強(qiáng)度的主要保證，對(duì)于均質(zhì)土壩填筑施工而言，資源配置主要包括：挖裝設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、攤鋪設(shè)備和振動(dòng)碾壓設(shè)備等。

4.3.1 挖裝設(shè)備配置

按不均衡系數(shù)1.3，土料損失系數(shù)1.15，松方與實(shí)方換算系數(shù)取1.3，則根據(jù)高峰期月填筑方量換算的高峰月挖裝方量為291 525 m3(松方)，反鏟數(shù)量計(jì)算如下：

反鏟數(shù)量由公式：N=Q/(MPsη)確定

式中Q為總挖裝松方方量/月

Q= 291 525 m3。

式中M為每月計(jì)劃臺(tái)班數(shù)，擬安排2班工作制，取數(shù)值60；Ps為反鏟每臺(tái)班生產(chǎn)率。

Ps=8×3 600/每次作業(yè)延續(xù)時(shí)間×反鏟斗容/土的最初可松系數(shù)×土的充盈系數(shù)×工作時(shí)間利用系數(shù)=2 372 m3。

η為機(jī)械利用效率，取0.7

則：挖機(jī)數(shù)量=Q/(MPsη)= 291 525 m3

÷(60×2 372×0.7)=2.9臺(tái)。

根據(jù)項(xiàng)目部現(xiàn)有設(shè)備能力，現(xiàn)場(chǎng)按3臺(tái)配置，其中1.8 m3斗容1臺(tái)、1.4 m3斗容1臺(tái)、1.0 m3斗容1臺(tái)。

4.3.2 運(yùn)輸設(shè)備配置

運(yùn)輸設(shè)備是在保證挖裝設(shè)備工效的情況下，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行配置。

CAT336D挖機(jī)，配20 t自卸汽車(chē)，平均裝滿(mǎn)一車(chē)時(shí)間為2.4 min，在當(dāng)時(shí)路況下，重車(chē)行車(chē)速度為25 km/h,共耗時(shí)6.2 min，壩上卸料平均耗時(shí)1.1 min，合計(jì)耗時(shí)7.3 min，空車(chē)行車(chē)速度40 km/h，返回挖裝點(diǎn)耗時(shí)5.7 min，第一輛車(chē)總耗時(shí)15.4 min，綜合考慮，共計(jì)配置6輛車(chē)，能夠保證CAT336D挖機(jī)挖裝功效。每班按純工作時(shí)間6.5 h計(jì)算，1臺(tái)CAT336D挖機(jī)每班挖裝土料(按壓實(shí)方計(jì)算)為25×6×11.6=1 740 m3。

PC300挖機(jī)，配20 t自卸汽車(chē)，平均裝滿(mǎn)一車(chē)時(shí)間為2.9 min，在當(dāng)時(shí)路況下，重車(chē)行車(chē)速度為25 km/h,共耗時(shí)6.2 min，壩上卸料平均耗時(shí)1.1 min，合計(jì)耗時(shí)7.3 min，空車(chē)行車(chē)速度40 km/h，返回挖裝點(diǎn)耗時(shí)5.7 min，第一輛車(chē)總耗時(shí)15.9 min，綜合考慮，共計(jì)配置4輛車(chē)，才能保證PC300挖機(jī)挖裝功效。每班按純工作時(shí)間6.5 h計(jì)算，1臺(tái)PC300挖機(jī)每班挖裝土料(按壓實(shí)方計(jì)算)為24×4×11.6=1 113.6 m3。

PC200挖機(jī)，配20 t自卸汽車(chē)，平均裝滿(mǎn)一車(chē)時(shí)間為4.5 min，在當(dāng)時(shí)路況下，重車(chē)行車(chē)速度為25 km/h,共耗時(shí)6.2 min，壩上卸料平均耗時(shí)1.1 min，合計(jì)耗時(shí)7.3 min，空車(chē)行車(chē)速度40 km/h，返回挖裝點(diǎn)耗時(shí)5.7 min，第一輛車(chē)總耗時(shí)17.5 min，綜合考慮，共計(jì)配置3輛車(chē)，能夠保證PC200挖機(jī)挖裝功效。每班按純工作時(shí)間6.5 h計(jì)算，1臺(tái)PC300挖機(jī)每班挖裝土料(按壓實(shí)方計(jì)算)為22×3×11.6=765.6 m3。

4.3.3 攤鋪設(shè)備配置

推土機(jī)正常推土一來(lái)回0.72 min，一車(chē)土需3來(lái)回?cái)備佌剑残钑r(shí)間2.2 min，一班攤鋪工效為1 309 m3/班，3 619.2/1 309=2.7臺(tái)推土機(jī)同時(shí)作業(yè)，按3臺(tái)考慮能滿(mǎn)足攤鋪強(qiáng)度要求。

4.3.4 碾壓設(shè)備配置

《老撾會(huì)蘭龐雅下游水電站土石壩施工技術(shù)要求》規(guī)定振動(dòng)碾碾壓速度不得超過(guò)2 km/h。按2 km/h行走速度，按振動(dòng)碾有效碾壓寬度2.0 m計(jì)算，碾壓功效為2×1 000×2=4 000 m2/h，粘土松鋪厚度為0.4 m，每班攤鋪面積為3 619.2/0.4=9 048 m2， 碾壓遍數(shù)為8遍，需3臺(tái)振動(dòng)碾同時(shí)作業(yè)，才能滿(mǎn)足施工強(qiáng)度要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

流水法施工是建筑施工作業(yè)最高效的方法之一，能使施工在各施工段、施工過(guò)程上連續(xù)、均衡地進(jìn)行，使各工序間最大限度地實(shí)現(xiàn)搭接。但對(duì)管理者要求較高，需對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化籌劃，方能使作業(yè)流暢。