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雙江口水電站當卡土料場運輸方案探析

來源:原創論文網 添加時間:2020-02-11

  摘    要: 雙江口水電站當卡料場為大壩礫石土心墻防滲土料供應料場,料場儲量豐富,但拔河高度高、土料分布高差較大。采用公路汽車運輸時,運輸道路修建具有一定難度且重車陡坡下運安全風險大,同時也易造成有用料的浪費。采用新型的長距離大傾角下運膠帶機方案運輸土料,既可以滿足高強度運輸需要,又能有效縮短運輸距離,減少公路汽車運輸的風險,節約工程投資。該關鍵問題的解決,還有利于在此基礎上開展土料加工(摻合、含水率調整)程序的優化,推進工程建設。

  關鍵詞: 雙江口水電站; 當卡料場; 防滲土料; 土料運輸; 長距離大傾角下運膠帶機;

  1、 概 述

  1.1 、工程概況

  雙江口水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州馬爾康市金川縣境內,為大渡河干流第5個梯級電站,是大渡河上游控制性水庫電站工程。工程開發任務以發電為主,水庫正常蓄水位2 500 m,水庫總庫容為28.97億m3,具有年調節能力。電站裝機容量2 000 MW,多年平均發電量約77億kW·h。

  工程樞紐建筑物主要由礫石土心墻堆石壩、右岸洞式溢洪道、深孔泄洪洞、放空洞、左岸豎井泄洪洞、左岸地下引水發電系統等建筑物組成。

  攔河大壩為礫石土心墻堆石壩,最大壩高312 m,為目前世界上已建、在建的第一高壩,壩頂高程2 510.00 m,大壩填筑總量約4 500萬m3,其中心墻礫石土476.32萬m3,接觸黏土15.06萬m3,心墻防滲礫石土料采用下游當卡料場的天然土料摻入人工加工的礫石料混合形成的礫石土,黏土與礫石摻配比為55:45(重量比)。

  1.2、 防滲土料場概況

  大壩礫石土心墻摻合土料采用當卡料場土料。當卡土料場位于壩址下游約9 km的大渡河右岸拔河高度約210 m的斜坡上,面積約0.838 km2,分布高程2 420.00~3 040.00 m,相對高差約600 m,地形坡度約30°。

  該料場具二元結構。上部為黃色粉質黏土層,厚1.0~16.52 m(表層耕植土厚0.5~0.8 m),含少量角礫,結構較密實,有用層總儲量約497.4萬m3,無用層約72.2萬m3;下部為冰磧塊碎石土。

  該料場黃色粉質黏土平均天然密度為1.74 g/cm3,干密度1.52 g/cm3。顆粒組成中,粒徑大于60 mm的礫石含量為2.1%;粒徑60~2 mm的礫石含量為5.4%;粒徑2~0.075 mm砂含量為9.8%;粒徑小于5 mm顆粒含量為94.0%;粒徑小于0.075 mm細粒含量為82.6%;粒徑小于0.005 mm黏粒含量為21.0%,屬低液限黏土。

  該料場土料其防滲抗滲性能可達到規程規范要求;但大于5 mm顆粒含量較低,需摻入粗料以提高其壓縮模量、抗剪強度。
 

雙江口水電站當卡土料場運輸方案探析
 

  2、 可行性研究階段當卡土料場運輸方案研究

  2.1、 運輸方案

  當卡料場有用料開采范圍高差約600 m,在2007年可行性研究階段,對公路汽車運輸方案、膠帶機運輸方案、索道運輸方案進行了技術經濟比較。膠帶機運輸方案技術條件受限,長距離大傾角下運技術保證措施缺乏可靠性,初步考慮在當卡料場上游端布置10條膠帶機。膠帶機全長3 118 m,最大縱坡13.5°,但倒運次數多、運行條件差。索道運輸方案單條運輸強度低,難以滿足大壩高強度填筑施工需要。經比較,采用常規的公路汽車運輸方案作為當卡料場運輸方案。

  結合料場地形地質條件,當卡土料場擬采用2 m3正鏟立面開采土料、180HP推土機輔助集料、15 t自卸汽車運輸至料場下方根扎摻合場的常規開采運輸方式。

  2.2、 運輸道路布置

  料場運輸道路采用“一干多支”的布置型式,共布置一條干線、六層支線公路。料場運輸干線自料場下方根扎大橋2號公路接線,經根扎村后緣通過回頭曲線展線上行,至土料場頂部約2 950.00 m高程,道路標準采用礦山三級公路,荷載等級為汽-40,路面寬度為8 m,道路全長10.7 km,平均縱坡為6.78%。料場六層支線公路接線高程分別為2 835.00 m、2 740.00 m、2 690.00 m、2 635.00 m、2 575.00 m和2 520.00 m,料場公路總長約9.75 km,路面寬度為8 m。

  3、 當卡料場土料運輸深化研究

  3.1 、必要性

  當卡料場有用料區域高差約600 m,為滿足土料運輸需要,需新建道路約20 km,該方案存在以下問題:

  (1)料場自然邊坡約30°,且均為覆蓋層邊坡和土質路基,在料場內大規模修建道路有一定難度,且存在路基擋墻和邊坡穩定的問題。同時,由于邊坡較陡,施工中水保、環保風險較大。

  (2)料場場內開采支線運輸道路布設在開采區內,干線運輸道路也不能完全避開有用料開采區,道路的修建勢必造成有用料的浪費和無用料的增加,致使工程投資增加,甚至增加料場數量。

  (3)料場干線運輸道路約11 km,受地形條件制約,道路展線布置困難,回頭彎多且坡度大(6.78%),汽車重車連續陡坡下運,尤其是雨季安全風險極大。

  為加快推進雙江口工程建設,規避當卡料場公路汽車運輸方案的風險,需對當卡料場的運輸方式進行深化研究。

  3.2、 可行性

  近年來,礦山、煤炭、電力行業采用膠帶機運輸物料的技術得到長足發展。在水電行業中,巖灘水電站采用膠帶機運輸砂石骨料,瀑布溝水電站黑馬料場采用大傾角膠帶機運輸土料,向家壩水電站采用超長膠帶運輸系統運送砂石骨料,都促進了膠帶機運輸技術在水電工程的發展。在此基礎上,通過廣泛調研各行業膠帶機使用情況,開展了當卡料場長距離大傾角膠帶機運輸方案的專項科研。通過論證并經國內外專家咨詢,采用“U型深槽皮帶、變頻驅動和制動技術、皮帶機上料限載技術”可以滿足當卡土料長距離大傾角下運的要求。

  3.3、 研究成果

  (1)當卡料場自然坡度較大,膠帶機布置既要易于開采設備向膠帶機供料,也要利于開采設備布置,減少占壓有用料開采區域,滿足高強度供料要求。結合料場地形條件,依托場內中部的一條小沖溝布設系統,可以同時滿足4臺開采設備向膠帶機供料。經多線路比較,推薦采用“一條膠帶機分兩段布置在料場中部”的布置方案,其中1號膠帶機將土料從2 924.00 m高程運輸至2 470.00 m高程,2號膠帶機運至料場下方2 282.00 m高程。1號、2號膠帶機設計參數見表1。

  表1 1號、2號膠帶機設計主要參數
表1 1號、2號膠帶機設計主要參數

  (2)大壩填筑對心墻防滲土料的最大需求強度19.7萬m3/月,考慮摻合比例及各種損耗后,計算膠帶機輸送強度為850 t/h。根據運輸料物粒度小、磨琢性小和運量大的特點,綜合考慮宜選用高速皮帶,膠帶宜選用抗拉性能好、成槽性好、彈性伸長小、使用壽命長的鋼繩芯膠帶。

  4、 結 論

  (1)受地形條件限制,當卡土料場采用常規的公路汽車運輸方式是可行的,但由于道路布設難度大、環水保風險大、汽車連續重車下坡安全問題突出、有用料浪費較大,因此對料場運輸方案進行深化研究是必要的。

  (2)通過專項科研研究,當卡料場采用長距離大傾角下運膠帶機方案運輸土料是可行的。該方案減少了大量公路修建帶來的相關問題,僅采用約2 000 m的膠帶輸送機替代十幾公里的公路運輸,大大縮短運距,工程效益十分明顯。

  (3)在解決料場運輸這個關鍵環節的基礎上,經過進一步的研究論證,采用自動化機械摻合設備進行土料和礫石料的自動化摻合,實現了工程防滲心墻料的膠帶機連續運輸、自動化摻合、自動化調節含水率;系統智能化控制了土料生產流程,減少了工程占地;提高了摻合料的質量,節約了工程投資,實現了土料生產全過程控制,為建設智慧雙江口工程奠定了基礎。

  參考文獻

  [1] 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司.四川大渡河雙江口水電站可行性研究報告[R].2013.
  [2] 中國水電顧問集團成都勘測設計研究院.四川大渡河雙江口水電站大壩心墻料開采運輸方案專題報告[R].2011.
  [3] 中國水電顧問集團成都勘測設計研究院.四川大渡河雙江口水電站當卡料場膠帶機運輸方案報告[R].2011.
  [4] 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司.四川大渡河雙江口水電站防滲料料源選擇深化研究報告[R].2015.

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