某电厂灰场子坝加高工程试验方案简述

杨玉玲 张 涛

1 工程概况

此电厂新建工程初期灰场为某灰场,厂内除灰采用灰渣分除、干灰干排,灰渣由汽车运送至灰场贮放。电厂4×300 MW机组设计年灰渣排量为85.8×104t,当灰场最终堆至1 391 m高程,库容将达到824.27×104m3,可供电厂4×300 MW机组堆放8.3年,满足堆放10年左右的要求。

在某灰场西南侧沟口设1号初期堆石棱体,顶标高1 340.0 m;东南侧山垭口设2号初期堆石棱体,顶标高1 365.0 m。灰渣场采用灰渣子坝加高方式贮灰,灰渣子坝分级加高,其中初期三年贮灰子坝坝顶设计标高为1 370.0 m。

灰渣子坝的加高主要适用于初期灰渣场的子坝加高,即在初期堆石棱体上游、堆石棱体前部,利用灰渣作为子坝坝体碾压材料加高灰场的部分,本期1号棱体处加高灰渣子坝共3级。

当灰场灰渣堆至标高为1 337.0 m,长为100 m的堆灰平台完成时,立即采用灰渣子坝加高方式修建第一级灰渣子坝,增加库容,继续堆灰。在以后的灰场运行中,当灰场各级灰渣子坝的堆灰达限制堆灰高程后,即进行下一级灰渣子坝的修建工作。

2 试验目的

在本电厂新建工程初期灰场1号棱体1级子坝加高工程中,在子坝坝体填筑前,须依据有关规范与设计要求,对灰渣进行土工试验和现场碾压试验,以确定施工控制指标,即满足设计干密度要求的铺灰厚度、碾压方式、碾压遍数、含水率控制范围及压实机械的组合方式等施工数据。

3 试验情况简述

本次试验场区设在本电厂某灰场库区内,每个试验段为12 m×2.5 m,共分3个试验段。根据要求及现场条件,碾压机械选择SANY牌18 t振动压路机,本次现场碾压试验的粉煤灰虚铺厚度分别为60 cm,80 cm,100 cm;每个厚度下的含水量设计值均为 15%,20%,25%,其中每个含水量下的碾压遍数为6遍,8遍,10遍,即总共试验27次以确定满足设计干密度要求的铺灰厚度、碾压方式、碾压遍数、含水率控制范围以及压实机械的组合方式。

现场碾压前,首先由履带式推土机将电厂运来的粉煤灰摊铺至设计虚铺厚度,同时现场采取灰样进行原始状态下的含水量、密度试验,并依据含水量指标采用洒水车(WSD-10B型)分段进行现场配水至设计含水量,然后进行现场碾压(先用振动压路机不起振静压1遍,再振动碾压,最后再静压 1遍),碾压完毕后,立即用6.18 cm×2 cm型环刀取样、封样,送至现场实验室,依据《土工试验规程》进行含水量、密度以及抗剪强度试验(由于条件所限,现场仅进行直接剪切试验)。

4 试验数据分析

在虚铺厚度一定的情况下,随着碾压遍数的增加,其相应干密度随之增加,但填筑含水量的大小对碾压效果(干密度)不是很敏感,抗剪强度指标随虚铺厚度、含水量和碾压遍数变化的规律性不强。

当虚铺厚度为80 cm,碾压遍数为8遍时,含水量在18.9%～19.8%,其干密度达到1.34 g/cm3～1.36 g/cm3,与室内击实试验结果中的最大干密度与最佳含水量最为接近,且粘聚力 C=16.23 kPa～ 19.08 kPa,内摩擦角 φ=25.14°～ 26.18°,大于最大干密度(室内击实试验)下的 C,φ值(C=14.7 kPa,内摩擦角φ=25.0°)。

对照相关电力设计院“某电厂(4×300 MW)新建工程某灰场设计、施工、运行说明书”中有关碾压填筑的控制指标,本次试验中,当虚铺厚度为 80 cm,碾压遍数为 8遍时,含水量控制在18.9%～19.8%范围内时,其干密度、粘聚力和内摩擦角均能达到设计要求。

之后进行的室内三轴剪切试验结果表明,当试样含水量接近最佳含水量时,在相同击实条件下最易达到最大干密度,三轴剪切条件下的总应力强度指标:粘聚力C=17.8 kPa～20.4 kPa,内摩擦角 φ=24.8°～28.5°,与现场直剪试验的结果相近,基本达到原设计所要求的控制指标。

5 结论与建议

本电厂出厂时粉煤灰(原始状态下)的含水量范围为6.5%～11.5%。

在不同含水量状态下,碾压前粉煤灰处于松散状态时的最小干密度范围为0.67 g/m3～1.01 g/m3。

完全干燥松散状态下粉煤灰处于粉末状态时的最小干密度为1.10 g/m3,完全干燥松散状态下粉煤灰中含少量团状颗粒时的最小干密度为1.26 g/m3。

当试样含水量接近最佳含水量时,在相同击实条件下最易达到最大干密度,三轴剪切条件下的总应力强度指标:粘聚力C=17.8 kPa～ 20.4 kPa,内摩擦角 φ=24.8°～ 28.5°。

由不同含水量、不同碾压遍数和不同虚铺厚度下的粉煤灰含水量、密度及抗剪强度试验结果表明,在虚铺厚度一定的情况下,随着碾压遍数的增加,其相应干密度随之增加,但填筑时粉煤灰中含水量的大小对碾压效果(干密度)不是很敏感,且抗剪强度指标随虚铺厚度、含水量和碾压遍数变化的规律性不强。

综合分析现场碾压试验成果,采用18 t振动压路机进行现场碾压,虚铺厚度80 cm,碾压遍数8遍,当含水量接近最佳含水量时,其干密度可达到1.34 g/cm3～1.36 g/cm3,抗剪强度指标:粘聚力 C=16.23 kPa～ 19.08 kPa,内摩擦角 φ=25.1°～ 26.2°,满足设计要求。

通过对本电厂新建工程某灰场灰渣现场碾压试验和室内土工试验,得到以下技术指标:

铺灰厚度:80 cm;

碾压机具:18 t振动碾;

碾压遍数:8遍,先用振动压路机不起振静压1遍,再振动碾压6遍,最后再静压1遍;

筑坝灰渣的含水量控制在18%～23%之间,含水量不符合要求的灰渣不得直接上坝;

碾压后灰渣干密度:ρd≥1.30 g/cm3;

粘聚力 C≥16.2 kPa,内摩擦角 φ≥25.1°。

[1] SL 237-1999,土工试验规程[S].

[2] DL/T 5045-2006,火力发电厂灰渣筑坝设计规范[S].

[3] DL/T 5074-2006,火力发电厂岩土工程勘测技术规程[S].

[4] 中华人民共和国建筑行业标准.建筑材料试验操作规程[S].