姜濤

（遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧沈陽(yáng)110003）

觀音閣水庫(kù)采料場(chǎng)采運(yùn)能力和砂石儲(chǔ)備量計(jì)算初探

姜濤

（遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧沈陽(yáng)110003）

工作制度和砂石的需要量是砂石料的采運(yùn)能力的2個(gè)重要因素，制定合理的工作制度以及選擇采料場(chǎng)在整個(gè)混凝土施工過(guò)程中具有十分重要的作用，本文從料場(chǎng)選擇的原則和方法、料場(chǎng)選擇、采運(yùn)能力和砂石儲(chǔ)備量的計(jì)算4個(gè)方面對(duì)觀音閣水庫(kù)采料場(chǎng)進(jìn)行了詳盡分析，旨在確保工程建設(shè)能夠順利進(jìn)行，保證工程質(zhì)量。料場(chǎng)的選擇及采運(yùn)能力的合理計(jì)算關(guān)系到砂石混凝土系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的合理性，因而開(kāi)始就對(duì)砂石儲(chǔ)備量進(jìn)行了詳細(xì)勘察，以便形成生產(chǎn)能力，確保工程施工順利進(jìn)行，使得工程質(zhì)量得到保證。

采運(yùn)能力；砂石儲(chǔ)備量；采料場(chǎng)；計(jì)算

1概述

觀音閣水庫(kù)大壩混凝土使用的砂石料主要來(lái)自小市鎮(zhèn)上堡料場(chǎng)。它位于壩址下游1～3km處，太子河右岸，料場(chǎng)呈長(zhǎng)2.2km，寬0.3～0.6km的長(zhǎng)條狀，層厚一般為4～6m，經(jīng)勘探儲(chǔ)量為5.68×106m3。其次是泉水料場(chǎng)，距壩址上游2～7km，經(jīng)勘探儲(chǔ)量為6.17×106m3。由于壩基開(kāi)挖干擾等原因，僅在1991～1992年從泉水料場(chǎng)開(kāi)采混合料4.687×105m3，2個(gè)料場(chǎng)開(kāi)采量182萬(wàn)m3滿足了觀音閣水庫(kù)工程計(jì)劃混凝土總量200萬(wàn)m3左右的骨料需求。砂石料取自5km內(nèi)的自然河道，級(jí)配合理，配合比采用四級(jí)配骨料。

砂石料篩分樓共布置4套，生產(chǎn)能力400m3/h，日產(chǎn)量為6000m3，滿足觀音閣水庫(kù)工程日最高混凝土澆筑強(qiáng)度5300m3的要求。篩分后的成品料分別堆放6處，即粗砂（3～5mm）可貯存5×103m3；細(xì)砂（0～3mm）可貯存3.9×104m3；G4（5～20mm）2.7×104m3；G3（20～40mm）2.7×104m3；G2（40～80mm）3.0×104m3；G1（80～120mm）2.2×104m3，合計(jì)1.5×105m3，相當(dāng)于月混凝土澆筑的最高用量。從成品料堆至調(diào)節(jié)料倉(cāng)有二次篩分設(shè)備，將G1、G2、G3的遜徑篩除，其篩余料棄至料場(chǎng)堆放。砂石調(diào)節(jié)料倉(cāng)容量相當(dāng)于拌和樓8h產(chǎn)量。

2料場(chǎng)選擇的原則和方法

在進(jìn)行料源規(guī)劃時(shí)首先要了解砂石料的需求、流域（或地區(qū)）的近期規(guī)劃、料源的狀況，以確定是建立流域或地區(qū)的砂石生產(chǎn)基地還是工程專用的砂石生產(chǎn)系統(tǒng)。應(yīng)充分考慮自然景觀、珍稀動(dòng)植物、文物古跡保護(hù)方面的要求，將料場(chǎng)開(kāi)采后的景觀、植被恢復(fù)（或美化改造）列入規(guī)劃之中，在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較時(shí)應(yīng)計(jì)入這方面的投資。根據(jù)工程的設(shè)計(jì)要求與混凝土的試驗(yàn)資料，以確定各級(jí)以及總的砂石需用量?；炷良?jí)配的試驗(yàn)和選定，應(yīng)結(jié)合料源的實(shí)際情況，通過(guò)綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，一般骨料利用率應(yīng)在85%以上，若低于85%，應(yīng)調(diào)整需用級(jí)配，或在加工系統(tǒng)中設(shè)級(jí)配調(diào)整設(shè)施，或摻加人工骨料。根據(jù)料源的分布，對(duì)采用天然骨料與人工骨料作出初步的選擇判斷，任何工程都應(yīng)充分考慮利用工程棄渣的可能性和合理性。對(duì)人工骨料的采石場(chǎng)，首先從巖性?shī)A層、埋藏狀況來(lái)判斷其開(kāi)采和加工條件，通常要做試驗(yàn)，對(duì)砂礫料場(chǎng)，需進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，研究其處理可能性及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

根據(jù)待選料場(chǎng)原石的質(zhì)量、交通運(yùn)輸條件及儲(chǔ)量，確定其組合方案，具有下列條件的料場(chǎng)應(yīng)優(yōu)先考慮：①儲(chǔ)量為工程需要量50%以上的料場(chǎng)。②與砂石用戶或現(xiàn)成準(zhǔn)軌鐵路干線或航道距離在5～10km以內(nèi)的料場(chǎng)。③有用成分在80%以上的料場(chǎng)。

3料場(chǎng)選擇

觀音閣水利樞紐的混凝土工程的砂石骨料主要采自用上堡、泉水2個(gè)料場(chǎng)，前者位于壩址下游3km范圍內(nèi)的右岸河道，后者距壩址上游2～7km，其開(kāi)采層厚4～6km，表層壤土厚度為0.2～0.5m，地下水埋深一般為2～3m，均屬于河灘料場(chǎng)，粒徑相對(duì)較小，表面覆蓋層相對(duì)較薄，砂石料質(zhì)量符合規(guī)范要求。

3.1砂、石原料的開(kāi)采量

為避免砂石料在天然料、松散料、混合料和分級(jí)料之間反復(fù)換算以及換算時(shí)所引起的誤差，砂石料的計(jì)量采用重量單位。

全工程所需砂石料的開(kāi)采量可按下式確定：其中式中：Vd—砂石原料的總開(kāi)采量，t；Vc—全工程混凝土總量，m3；A—每m3混凝土的骨料用量，無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)一般可取2.15～2.2t/m3；V0—其他工程砂石用量，t；Ks—包括級(jí)配不平衡棄料在內(nèi)的運(yùn)輸、推薦、加工，澆筑的總損耗補(bǔ)償系數(shù)，與原料的種類、采運(yùn)加工工藝以及生產(chǎn)管理水平等因素有關(guān)；K1—石粉或細(xì)砂流失補(bǔ)償系數(shù)，對(duì)天然骨料，含泥量大或砂料偏細(xì)、需廢棄部分細(xì)砂以改善級(jí)配時(shí)取最大值，粗砂改細(xì)或制砂補(bǔ)充粗砂改善級(jí)配時(shí)取較大值；K2、K4、K6—均包括運(yùn)輸、堆儲(chǔ)中的損耗；K3—骨料加工損耗，對(duì)天然骨料，原料較干凈的取較小值，中等難洗的或含泥量大、砂子偏細(xì)時(shí)取較大值；K5—無(wú)預(yù)洗工藝取1.0，有預(yù)洗時(shí)取較大值，但應(yīng)適當(dāng)減小K3的取值；K7—級(jí)配不平衡的棄料補(bǔ)償系數(shù)，視工程具體條件由級(jí)配不平衡計(jì)算確定，一般不應(yīng)超過(guò)1.2，級(jí)配偏粗采取粒度調(diào)整措施時(shí)可取1.0；K8—包括成品料的堆儲(chǔ)和運(yùn)輸損耗補(bǔ)償系數(shù)；K9—混凝土的運(yùn)輸、澆筑、廢料損耗補(bǔ)償系數(shù)；γ—平均砂率，以小數(shù)計(jì)。一般大體積混凝土工程的平均砂率γ為0.25～0.30，薄壁和地下工程的平均砂率為0.30～0.35。

根據(jù)觀音閣實(shí)際情況，取K7=1.1，那么，

觀音閣水庫(kù)全工程所需砂石料的開(kāi)采量為6.1×106t。

3.2料源規(guī)劃

上堡料場(chǎng)屬于河灘料場(chǎng)，汛期時(shí)會(huì)有部分砂石料沒(méi)入水面以下。為避免水下開(kāi)采增加施工困難和工程量，決定在非汛期集中開(kāi)采汛期可能淹沒(méi)的砂石料，汛期水位線以上的砂石料安排在河水水位較高的汛期開(kāi)采。這樣就解決了水下開(kāi)采帶來(lái)的施工困難。也可以節(jié)省水下開(kāi)采的費(fèi)用。

3.3料場(chǎng)評(píng)價(jià)

上堡料場(chǎng)砂子顆粒級(jí)配均勻，其中粒徑0.6～0.3mm顆粒明顯偏多，砂子孔隙率偏大，容重偏小，而對(duì)碾壓混凝土至關(guān)重要的小于0.15mm顆粒含量，經(jīng)篩分沖洗后，僅有2%～4%，嚴(yán)重偏少，參照施工規(guī)范，砂子細(xì)度模數(shù)控制在2.4～2.8，粒徑d＜0.15mm顆粒含量6%～12%。所以砂料控制采取粗細(xì)砂料從成品料堆至調(diào)節(jié)料倉(cāng)在轉(zhuǎn)運(yùn)中按1∶9進(jìn)行摻配，確保砂料細(xì)度模數(shù)控制在2.4～2.8范圍內(nèi)。對(duì)砂礫d＜0.15mm的細(xì)顆粒含量不足部分用增加膠凝材料總量來(lái)彌補(bǔ)，即將原膠凝材料總量120kg/m3增至130kg/m3。

4采運(yùn)能力和砂石儲(chǔ)備量

4.1工作制度

砂石料的設(shè)計(jì)采運(yùn)能力取決于采料場(chǎng)的工作制度和砂石的需要量，采料的計(jì)劃月工作日、班、時(shí)數(shù)，可按表1選取。

表1采料工作制度

4.2采運(yùn)能力

4.2.1砂石料的月采運(yùn)能力

月采運(yùn)能力Qmd可按下式計(jì)算：式中：Qmd—月采運(yùn)能力，t；Qmc—高峰期的月混凝土澆筑強(qiáng)度，m3；高峰時(shí)段持續(xù)期在3個(gè)月或以上時(shí)，Qmc按高峰時(shí)段的平均月強(qiáng)度計(jì)算，持續(xù)期只有1～2個(gè)月時(shí)，按高峰月強(qiáng)度計(jì)算；Q0—工程其他砂石料的月需用量，t；其他變量含義同前。

這里所說(shuō)的高峰時(shí)段，系指月澆筑強(qiáng)度為最高（月）強(qiáng)度70%以上的持續(xù)期。如2高峰時(shí)段之間澆筑強(qiáng)度略低于70%的間隙期只有1個(gè)月，則可把這兩2個(gè)高峰時(shí)段當(dāng)作1個(gè)連續(xù)的高峰時(shí)段。

觀音閣水庫(kù)大壩壩體混凝土澆筑在1993年全面展開(kāi)，1993年是大壩混凝土澆筑高峰年。從3月24日混凝土澆筑到11月8日共澆筑大壩混凝土50.253萬(wàn)m3（其中碾壓混凝土30.33萬(wàn)m3）。達(dá)到月最高混凝土澆筑量107446m3和日混凝土澆筑量5301m3，工程其他砂石料月需要量約120000t。

所以，Qmd1=（107446×2.2+120000）×1.375=490024.15t。

觀音閣水庫(kù)工程冬季停采，應(yīng)按下式校核月平均采運(yùn)能力，取其大者。

式中：Qy—高峰年度（或高峰開(kāi)采期）混凝土澆筑量，m3；M—有效開(kāi)采月數(shù)；其他變量含義同前。

所以觀音閣水庫(kù)工程月平均采運(yùn)能力為490024.15t。

4.2.2小時(shí)采運(yùn)能力

選擇設(shè)備應(yīng)按小時(shí)采運(yùn)能力考慮。按高峰期月平均折算小時(shí)采運(yùn)能力Qh時(shí)，一般按每天2班14h計(jì)算：

按高峰月強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，則以每天工作3班20h計(jì)，上式改為

4.3砂石儲(chǔ)備量

砂石的儲(chǔ)備量，系指包括所有毛料、半成品及成品堆料場(chǎng)在內(nèi)的砂石混凝土系統(tǒng)的堆料場(chǎng)總?cè)萘?。?duì)按高峰時(shí)段計(jì)算采運(yùn)能力時(shí)，可用下式計(jì)算其總?cè)萘縑s。

式中：Vs—堆料場(chǎng)總?cè)萘?，t；T—高峰時(shí)段的持續(xù)月數(shù)，超過(guò)6個(gè)月時(shí)，取6；K—波動(dòng)系數(shù)，K=0.05～0.08，時(shí)段短時(shí)取較大值，時(shí)段長(zhǎng)時(shí)取較小值；Δ—系數(shù)，人工骨料或砂石混凝土系統(tǒng)共用堆料場(chǎng)時(shí)取0.2個(gè)月，其他取0.3個(gè)月。

Vs=（0.06×6+0.2）×490024.15=274413.524t

砂石的儲(chǔ)備總?cè)萘繛?74413.524t，滿足月混凝土澆筑的最高用量107446m3。

5結(jié)語(yǔ)

由于事先對(duì)砂石儲(chǔ)備量進(jìn)行了詳細(xì)勘察，正確的計(jì)算關(guān)系到混凝土系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的合理性，同時(shí)可以確保工程的質(zhì)量，大壩混凝土使用的砂石料主要來(lái)自小市鎮(zhèn)上堡料場(chǎng)。其次是泉水料場(chǎng)。經(jīng)勘探，上堡和泉水2處料場(chǎng)的砂石儲(chǔ)備量和開(kāi)采量滿足了觀音閣水庫(kù)工程計(jì)劃混凝土總量200萬(wàn)m3左右的骨料需求，保證了施工工程的進(jìn)度。料層呈近于水平產(chǎn)狀，覆蓋層與料層厚度適合一個(gè)梯段開(kāi)采。所以采用無(wú)運(yùn)輸剝離法，即用索鏟將覆蓋物直接倒運(yùn)到采空區(qū)。

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1008-1305（2016）03-0111-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2016.03.042

2016-04-02

姜濤（1984年—），男，工程師。