摘要：鲁布水库大坝为粘土心墙风化料坝，根据心墙料颗分曲线及风化料颗分曲线分析，在心墙料上游设置1层3.0m厚的混合反滤层，下游设置二层反滤层（Ⅰ反砂料和Ⅱ反砾石料），下游反滤料每层厚2.0m。三种反滤料要分别满足各自的颗粒级配要求，才能起到滤土、排水的作用。反滤料常规的掺配方法是按照砂、石掺配比例分层摊铺，再用挖掘机立面取料拌合装车。鲁布水库通过对加工设备筛分系统的改进，直接生产出符合级配要求的反滤料，这样在保证了反滤料级配要求的前提下，大大降低生产成本，加快了生产进度。鲁布水库反滤料加工方法的成功实施，为以后类似工程施工积累了经验。
关键词：反滤料；掺合；产量；成本高
引 言
鲁布水库大坝为粘土心墙坝，最大坝高88.6m，属高坝，反滤料分为Ⅰ反、Ⅱ反和混合反滤料3种。心墙上游为混合反滤料，下游为Ⅰ反、Ⅱ反滤料，共74000m³。
反滤料设计指标：Ⅰ反料粒径为0.1~2mm、比重≥2.07g/cm³、渗透系数≥5.0×10-5cm/s，、相对密度≥0.75、含水率≥4%，铺料厚度60cm；Ⅱ反料粒径为2~20mm、比重≥2.09g/cm³、渗透系数≥5.0×10-5cm/s，、相对密度≥0.75、含水率≥4%，铺料厚度60cm；混合反滤料为Ⅰ、Ⅱ反滤料按体积比1：1混合，控制指标参照Ⅰ反料。
1 反滤料加工方法
1.1 反砂料加工程序
反砂料加工程序：毛、块石料爆破开采→砂、石料生产系统加工Ⅱ反及混合反滤料→打砂系统生产Ⅰ反滤料→洗砂系统清洗Ⅰ反滤料→储存备料或直接装车。
1.2 毛、块石料爆破开采
1.2.1 石料场剥离
料场开采前，对料场剥离，人工砍除坡面树木，清除无用料，剥离的覆盖层、草皮、树木、杂物等运至弃渣场。
石料场剥离验后，在正式开始爆破施工作业前在石料场选择具有代表性的地点做爆破试验。通过现场的爆破试验，辩明爆区的各种有利或不利因素，选择最优的爆破参数，掌握和控制爆破振动、飞石的危害。
1.2.2 料场开采原则
石料场开采高程为1692m～1792m，采料高度100m，高差大，综合考虑本料场地形及料场开采强度等因素，料场开采采用分层开挖，台阶高度为15m，共分6层开挖。
为确保开挖边坡稳定，开挖时采取控制爆破。严格按照设计要求及“自上而下、由外向内、分区分层”的原则组织施工，料场开挖采用梯段爆破，边坡坡面采用预裂爆破。
1.2.3 钻孔爆破
石方钻孔爆破机械选择：我公司经前期调研考察，结合鲁布水库石料场爆破的具体情况，选择2台HQD100A型潜孔钻机，为鲁布水库石料场爆破的钻爆机械。
（1） 炮孔直径D、药包直径d
边坡预裂孔及缓冲孔炮孔直径D=70mm，药包直径d=50mm；主爆孔炮孔直径D=110mm，药包直径d=70mm。
（2） 底盘抵抗线Wd
Wd=D√[（7.85△τ）/mq]
式中 D—炮孔直径，D=1.1dm；
△—装药密度，△=0.7g/mL；
τ—装药系数，0.6∽0.8，τ取0.6；
m—炮孔密集系数，m=1.0；
q—单位炸药消耗量，q=0.6kg/m³。
算得Wd=2.5m
台阶上眉线至前排孔口的距离B=2.0m。
（3）梯段高度H及超深h
梯段高度H是抵抗Wd的函数，梯段高度H应有足够的高度方能利用岩石在爆破瞬间产生极大变形，提高岩石破碎度，这个高度要求不小于2倍Wd值。但H值超过一定值后，随H值的增加，每延米孔深所爆落方量降低，而单方成本增加，同时H值过大，给施工增加不安全性，装药结构复杂等。经验表明，H值不宜超过5倍Wd。H值计算公式为：
H=（2∽5）Wd
取H=10m。
超深是为了增加深孔底部装药量、增强对深孔底部岩石的爆破作用，以克服底盘抵抗线的阻力，避免爆破后在台阶底部残留岩柱，即所谓“根底”。超深值与岩石坚硬程度、炮孔直径、底盘抵抗线有关，其值按下式确定：
h=（0.2∽0.35）Wd
取h=0.5m，在坚硬岩石中爆破，系数取大值；反之取小值。
（4）炮孔间距a及密集系数m
炮孔间距和炮孔排距统称为孔网参数。
炮孔间距a=（τq′L）/（qH Wd）
式中 q′—每米炮孔装药量，q′=4.4kg/m；
L—炮孔深度，L=11m；
算得a=1.9m。
排距b=0.866a=1.6m。
炮孔密集系数m是指炮孔间距a与底盘抵抗线的比值，即m=a/ Wd=0.76。
（5）堵塞长度L1
孔口段堵塞长度L1是指从药柱顶面到炮孔口面的长度。在上部装入填塞物堵塞，以制约爆破气体逸出孔外，增加破碎时间，减小空气冲击波。孔口段堵塞长度也影响破碎效果，孔口段L1太长易形成大块；太短易产生飞石和强烈的空气冲击波。一般从破碎和容许的空气冲击波强度与飞石程度之间选择。
堵塞长度L1=（0.8∽1）Wd
取L1=1Wd=2.5m。
（6）单孔装药量
①第一排炮孔单孔装药量Q1=qaWdH
算得：Q1=28.5kg
②其它排炮孔单孔装药量Q1=KqabH
式中 K—前面各排孔的岩石阻力作用的增加系数，一般取1.1∽1.2；本工程取1.1。其余符合同前。
算得 Q2=20.1kg
③总药量Q3=28.5kg×22孔+20.1kg×22孔=1068kg
（7）最大单响量Q4
最大单响量Q4=28.5kg×11孔=313.5kg
（8）起爆网络和起爆方式及微差时间
每个炮孔用1发非电毫秒管，Φ90乳化炸药药卷装药，地表延时孔间微差时间为25ms和50ms，排间延时为110ms，孔内延时雷管全部采用200ms。采用导爆索、1～7段非电延时微差雷管联网组成并串联网络，接起爆器起爆。
1.3 Ⅰ反砂料加工
Ⅰ反砂料生产单独建立两套10型打砂系统，通过改变筛板孔径来调整筛分出的砂料颗粒级配满足设计要求。
Ⅰ反砂料粒径较小，直接用毛、块石作为原料来加工生产，对机器磨损较大，成本较高，因此采用成品的公分石作为原料来加工Ⅰ反砂料。成品公分石采用生产Ⅱ反及混合反滤料的砂、石料一体机来生产（该机器为二级破）。
为确保加工出的Ⅰ反砂料石粉含量满足设计及规范要求，另外单独建立一套洗砂机。Ⅰ反砂料加工系统见图一、洗砂系统见图二。
图一：Ⅰ反砂料加工系统
图二：洗砂系统
1.4 Ⅱ反料加工
根据设计包络曲线，Ⅱ反滤料为小石中掺部分砂，单独建立1套二级破砂、石料加工系统，筛分系统设置4种粒径的筛板及料仓，分别筛分石粉、砂、小石、中石，将砂及小石的料仓汇集，覆盖筛板，下漏50%砂料，与小石混合后就能满足Ⅱ反滤料级配要求，从而大大降低了生产成本及加快生产进度。Ⅱ反及混合反滤料加工系统见图三。
图三：Ⅱ反及混合反滤料加工系统
1.5 混合反滤料加工
根据设计要求混合反滤料为Ⅰ反砂料与Ⅱ反料按体积比1：1混合，也是经过试验，改变筛分系统来调配出合格的混合反滤料。具体为覆盖筛板，下漏2/3砂料，与小石混合后就能满足混合反滤料级配要求，从而大大降低了生产成本及加快生产进度。
2 反滤料加工技术、经济对比分析
2.1 技术效果对比分析
通过对砂石料加工系统的改进，生产出的Ⅰ反料、Ⅱ反料及混合反滤料级配均满足设计要求。Ⅰ反料、Ⅱ反料、混合反滤料颗分曲线分别见图四、图五、图六。
图四：Ⅰ反料颗分曲线
图五：Ⅱ反料颗分曲线
图六：混合反滤料颗分曲线
通过现场试验，反滤料的常规掺配方法和改进设备筛分系统加工方法，生产出的反滤料技术对比分析见表一。
表一 技术效果对比分析
从以上数据对比分析可知，通过对加工设备筛分系统的改进，直接生产出符合级配要求的反滤料，更有利于保证反滤料级配满足设计要求。
2.2经济效果对比分析
常规掺配方法需要按照砂、石掺配比例分层堆放、推土机推平，再用挖掘机立面取料拌合装车。鲁布水库通过对加工设备筛分系统的改进，直接生产出符合级配要求的反滤料，可以直接装车，大大降低生产成本。经济效果对比分析见表二。
表二 经济效果对比分析
3 结论
鲁布水库通过对反滤料加工设备筛分系统的改进，直接生产出符合级配要求的反滤料，这一方案的成功实施，论证了该方案既能保证反滤料级配要求，又能大大降低生产成本，加快了生产进度，为以后类似工程施工积累了经验。
参考文献：
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[2]DL/T5129-2013，碾压式土石坝施工规范[S].
[3]SL237-1999，土工试验规程[S].
论文作者:张永智
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/25
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