西澳Sino铁矿尾矿坝工程施工技术总结

尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流的危险源，因此尾矿坝也是矿业项目的重大安全危险源之一。由于不符合规范标准要求的设计及施工质量、不规范的生产运营及外在的因素(如洪水、地震、鼠洞等等)的影响，世界范围内的尾矿坝垮塌事故屡见不鲜。典型的例子有：1985年7月19日的意大利斯塔瓦尾矿坝溃堤，造成下游近300人死亡及巨大财产损失；2008年9月8日中国山西襄汾尾矿坝溃坝施工，造成259人死亡及巨大财产损失等。因此，由于上述潜在的风险，尾矿坝被定性为矿山一类、高风险的矿业设施。
根据澳大利亚矿业石油部（Department of Mines and Petroleum, DMP）1999年发布的关于尾矿坝设施的环境和安全大纲及操作规程的有关规定，尾矿坝建设必须由符合澳大利亚资质的地质工程师实施施工过程质量控制和监督、签署质量控制文件，并编纂施工报告，提交澳大利亚矿业石油部（DMP）。该报告作同时作为DMP批准《尾矿坝运营手册》（尾矿坝运营前1个月必须提交）的依据。
依据上述规定，MCCM聘请高达公司实施第三方质量监控和保证（Quality Assurance）。高达公司施工全过程派遣专业地质工程师进行质量监控，确保分包商完全按照澳大利亚施工标准、设计图纸及专门的尾矿坝施工规范要求进行施工，专业工程师对施工规范规定的质量控制点现场见证并签字确认。
经MCCM批准，分包商与西澳当地一家由澳大利亚实验室认可组织（NATA）认可的实验室机构合作，在现场设立实验室，实施现场所有与尾矿坝及附属设施施工有关的检、试验工作。
施工过程中，同时执行经批准的分包商质量管理规范及MCCM的质量管理体系，定期或不定期组织CPMining、高达公司、MCCM及分包商质量工程师现场联合监督检查。
所有的检试验资料及相关的质量控制文件，已经完成各方相关部门和人员的签字，并完成组卷，达到软件资料交付条件。
3.3.3 坝体施工
（1）坝体基础准备
     根据动土许可及坝体底部设计面积，对坝体基础进行植被及表层土剥离和清理。所有潮湿的、不适合的材料及风化易碎的岩石、植被的根茎（部分较深的根茎须清理至最少500mm）需要被剥离和清理至指定的表层土堆场；部分换填区域充分压实，坝底基层采用刮铲机及12吨压路机平整压实至符合澳大利亚规范AS3798的相关规定。
（2）粗石料施工
     根据施工规范，粗石料的填筑以不超过1米为一层向上递进铺填、压实。粗石料的最大粒径不超过层高的三分之二，大粒径的石料必须移走。
压实度必须达到澳大利亚规范AS4133.2.1.2中规定的85%的压实度。由于粗石料压实度实验取样较困难，且实验周期较长（2-3天），为加快工程按层铺填的流水进度，经现场测量验证，对于不超过1m铺填层，采用12吨压路机压实8遍即可达到规范规定的压实度。该施工方法经高达工程师批准执行，避免了由于等候实验结果而增大延迟施工进度的风险，极大地提高了施工效率。
在粗石料按层铺填压实过程中，同时用25吨挖土机进行坝体外侧和内侧的边坡整理及夯实，使边坡表面平整、严实、无超过100mm的空洞及松散岩石。保证坝体外侧斜坡比例为2H：1V，内侧为3H:1V。
粗石料系取自尾矿坝东侧取料场经爆破的材料。正常情况下，采用2台120吨大型挖土机，配合6台90吨及10台40吨自卸卡车运输装卸。石料卸至坝体后，采用40吨挖土机配合80吨推土机进行摊平填铺，然后采用12吨压路机进行平整压实至规定压实度。日常需要大约4台挖土机、3台推土机及5台压路机进行坝体填筑压实以满足坝体分层分段施工。根据统计，粗石料日铺填量为7000m3-9000m3。粗石料的土方量占坝体总土方量74.9%，因此是施工过程中占用时间及资源最大的一道施工工序，该工作自2010年3月12日开始，至2010年8月27日，使用上述机械完成施工，历时近5.5个月。
（3）过滤层（Filter Zone）施工
过滤层填筑在尾矿坝内侧3H:1V边坡上，位于粗石料层和粘土层之间。由于铺设在过滤层上面的粘土层材料主要由沙质土壤、含粘土砂子或含碎石的粘土组成，过滤层设计意图主要是防止坝体拦截的水分可能的渗漏，带走粘土层小粒径土壤颗粒，从而损坏坝体。
粗石料边坡平整夯实后，经地质工程师现场检查验证并经标高和位置测量复核，确认符合施工图纸及规范要求后，进行过滤层的铺填。
过滤层主要由级配良好的砂砾性质材料组成，该材料的主要粒径规格要求如下：

标准筛孔粒径（mm）小于该粒径的质量比（%）
75.0 100
37.5 90-55
9.5 75-40
2.36 55-20
0.60 40-5
0.075 12-0
过滤层宽3米（m），垂直坝体表面的厚度为1米（m）。过滤层材料在运输至坝体填筑前，按施工规范要求，在堆场进行充分加水湿润拌合均匀后，须按5000m3为一批次进行筛分实验，以确定土的物理性质及粒径尺寸分布曲线是否满足规范要求。
施工时，使用4～5台40吨自卸卡车配合装载机将材料从堆场运输至坝体。然后使用带GPS的平地机（Caterpillar Grader）进行摊铺刮平。规范规定，每层摊铺厚度不超过300mm，施工中共分4层分层填铺压实。摊铺刮平后洒水湿润，并使用12吨压路机进行压实。施工中要求压实设备运行速度不超过4km/hr，碾压轮辐的重叠不少于20%。每层首先使用带凸块鼓轮的12吨压路机充分碾压后，然后使用光轮压路机进行重复碾压，至表面密实平整。特别是确保最后一层无任何直径大于100毫米的孔洞或凸出的岩石，以避免损伤随后铺设的土工布。确保每层均按1000m3为一批次进行含水量及压实度实验。实验合格后，方能进行下一层施工。
（4）键沟（Keyway）施工
过滤层施工完毕并经实验及现场检查符合要求后，进行坝体内侧底部键沟（Keyway）的挖掘；键沟的设计目的是使随后铺设的粘土层深入地表下硬石层，确保粘土层的稳定性,最大限度减少库内水体对坝体底部冲击而可能形成的渗漏。
键沟底部要求至少2m宽，深度约1～3m。挖掘至裸露岩石层或质量工程师确认的深度。沟底无松散岩石、土壤或积水，沟边缘平整密实。在进行粘土层回填前须进行沟底洒水湿润。

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