一、尾礦庫的設計
(1)選址原則
尾礦庫選址的主要原則有:①不宜位于工礦企業(yè)、大型水源地、水產基地和大型居民區(qū)上游;②不應位于全國和省重點保護名勝古跡的上游;③應避開地質構造復雜、不良地質現(xiàn)象嚴重區(qū)域;④不占或少占農田,不遷或少遷村莊;⑤不宜位于有開采價值的礦床上面;⑥匯水面積小,有足夠的庫容和初、終期庫長;⑦筑壩工程量小,生產管理方便;⑧尾礦運輸距離短,能自流或揚程小。
(2)根據(jù)《尾礦壩設計手冊》相關內容,在巖基上筑壩,按筑壩材料可選擇的壩型有均質土壩、碾壓式土石壩、堆石壩、混凝土壩、漿砌石壩等。由于混凝土壩及漿砌石壩工程造價高,施工條件復雜,透水性差,故設計決定尾礦庫初期壩不采用混凝土壩及漿砌石壩。現(xiàn)對均質土壩、堆石壩及碾壓式土石壩3種壩型比較如下:
1)均質土壩壩體主要由一種土料筑成,但對土料的質量及土方量要求高。根據(jù)現(xiàn)場勘查及工程勘察報告,土料的質量和土方量均滿足不了要求,需另外選取料場,額外增加了運輸費用,從而提高了工程造價,同時不利于增大尾礦庫庫容及尾礦壩的排滲要求。
2)堆石壩壩體由級配良好的石料和防滲體筑成,具有良好的透水性及穩(wěn)定性。但是,該尾礦庫距離采石場較遠,石料需外購,提高了工程造價,經濟性差;同時,堆石壩的施工難度大,筑壩材料要求高??紤]尾礦庫施工建設的實際情況,暫不采用該壩體類型。
3)碾壓式土石壩是由土石混合料碾壓筑壩而成,具有良好的穩(wěn)定性及安全性,同時筑壩材料可就地取材,減少了工地的外線運輸量,節(jié)省了大量水泥、木材和鋼材;壩體防滲體可利用土工織物,易于解決,降低了工程造價。根據(jù)現(xiàn)場勘察,庫區(qū)可以開采土石料,運輸距離近,成本低,可有效地增加尾礦庫庫容,而且壩體的排滲要求可通過排滲盲溝實現(xiàn),達到了降低尾礦庫壩體浸潤線的基本要求。通過對各種壩型可行性的技術經濟比較分析,充分考慮安全、合理、經濟的原則,陽山尾礦庫初期壩采用碾壓式土石壩。
二、尾礦庫的建設施工
1.土方開挖主要有壩基開挖、岸坡壩肩開挖、黏土斜墻齒槽開挖等。
1)壩基開挖。根據(jù)設計要求,該工程壩基開挖僅需將表層腐殖土清除,開挖深度80cm左右。因此,開挖作業(yè)主要使用挖掘機直接開挖至設計要求土層。
2)岸坡壩肩開挖。岸坡壩肩開挖前先在坡頂周邊挖一條50cm×50cm的截水溝,避免雨水進入工作面影響邊坡穩(wěn)定。岸坡開挖首先是人工自上而下將灌木、雜草清除,之后挖掘機沿各層上壩公路逐層自上而下開挖至設計要求,局部人工修整,使壩面平順。岸坡開挖土石方均用自卸車運至庫區(qū)內指定的棄料場。
3)黏土斜墻齒槽開挖。黏土斜墻齒槽開挖在斜墻施工前進行,先使用挖掘機開挖,然后人工修整,齒槽開挖完成后立即根據(jù)設計要求進行變更,鋪設復合土工膜,同時進行斜墻的黏土填筑施工。
2.鋼筋混凝土澆筑
鋼筋混凝土澆筑主要涉及雙格排水斜槽、排水管及連接井等。
1)按澆筑流程施工:①雙格排水斜槽主要為基槽開挖—墊層澆筑—斜槽底板澆筑—斜槽槽身澆筑;②排水管主要為基槽開挖—墊層澆筑—排水管基座澆筑—管身澆筑;③連接井主要為基槽開挖—墊層澆筑—連接井底板澆筑—連接井井身澆筑。
2)按工序施工:結合面處理;模板制作與安裝;鋼筋預制與安裝;沉降縫施工,包括止水預制、瀝青木板制作與安裝;混凝土攪拌、入倉及澆筑過程中混凝土振搗;模板拆除及混凝土養(yǎng)護等。
3.土石方填筑
土石方填筑主要用于壩體填筑。主壩體填筑為風化料,黏土斜墻填筑料為黏土,排水棱體為石料填筑。
1)土料填筑。壩體土石方填筑施工前,首**行生產性試驗(包括風化料試驗與黏土試驗),確定了開挖碾壓機具、行車速度、鋪料方式、鋪層厚度、碾壓次數(shù)、含水量、壓實前后的級配、孔隙率、干容重、滲透系數(shù)等。主要進行開挖和填筑施工參數(shù)試驗:①開挖試驗包括開采方式、開采機械、開采效果等;②填筑試驗包括鋪料方式、鋪層厚度、碾壓方式及質量、碾壓次數(shù)、含水量調整等。通過試驗確定合理的碾壓施工參數(shù),如顆粒級配、干密度、滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)和抗剪強度以及壓實層的孔隙率、干密度和壓實系數(shù)等。
填筑程序為壩料挖裝、壩料運輸、卸料、灑水、攤鋪平整、振動碾壓和質量檢驗等。
2)排水棱體施工。壩基開挖完成后,在填筑風化料的同時,進行排水棱體施工。棱體堆石料購買于指定的采石場。其施工流程為:基礎處理—無紡布鋪設—碎石墊層鋪設—棱體塊石鋪設—人工理坡。具體施工:①基礎處理?;A開挖完成后,由于挖掘深度超過了圖紙預定的高程,選擇用砂石混合料回填至標高84.00m,再進行排水棱體石料填筑。②無紡布鋪設?;A處理完成并驗收合格后,鋪設無紡布,采取縫接,棱體內坡無紡布鋪設在壩體填筑期間進行。③墊層。墊層料用外購的瓜米石,自卸車運輸,后退法卸料,挖掘機攤鋪,人工鋪筑平整。④棱體塊石鋪設。棱體石料堆砌分層進行,挖掘機平整,理坡;棱體施工**石料有良好的級配,開挖時,選擇合適的爆破參數(shù),減少細料。⑤人工理坡。挖掘機理坡至設計要求后,人工在表面用塊石干砌。
4.土工合成材料鋪設
土工合成材料鋪設主要包括復合土工膜、無紡土工布的鋪設施工。壩面黏土斜墻之間鋪設復合土工膜12000m2,其規(guī)格為兩布一膜(200g/m2/0.5mm/200g/m2)。在排水棱體與壩面間鋪設土工布1400m2,規(guī)格為400g/m2。施工前完成材質檢驗及焊接試驗。按技術要求對每批土工合成材料的斷裂強度、斷裂伸長率、頂破強度、撕破強度、剝離強度、滲透系數(shù)、耐靜水壓、厚度、單位面積質量等指標進行抽樣檢驗,檢測合格的產品方可用于施工。土工膜鋪設力求平整,張拉不宜過緊,要略有松弛,**其與土體的密貼、平服,并清除氣泡,以適應變形,鋪設時按設計要求焊接或搭接。同時,及時進行下一道工序,縮短土工膜暴露時間。
5.漿砌石施工
漿砌石施工主要涉及副壩、壩面排水溝等。砌筑采用坐漿法,在鋪設灰漿前,將石料灑水濕潤,不得殘留積水,塊石砌體灰縫厚度一般為20~30mm,砂漿飽滿,較大空隙先用砂漿填塞后用碎石嵌實,不得采用先擺碎石塊后塞砂漿或干填碎石塊的方法。
砌筑時砌體上下錯縫并保持砌面平整,必須設置拉結石。拉結石應均勻分布、相互錯開,一般每隔9.7m墻面至少設置一塊。砌體采用水泥砂漿勾縫,保持塊石砌合的自然接縫,力求美觀、勻稱、塊石形狀突出,表面平整。勾縫前先將槽縫沖洗干凈,不得殘留灰渣和積水,并保持縫面濕潤。當勾縫完成、砂漿初凝后,砌體表面刷洗干凈,并灑水養(yǎng)護。砌體外露面需在砌筑后12~28h及時養(yǎng)護,保持外露面濕潤,養(yǎng)護時間不少于14d。
三、尾礦庫驗收
尾礦庫工程建設完成之后,需要有一個較長的試運行時間,達到安全無問題之后,才能組織驗收。因此,尾礦庫建設按期完工之后,不可能在短時間內進行驗收。國家規(guī)定尾礦庫試運行時間是3個月,而地方規(guī)定是3~6個月,以增加安全系數(shù)。試運行期間要觀察是否有壩體滲漏、沉降、位移,觀測數(shù)據(jù)是否達到高標準,能否做到安全使用等問題。工程驗收前,需準備好峻工圖紙,有關設計變更的說明和記錄,試驗、質量檢驗及測量成果,隱蔽工程的檢查記錄,竣工工程施工說明、清單,施工大事日志等。工程結束,投入使用。