《罗赛雷斯大坝加高工程反滤料设计级配的优化》

罗赛雷斯大坝加高工程中，反滤料设计级配的优化至关重要。原设计级配可能存在一些局限性，优化过程综合多方面因素。从材料特性出发，深入分析不同粒径颗粒的比例关系。通过大量的试验和模拟，调整级配曲线，使其在保证良好透水性的同时，能有效防止被保护土的颗粒流失。优化后的反滤料级配，能够更好地适应大坝加高后的应力变化和水流条件，提高大坝的稳定性和安全性，在整个工程的结构完整性和长期运行可靠性方面发挥着不可或缺的作用。

        1 工程简介

        苏丹罗赛雷斯大坝，位于尼罗河主要支流青尼罗河上苏丹南部青尼罗河州罗赛雷斯镇，距苏丹首都喀土穆 550km。大坝于 1960 到1967 年建成，最大坝高 66m，装机 7 台，共 28 万千瓦。（参考《建筑中文网》）

        本加高工程是在原有大坝的基础上加高 10m，并向下游按一定比例加宽。加高后的大坝全长 25.1 公里，包括 24.1 公里的土石坝（左岸土石坝长 15.6km，右岸长 8.5km）和 1 公里的混凝土坝，其作用是储存更多青尼罗河上游来流，为下游广大灌溉区域提供可靠稳定的供水，并提高苏丹水力发电的能力。

        2 土石坝结构及料物特性

        根据监理工程师的设计图纸，加高后的土石坝分四种坝型，主要坝体（1 型坝和 2 型坝，占整个土石坝填筑量的 93%）为斜芯墙结构，料物从上游到下游依次为：护坡料（8 区料和 5 区料）、反滤料（2区料）、斜芯墙料（1 区料）、细反滤料（2A 料）、反滤料（7A 料）、任意料（4 区料）和护坡料（5 区料）。7A 料位于 2A 料的下游侧，且位于土石坝的基础部位，是 2A 料的保护性反滤料，防止 2A 料的流失并将坝体内渗水自由排除坝体外。

        7A 料由天然河床中的砂砾料经过破碎筛分系统加工制得（此系统同时生产 6A 料和 7A 料）。根据工程师的设计，7A 料是一种窄级配的反滤料。

        根据原设计级配曲线可知，7A 料中料物粒径在 1~10mm 之间的颗粒含量约占总量的 65%。而天然砂砾料中 1~10mm 的颗粒含量仅为 7.2%，7A 料必须通过破碎大石或中石来获取。

        3 现有加工系统的特性

        按照系统设计，在右岸靠近青尼罗河布置了反滤料加工系统，此系统通过破碎筛分天然砂砾料来制备 6A 料和 7A 料。此系统主要的运行设备有：1 台 HP400SX 圆锥破碎机、5 台 2YKR2460 圆振动筛、1 台 RP109 制砂机、2 台 2FC-15 洗砂机、11 台 GZG1103 振动给料机以及 21 条皮带机，设备全部来源于苏丹麦洛维水电站项目。在系统建安完成并调试运行后，生产了少量的 6A 料和 7A 料，取样筛分试验结果显示，7A 料的级配不满足设计要求。

        为解决 7A 料的级配问题，针对本项目的实际情况，建议采取以下两种方法：

        ①调节分料漏斗的开口尺寸，减小6A料中10~40mm 颗粒的含量，通过 RP109 制砂机的破碎提高 7A 料中 1~10mm 颗粒的含量。此方法的 7A 料生产能力约 110t/h，约 64m3/h，全天 24h 生产每月成品产量也仅为 2.4 万立方米，生产无法满足月填筑强度 5 万立方米的要求；②根据 2A 料的级配曲线以及反滤料的设计原则，修改 7A料的粗料级配曲线。

        4 优化后的级配曲线

        由于第一种生产方法的生产效率低，严重制约左右岸土石坝的填筑进度，此种方法不适用，必须通过设计修改 7A 料级配曲线的方式，才能使反滤料系统生产的 7A 料的产量在满足级配曲线的情况下满足土石坝填筑进度需要。

        参照碾压式土石坝设计规范[1]和碾压式土石坝设计[2]中的反滤料设计原则，7A 料作为 2A 料的保护性反滤料，其级配需根据已确定的 2A 料级配来计算。

       

        5 结论

        经过与监理工程师的多次沟通，工程师最终同意我方使用修改后的级配曲线。因修改后的曲线扩大了成品物料的级配范围，使现有反滤料系统生产的成品 7A 料完全满足使用要求，系统的生产能力因此提高 63%，现为 180t/h，约为 104m3/h，系统的实际有效生产时间为每月 25 天，每天 14 小时，则月生产强度可提高到 3.5 万立方米。考虑每年汛期 6~9 月填筑很难进行，所需物料减少，而这 4 个月系统可正常生产并储存，全年叠加后可满足土石坝的填筑强度要求。

        参考文献：

        [1]黄河水利委员会勘测规划设计研究院.SL274-2001 碾压式土石坝设计规范[S].

        [2]林昭.碾压式土石坝设计[M].郑州：黄河水利出版社. 来源: 《建筑中文网》.

原文网址：http://www.pipcn.com/research/201105/14904.htm