(中國(guó)水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，成都 610072)

玉瓦水電站混凝土骨料料源選擇

張慧霞

(中國(guó)水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，成都 610072)

玉瓦水電站混凝土骨料料源有天然砂礫石料場(chǎng)、廠房基坑開挖料、洞挖料及人工骨料場(chǎng)，料源較多，單一料源及料源組合方案較復(fù)雜。針對(duì)該工程這一特點(diǎn)，需要通過對(duì)料源方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較選定，最終選擇廠房基坑開挖料、洞挖料、人工骨料料場(chǎng)作為主體工程的混凝土骨料料源。

玉瓦水電站；混凝土骨料；料源選擇

1 工程概況

玉瓦水電站是白水江干流水電規(guī)劃“一庫七級(jí)”開發(fā)方案的第2級(jí)電站，上游為梯級(jí)龍頭水庫電站——多諾水電站，下游為陵江水電站，電站為單一發(fā)電工程。玉瓦水電站閘址距九寨溝縣約70km，對(duì)外交通比較方便。工程樞紐由攔河閘壩、進(jìn)水口、引水隧洞、調(diào)壓井、埋藏式壓力管道、地面廠房等建筑物組成。裝機(jī)容量49MW。

該工程混凝土(包括噴混凝土、混凝土防滲墻)總量約16萬m3，共需成品骨料約38萬t、毛料約50萬t。

2 料源概況

2.1 天然砂礫石料源

該工程天然砂礫石料源主要有八郎、大圓壩2個(gè)砂礫石料場(chǎng)及廠房基坑開挖料等，總儲(chǔ)量約153萬m3，各料場(chǎng)特性見下頁表1。

表1 天然砂礫石料源匯總

2.1.1 八郎料場(chǎng)

該料場(chǎng)位于玉瓦閘址左岸的Ⅱ級(jí)階地上，階面高程2021.00m，階地長(zhǎng)約125m，寬80m，產(chǎn)地面積約1萬m2。 有若(若爾蓋)九(九寨溝)公路相通。料場(chǎng)地形平坦，有用層水上厚按5m計(jì)，儲(chǔ)量約5萬m3。

2.1.2 大圓壩料場(chǎng)

該料場(chǎng)位于馬腦殼金礦上下游的黑河左岸Ⅰ級(jí)階地上，階面高程1885.00m，階地長(zhǎng)約1000m，平均寬100m，產(chǎn)地面積約10萬m2。距閘址區(qū)約15km，有若(若爾蓋)九(九寨溝)公路相通。

料場(chǎng)地形平坦，經(jīng)坑探揭示：表層0.5～0.8m為耕植土，下部為砂卵礫石層，有用層厚按3m計(jì)，儲(chǔ)量約30萬m3(其中，水上按1m計(jì)，水下按2m計(jì))。

但是該料場(chǎng)占地主要為農(nóng)田，征地困難，實(shí)際使用存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.3 廠房基坑開挖料

廠房位于黑河右岸Ⅰ級(jí)階地，階面高程為1860.00m，基坑開挖最大深度約16m，施工棄渣6萬m3。 基坑開挖均為河床沖洪堆積的含漂砂卵礫石，除去表層耕植土及回填量，可作為天然砂礫石回采利用，可利用量約4萬m3。

上述料源蠻石、卵礫石成分均為砂巖、少量灰?guī)r及板巖，磨圓度較好，球度差。礦化分析表明：天然卵石巖性成分以硅質(zhì)為主，并含有少量的Al2O3、CaO等。

試驗(yàn)成果表明：各料源均存在超徑蠻石含量偏高、砂中含泥量超標(biāo)的情況。

根據(jù)《水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程》 (DL/T 5151—2001)，堿活性檢驗(yàn)(化學(xué)法)表明：各料源均為非堿活性骨料。堿活性試驗(yàn)(砂漿棒法)表明：各料源均存在潛在堿活性。

2.2 人工骨料料源

2.2.1 工程開挖料

引水隧洞主洞開挖渣料總量約為30萬m3，可利用量約7萬m3。料源可利用洞段巖性多為薄板狀—條紋狀灰?guī)r、中厚層砂質(zhì)灰?guī)r、砂巖，建議用于制砂。巖體微風(fēng)化—新鮮，完整性較差，呈薄層狀結(jié)構(gòu)，圍巖穩(wěn)定性差，以Ⅲ-2類為主，質(zhì)量基本滿足規(guī)程規(guī)范要求。

2.2.2 人工骨料場(chǎng)

2.2.2.1 繞納溝塊石料場(chǎng)

該料場(chǎng)位于繞納溝內(nèi)，距繞納溝溝口約2.5km，有機(jī)耕道與若(若爾蓋)九(九寨溝)公路相通，交通較方便。開采區(qū)強(qiáng)風(fēng)化巖體和覆蓋層不能作為料源，需剝離，剝離量約14萬m3，可利用量?jī)?chǔ)量約40萬m3，剝采比約為0.30。

根據(jù)原巖物理力學(xué)性能試驗(yàn)成果，巖石飽和抗壓平均強(qiáng)度為44.3MPa。凍融損失率滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)原巖礦化分析成果，砂巖以SiO2為主要化學(xué)成分，其次為 Al2O3、CaO及燒失量。

由堿活性試驗(yàn)(化學(xué)法)所檢測(cè)的玉瓦砂巖巖石為非活性骨料，由砂漿棒法所檢測(cè)的玉瓦砂巖巖石為具有潛在活性的骨料。綜合化學(xué)法和砂漿棒快速法的檢驗(yàn)結(jié)果，判定玉瓦水電站繞納溝料場(chǎng)的人工骨料為具有潛在活性的骨料。

人工骨料堿活性抑制試驗(yàn)通過對(duì)不同品種水泥、不同等級(jí)粉煤灰、不同粉煤灰摻量以及不同膠凝材料堿含量條件下抑制砂巖堿活性膨脹的試驗(yàn)研究，可以得出以下結(jié)論：

a.從抑制效果來看，當(dāng)粉煤灰摻量在20%～40%時(shí)，中熱水泥和普硅水泥的抑制效果差異不大，相比而言，普硅水泥的抑制率略高于中熱水泥的抑制率。

b.砂巖人工骨料砂漿的膨脹抑制率隨粉煤灰摻量的增加而增大。在相同條件下，曲靖Ⅰ級(jí)灰的抑制效果較曲靖Ⅱ級(jí)灰抑制效果好。

c.當(dāng)粉煤灰摻量大于30%，膠凝材料堿含量由0.6%增加至2%時(shí)，膠凝材料堿含量對(duì)砂巖骨料的膨脹率影響不大。

d.綜合分析砂漿棒快速法及混凝土棱柱體法試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)粉煤灰摻量不小于30%時(shí)，滿足《水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程》 (DL/T 5151—2001)中“抑制骨料堿活性效能試驗(yàn)”抑制率不小于75%的要求。同時(shí)，活性骨料膨脹率小于非活性骨料的膨脹率，表明在粉煤灰摻量不小于30%的情況下，將砂巖活性集料用于實(shí)際工程中有一定的安全性。

2.2.2.2 多諾水電站下壩址塊石料場(chǎng)

多諾水電站下壩址塊石料場(chǎng)距玉瓦水電站首部約21.7km，距玉瓦水電站廠房約41.7km，有公路相通，對(duì)外交通方便，但運(yùn)距偏長(zhǎng)。

開采范圍初擬高程2250.00～2470.00m，高差220m，按分區(qū)計(jì)算下壩址塊石料場(chǎng)剝離層約為124.3萬m3，有用層儲(chǔ)量約為479.3萬m3。

Ⅰ區(qū)：沿河長(zhǎng)150m、寬250m，開采開口線控制高程為2470.00m，底部控制高程為2250.00m，高差為220m，面積約3.5萬m2。該區(qū)地形較為平緩，覆蓋層分布廣泛，最厚約50m，剝離方量約59萬m3，有用層可開采儲(chǔ)量約139萬m3，剝采比約0.42。

Ⅱ區(qū)：沿河長(zhǎng)300m、寬200m，開采開口線高程為2400.00～2470.00m，底部控制高程為2250.00m，開采最大高差為220m，面積為6萬m2。該區(qū)地形較為陡峭，多為基巖陡坡，僅在坡腳處見少量覆蓋層堆積，剝離方量約37萬m3，有用層可開采儲(chǔ)量約323.5萬m3，剝采比約0.11。

根據(jù)巖石物理力學(xué)試驗(yàn)成果，板巖濕抗壓強(qiáng)度為54.12MPa，砂巖濕抗壓強(qiáng)度平均值為88.07MPa，屬中硬—堅(jiān)硬巖類，其巖石強(qiáng)度均能滿足SL 251—2000大于40MPa的要求；巖石凍融重量損失率亦能滿足小于10%的要求。

由堿活性試驗(yàn)(化學(xué)法)所檢測(cè)的砂巖巖石為非活性骨料，由砂漿棒法所檢測(cè)的砂巖巖石為具有潛在活性的骨料。綜合化學(xué)法和砂漿棒快速法的檢驗(yàn)結(jié)果，判定玉瓦水電站繞納溝料場(chǎng)的人工骨料為具有潛在活性的骨料。

綜上，該工程所有的料源巖性相同，且由堿活性試驗(yàn)(砂漿棒法)表明：各料源均為存在潛在堿活性。

3 料源選擇

3.1 天然砂礫石料及開挖渣料

混凝土骨料優(yōu)先選擇天然砂礫石料及開挖渣料。根據(jù)地質(zhì)資料，砂礫石料場(chǎng)為八郎料場(chǎng)、大圓壩料場(chǎng)，另有廠房基坑開挖料和石方洞挖渣料。

八郎料場(chǎng)位于閘址上游側(cè)，總儲(chǔ)量約5萬m3，儲(chǔ)量較小，不能滿足首部樞紐要求；另外考慮施工場(chǎng)地布置需要，首部附近施工場(chǎng)地較少，該料場(chǎng)地形平坦，作為施工場(chǎng)地條件較好。因此，不考慮選用八郎料場(chǎng)作為料源，擬將其作為首部施工場(chǎng)地。

大圓壩天然砂礫石料場(chǎng)上全為農(nóng)田，征地非常困難，實(shí)際使用存在風(fēng)險(xiǎn)，為有利于工程實(shí)施，不考慮選用該砂礫石料場(chǎng)作為混凝土骨料料源。

廠房基坑開挖料為天然砂礫石料，可利用加工作混凝土骨料毛料量約4萬m3，就近堆存于廠房附近，為有利于環(huán)保、水保，擬回采該開挖渣料作為廠房系統(tǒng)混凝土骨料料源，緊靠渣場(chǎng)建天然骨料加工系統(tǒng)。

洞挖料可用作混凝土骨料料源的共計(jì)約7萬m3，擬考慮運(yùn)至1號(hào)渣場(chǎng)，回采作為首部、引水系統(tǒng)混凝土骨料料源，緊靠渣場(chǎng)建人工骨料加工系統(tǒng)。

上述廠房基坑開挖料、洞挖料考慮開采、運(yùn)輸、回采等損后，回采作為毛料的量分別約為2.4萬m3、3.5萬m3，能滿足約4.5萬m3混凝土所需毛料量，該工程混凝土總量(含防滲墻、噴混凝土)約14萬m3，尚有9.5萬m3混凝土所需的成品骨料考慮采用人工骨料加工，需要開采毛料約11.5萬m3。

因此，通過上述工程料源情況分析，工程混凝土骨料料源優(yōu)先考慮使用開挖料，不足部分由塊石料場(chǎng)補(bǔ)充。

3.2 塊石料場(chǎng)

該工程需開采人工骨料約11.5萬m3(自然方)，其料源有繞納溝塊石料場(chǎng)和多諾下壩址塊石料場(chǎng)。兩個(gè)料場(chǎng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行管理等方面比較如下：

3.2.1 技術(shù)方面比較

兩個(gè)料場(chǎng)的質(zhì)量、儲(chǔ)量均滿足要求。

多諾下壩址塊石料場(chǎng)現(xiàn)正在開采，玉瓦水電站需利用該料場(chǎng)時(shí)，可直接利用現(xiàn)已形成的至料場(chǎng)道路，開采方便。但該料場(chǎng)至玉瓦水電站距離較遠(yuǎn)，毛料運(yùn)距達(dá)26km，毛料運(yùn)輸需利用S205道路，將增加該道路的車流量，對(duì)地方交通形成干擾。

繞納溝塊石料場(chǎng)位于該工程區(qū)域內(nèi)，作為玉瓦工程混凝土骨料料源，需征地移民、新建至料場(chǎng)道路，但該料場(chǎng)至人工骨料加工廠距離較近，毛料運(yùn)輸利用場(chǎng)內(nèi)道路，不會(huì)增加地方道路的車流量，對(duì)地方交通干擾小。

在技術(shù)方面比較，兩個(gè)料場(chǎng)相差不大。

3.2.2 經(jīng)濟(jì)方面比較

主要從料場(chǎng)征地、料場(chǎng)剝離、料場(chǎng)道路及橋梁、料場(chǎng)支護(hù)、毛料運(yùn)輸?shù)确矫孢M(jìn)行相對(duì)比較。

3.2.2.1 繞納溝塊石料場(chǎng)

a.料場(chǎng)征地。繞納溝塊石料場(chǎng)征地范圍涵蓋料場(chǎng)占地、剝離料棄渣場(chǎng)占地、料場(chǎng)道路占地等，共計(jì)6.8萬m2(折102畝)，用地按林地考慮，按占用補(bǔ)償費(fèi)、復(fù)墾工程費(fèi)、恢復(fù)期補(bǔ)助費(fèi)合計(jì)約32000元/畝計(jì)，征地總費(fèi)用約326萬元。

b.料場(chǎng)剝離。繞納溝塊石料場(chǎng)剝離土方開挖約9.32萬m3，剝離石方開挖約4.75萬m3，剝離土方開挖單價(jià)按16元/m3計(jì)，剝離石方開挖單價(jià)按30元/m3計(jì)，料場(chǎng)剝離費(fèi)用合計(jì)約292萬元。

c.料場(chǎng)道路、橋梁。開采繞納溝塊石料場(chǎng)，需要新建至料場(chǎng)道路，道路等級(jí)4級(jí)，路面寬度3.5m，長(zhǎng)約4km，修建單價(jià)按80萬元/km計(jì)，修建道路費(fèi)用合計(jì)約320萬元。另需新建兩座跨繞納溝施工橋，荷載等級(jí)汽-20，橋長(zhǎng)均為20m，單價(jià)按5萬元/m計(jì)，兩座橋費(fèi)用合計(jì)約200萬元。新建道路、橋梁費(fèi)用總計(jì)約520萬元。

d.料場(chǎng)支護(hù)。繞納溝塊石料場(chǎng)支護(hù)費(fèi)用合計(jì)約1065萬元。

e.毛料運(yùn)輸。開采繞納溝塊石料場(chǎng)，毛料至人工骨料加工廠運(yùn)距約6.5km，運(yùn)費(fèi)按1.6元/(t·km)計(jì)，運(yùn)輸毛料11.5萬m3，折合31萬t，運(yùn)費(fèi)合計(jì)約322萬元。

3.2.2.2 多諾下壩址塊石料場(chǎng)

多諾下壩址塊石料場(chǎng)為多諾大壩填筑料場(chǎng)，現(xiàn)已進(jìn)行開采，玉瓦水電站工程建設(shè)時(shí)，其料場(chǎng)已采至底部，底部為新鮮巖石區(qū)，因此，利用該料場(chǎng)，不再考慮料場(chǎng)征地、料場(chǎng)剝離、料場(chǎng)道路及橋梁。需考慮此部分開采增加的料場(chǎng)支護(hù)費(fèi)用和毛料運(yùn)輸費(fèi)用。

a.料場(chǎng)支護(hù)。多諾下壩址塊石料場(chǎng)增加支護(hù)費(fèi)用經(jīng)測(cè)算合計(jì)約67萬元。

b.毛料運(yùn)輸。該料場(chǎng)距玉瓦水電站人工骨料加工廠約26km，運(yùn)費(fèi)按0.93元/(t·km)計(jì)，運(yùn)輸毛料11.5萬m3，折合31萬t，運(yùn)費(fèi)合計(jì)約750萬元。

兩個(gè)料場(chǎng)費(fèi)用比較見表2。

綜上所述，繞納溝塊石料場(chǎng)方案較多諾下壩址塊石料場(chǎng)方案費(fèi)用多1708萬元。從經(jīng)濟(jì)上比較，采用多諾下壩址塊石料場(chǎng)較經(jīng)濟(jì)。

3.2.3 運(yùn)行管理方面

繞納溝塊石料場(chǎng)屬于玉瓦水電站工程區(qū)內(nèi)的料場(chǎng)，可用人工骨料加工廠單獨(dú)成標(biāo)，運(yùn)行管理較為方便。

多諾下壩址塊石料場(chǎng)屬于多諾水電站工程區(qū)內(nèi)的料場(chǎng)，玉瓦水電站采用該料場(chǎng)需與業(yè)主及該料場(chǎng)運(yùn)行管理方充分協(xié)商、溝通，但兩個(gè)電站同屬于一個(gè)業(yè)主，對(duì)該料場(chǎng)的規(guī)劃開采及兩個(gè)電站的協(xié)商、溝通均較方便。

從運(yùn)行管理方面，兩個(gè)料場(chǎng)作為料源相差不大。

通過上述技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及運(yùn)行管理等方面的比較，該階段人工骨料料源選用多諾下壩址塊石料場(chǎng)。

3.3 料源選擇結(jié)論

綜上，該階段混凝土骨料料源選擇廠房基坑開挖料、洞挖料、多諾下壩址塊石料場(chǎng)作為混凝土骨料料源，利用量分別為2.4萬m3、3.5萬m3、11.5萬m3。

該工程料源雖均存在潛在堿活性，但根據(jù)該工程人工骨料堿活性抑制試驗(yàn)報(bào)告，當(dāng)粉煤灰摻量不小于30%時(shí)，滿足《水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 5151—2001)中“抑制骨料堿活性效能試驗(yàn)”抑制率不小于75%的要求。因此，采取摻入粉煤灰的措施可抑制骨料堿活性。

3.4 砂石加工系統(tǒng)方案擬定

根據(jù)以上料源選擇結(jié)論，并結(jié)合料源的分布、儲(chǔ)量、質(zhì)量等分析，擬定了砂石加工系統(tǒng)建廠方案，首部1號(hào)渣場(chǎng)附近設(shè)置人工骨料加工系統(tǒng)，廠區(qū)附近設(shè)置天然料加工系統(tǒng)。

天然骨料加工廠承擔(dān)廠房系統(tǒng)約1.6萬m3混凝土所需成品骨料的加工，加工成品骨料約4萬t。

人工骨料加工廠承擔(dān)閘首、引水系統(tǒng)及廠房系統(tǒng)部分混凝土所需成品骨料的加工。混凝土總量約12.4萬m3，加工成品骨料約31萬t。

4 結(jié) 語

該工程推薦料源復(fù)雜，涉及天然料、開挖料、塊石料，需通過深入的研究、詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理選擇料源，設(shè)置砂石加工系統(tǒng)。這對(duì)保證工程順利實(shí)施、節(jié)約工程投資均有重要意義。

[1]DL/T 5397—2007 水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]DL/T 5151—2001水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程[S].

SelectionofConcreteAggregateSourceforYuwaHydropowerStation

ZHANG Hui-xia

(ChengduInvestigationandDesignResearchInstituteofChinaHydropowerConsultingGroup,Chengdu610072,China)

Concrete aggregate sources of Yuwa Hydropower Station include natural sand and gravel quarry, excavation materials from the foundation pit in the workshop, tunnel excavation material and manual aggregate quarry. Since there are many aggregate sources, single aggregate source and combination schemes are rather complicated. Aiming at this characteristic, technical and economic aggregate source schemes comparison is needed. Finally, excavation materials from the foundation pit in the workshop, tunnel excavation material and manual aggregate quarry are chosen as the concrete aggregate sources for main project.

Yuwa hydropower station; concrete aggregate; material source selection

TV431

B

1673-8241(2014)09-0023-05