1、施工过程中反滤料包络曲线控制指标的完善摘 要：文章介绍了反滤料包络曲线调整的依据、计算过程及在项目的应用情况，并对其产生的效果、意义进行了分析说明，为今后类似情况的施工，提供思路及参考借鉴。 关键词：反滤料；包络线；调整；依据；意义 1 前言 苏丹上阿特巴拉水利枢纽工程主要由左右岸土堤、左岸土石坝、河床粘土心墙坝、溢流坝、灌溉取水口组成，枢纽总长 6615.84m。河床粘土心墙坝及左右岸土堤的典型断面如图 1 和图 2 所示。 图 1 河床粘土心墙坝断面图（单位：m） 1 为防渗土料；2a、2b 为堆石料；3a 为反滤料；3b 为排水料；4a 为上游护坡料；4b 为上游护坡过渡料；4c 为下游
2、护坡料；5 为下游排水体料。 图 2 左、右岸土堤坝段断面图（单位：m） 2 反滤料的技术要求及料场原料的特性 2.1 原有反滤料包络线的参数要求 反滤料包络线控制参数如表 1 所示。 表 1 原设计反滤料包络线控制参数表 筛分粒径/mm 0.075 0.2 0.5 1 2 5 10 包络线 上线 3 15 50 80 100 下线 0 0 15 40 70 95 100 2.2 料场原料的特性 现场砂砾料场的原材料，0.6mm 以下的颗粒含量约为30%40%，0.610mm 颗粒含量约为 15%，1020mm 颗粒含量约为20%，20mm 以上颗粒含量约为 25%35%。将天然毛料 9.5m
3、m 以上颗粒剔除后，剩余料物的级配曲线如表 2。 表 2 料场原料颗粒级配曲线（剔除粒径大于 9.5mm） 筛分粒径/mm 探坑编号 0.15 0.3 0.5 0.6 1 1.18 2 2.36 4.75 9.5 1# 0.0 19.9 50.4 69.3 74.8 77.3 81.0 82.7 88.9 100.0 2# 0.0 35.3 57.7 68.8 74.7 77.3 80.4 81.7 88.4 100.0 2.3 反滤料控制指标和料场原料级配指标的对比 原 3a 料包络线控制指标及料场毛料颗粒对比见图 3。由图 3 可见料场毛料中 0.6mm 以下细料过多，若用原设计 3a 控
4、制指标来进行生产控制，约有 20%40%的弃料，浪费很大，将造成料源不足，且为确保将细料充分洗除，系统生产能力大幅下降。 3 反滤料包络线控制指标调整 3.1 反滤料级配曲线调整依据 根据 EM 1110-2-1901、美国坝体填筑材料标准设计规范和太沙基滤料规则的设计原则，经与监理工程师研究决定，修改 3a 料的级配包络线控制指标。 3.2 反滤料级配曲线调整计算 3b 料、3a 料和 1 区料的关系如表 1，3a 料的级配包络曲线可通过 3b料的级配曲线确定，同时又可通过 1 区料的级配曲线论证。 表 3 土堤和大坝中的反滤关系 坝型 反滤层/被保护土-1 反滤层/被保护土-2 土堤（15
5、mH25m） 3a/1 3b/3a 大坝 3a/1 3b/3a 根据 EM 1110-2-1901 设计规范和太沙基滤料规则的规定，3a 料与保护性反滤料 3b 料的特征粒径 d15、d85 及 D15 应满足下式的要求，同时两者的不均匀系数 =d60/d10 及 D60/D10 不大于 58，级配曲线形状最好相似。 Dc15/df854 （1） Df15/dc854 （2） 上式，Dc153b 料的粗料粒径，小于该粒径的料物占总重的15%；df853a 料的细料粒径，小于该粒径的料物占总重的 85%；Df153b 料的细料粒径，小于该粒径的料物占总重的 15%；dc853a 料的粗料粒径，小
6、于该粒径的料物占总重的 15%。 为了满足保护性反滤料和 3a 料的级配曲线相似，两者的曲率系数Ce=d230/（d10d60）与 Ce=D230/（D10D60）应该一致。 上述公式 1 是为了保证被保护土不会向反滤层流失，公式 2 是为了保证反滤料的透水性。 保护性反滤料 3b 料的级配包络线特征点见表 4。 表 4 3b 料的级配包络线特征点 特征点（mm） D10 D15 D30 D60 细线 （f） 粗线 （c） 细线 （f） 粗线 （c） 细线 （f） 粗线 （c） 细线 （f） 粗线 （c） 4 2 5 2.5 6.5 5 10 为满足式 1 的 Dc15/df854，则 df8
7、5Dc15/4=5/4=1.25，取df85=1.25。 为满足式 2 的 Df15/dc854，则 dc85Df15/4=2/4=0.5，原设计级配给出的 dc15=0.5，3a 料 0.5mm 以下的级配包络线不用调整，因此dc10=0.5。 3a 料粗线的不均匀系数 c2=dc60/dc1058，则 dc6023.2，可取 dc60=2.4。 参考美国坝体填筑料设计规范，过筛率 60%以下的最大与最小粒径之比不大于 5，则 df60=0.5，df15=0.5。 3a 料细线的不均匀系数 f2=df60/df1058，则df100.060.1，原设计级配给出的 df10=0.15，3a 料
8、 0.15mm 以下的级配包络线不用调整，因此 df10=0.15。 3b 料粗线的曲率系数 Ce=D230/（D10D60）=6.52/（410）=1.05625，则 3a 料粗线的曲率系数也为 1.05625，根据计算，3a 料的dc30=1.0。 由于 3a 料粗线的曲率系数为 1.05625，3a 料细线的曲率系数也取 1.05625，根据 Ce=d230/（d10d60）计算，3a 料细线的df30=0.28。 根据以上计算，3a 料细线的特征点df3=0.075，df10=0.15，df15=0.18，df30=0.28，df60=0.5，df85=1.25，df100=2；粗线特
9、征点dc0=0.2，dc10=0.4，dc15=0.5，dc30=1.0，dc60=2.4，dc85=6，dc100=10。 3a 料与 1 区料的级配关系 本工程 1 区料中小于 0.075mm 的颗粒含量为 40%85%，根据 EM 1110-2-1901 规范的规定，被保护土属于 2 型，保护性反滤料 3a 料的d150.7mm，修改后的级配曲线 d15=0.180.5mm 满足规范的要求。 修改后的级配包络线与原设计的 3a 料包络线相比，修改前后的包络线对比见表 5，调整后包络线与料场毛料对比见图 4。从图 4 可知，将天然毛料中剔除 0.15mm 以下和 9.5mm 以上颗粒后剩余
10、料物的级配曲线基本满足修改后的 3a 料包络线。 表 5 3a 料包络线修改前后对比表 包络线 项目 包络线特征点/mm d0 d10 d15 d30 d60 d85 d100 上包线 修改前 0.15 0.2 0.3 0.6 1.2 2 修改后 0.15 0.18 0.28 0.5 1.25 2 下包线 修改前 0.2 0.4 0.5 0.8 1.5 3.2 10 修改后 0.2 0.4 0.5 1.0 2.4 6 10 4 实际效果 经项目部建议，监理工程师批准，在苏丹上特巴拉项目生产过程对反滤的控制指标进行了调整。 调整的效果主要体现在两个方面：（1）弃料量从原来毛料的 30%左右降到 10%以内；（2）反滤料系统的生产能力，由原来 1.4 万 m3/月，提高到 2 万 m3/月。 5 结论 土石坝作为当地材料坝，施工过程中将技术规范要求与当地材料的特性，充分、有机结合起来，将对提高施工效率、降低施工成本起到关键的作用。望本文能给类似工程的施工提供方案上的参考及思路上的借鉴。 作者简介：李秋石（1975- ） ，河北抚宁人，主任工程师，高级工程师，本科，学士，从事水电施工技术工作。
