彭 海 波， 溫 革

(1.四川省能投攀枝花水電開發(fā)有限公司，四川 攀枝花 617068；2.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，湖北 武漢 430010)

1 工程概述

金沙水電站是金沙江中游十級(jí)水電樞紐梯級(jí)規(guī)劃的第九級(jí)，位于金沙江中游攀枝花市西區(qū)河段，上距觀音巖水電站壩址28.9 km，距攀枝花市區(qū)11 km，下距銀江水電站壩址21.3 km。工程以發(fā)電為主，同時(shí)兼有供水、改善城市水域景觀和取水條件、對(duì)觀音巖水電站進(jìn)行反調(diào)節(jié)等綜合效益。電站最大壩高66 m，壩頂高程1 027 m，壩軸線長(zhǎng)度為394.5 m；水庫(kù)正常蓄水位高程1 022 m，死水位高程1 020 m，總庫(kù)容為1.08億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容1 120萬(wàn)m3，具有日調(diào)節(jié)功能，控制流域面積25.89萬(wàn)km2，多年平均流量1 870 m3/s；電站總裝機(jī)容量為560 MW(4×140 MW)，多年利用小時(shí)數(shù)為4 540 h，多年平均年發(fā)電量為21.77億kW·h。電站建設(shè)周期為7 a，總投資約74.23億元，2020年首臺(tái)機(jī)組發(fā)電，2021年工程竣工。

金沙水電站混凝土總量為150.97萬(wàn)m3(含噴混凝土)，計(jì)及臨建工程和損耗，共需混凝土骨料165.91萬(wàn)m3。

2 混凝土骨料料源

2.1 開挖利用料

金沙水電站壩軸線下游側(cè)左岸安裝場(chǎng)、廠房、右岸導(dǎo)流明渠下游等部位的基巖為正長(zhǎng)巖。弱風(fēng)化巖體的開挖量為102萬(wàn)m3，微風(fēng)化巖體的開挖量為79萬(wàn)m3，可利用量合計(jì)為181萬(wàn)m3。

為降低工程造價(jià)，混凝土骨料可以利用工程弱風(fēng)化和微新巖體開挖料，不足部分從石料場(chǎng)開采或從市場(chǎng)購(gòu)買。

2.2 老花地人工骨料場(chǎng)

老花地人工骨料場(chǎng)位于老花地沖溝北側(cè)臨江山坡，地表高程為1 100～1 300 m，坡角為30°～40°；高程1 210 m以上稍緩，坡角為20°左右。料場(chǎng)北側(cè)沖溝規(guī)模較?。荒蟼?cè)沖溝規(guī)模較大，即老花地泥石流溝。料場(chǎng)距壩址約4.4 km，現(xiàn)有3#公路通至壩區(qū)、渣場(chǎng)，交通便利。

料場(chǎng)區(qū)大部分地段基巖裸露，地層巖性為二疊系上統(tǒng)峨嵋山組(P3em)玄武巖，暗綠色，以致密狀為主，少量為杏仁狀構(gòu)造；玄武巖巖體在地表以下20 m范圍內(nèi)裂隙發(fā)育，巖體破碎，多呈鑲嵌結(jié)構(gòu)，符合混凝土人工骨料的質(zhì)量要求。料場(chǎng)區(qū)順河長(zhǎng)約300 m，面積約10萬(wàn)m2，全、強(qiáng)風(fēng)化帶厚度為10～15 m。弱風(fēng)化帶與微新巖體天然儲(chǔ)量為425萬(wàn)m3，其中微風(fēng)化巖體天然儲(chǔ)量為349萬(wàn)m3；開挖剝離層厚度為8～15 m，剝離方量約113萬(wàn)m3，剝采比為0.27。

2.3 攀鋼尾礦料

攀鋼尾礦料至壩址距離約24 km。攀鋼尾礦料分布高程為1 130～1 340 m，順江長(zhǎng)2 km，縱向?qū)?～1.6 km，面積3.2 km2，堆填厚度為60～100 m，坡度為30°～40°。料場(chǎng)前緣地形破碎，溝壑發(fā)育，發(fā)育洗槽里、夾皮溝、道溝及大河溝等沖溝。棄渣場(chǎng)目前無(wú)變形跡象，現(xiàn)狀穩(wěn)定性較好。

尾礦料以粗顆粒為主，塊徑一般為30～50 cm，小者為2～10 cm，少量大者為1～2 m，棱角狀。尾礦巖性主要為輝長(zhǎng)巖，具有輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，主要由單斜輝石、斜長(zhǎng)石和鐵質(zhì)不透明礦物組成。尾礦巖石顆粒密度為2.96～3.08 g/cm3，塊體飽和密度為2.94～3.07 g/cm3，塊體干密度為2.94～3.06 g/cm3，吸水率為0.09%～0.33%，飽水率為0.17%～0.41%。飽和抗壓強(qiáng)度為55.1～144 MPa，飽和彈性模量為16.2～45.6 GPa，飽和變形模量為12.5～38.4 GPa，飽 和 泊 松 比為0.25～0.29，軟化系數(shù)為0.6～0.95，均值為0.8，總體屬于不軟化巖石，個(gè)別低于0.75(與取樣有關(guān))。物理力學(xué)指標(biāo)均符合規(guī)程規(guī)定的質(zhì)量技術(shù)要求(表1)。砂漿棒快速法堿活性檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果表明：3組巖樣14 d膨脹率為0.008%～0.016%，小于0.1%；28 d時(shí)的膨脹率為0.01%～0.017%，小于0.2%，為非活性骨料。

攀鋼尾礦棄渣體積大于1.2億m3，儲(chǔ)量豐富。尾礦料料場(chǎng)可通過夾皮溝簡(jiǎn)易公路、S310省道至壩址區(qū)，運(yùn)距約24 km，運(yùn)輸條件較好。

3 混凝土骨料料源的選擇

3.1 料源選用技術(shù)方案的確定

由上述分析可知：金沙水電站壩軸線下游側(cè)開挖利用料、老花地人工骨料和攀鋼尾礦料均滿足金沙水電站混凝土骨料質(zhì)量要求。

金沙水電站可研階段混凝土骨料采用明渠開挖有用料，不足部分從老花地人工骨料場(chǎng)開采，其中利用導(dǎo)流明渠開挖有用料54萬(wàn)m3、電站廠房開挖有用料78萬(wàn)m3，不足部分從石料場(chǎng)開采石料33.9萬(wàn)m3。

金沙水電站混凝土骨料優(yōu)先利用工程開挖有用料，不足部分由技術(shù)上可行的混凝土骨料料源供給，方案有兩個(gè)：一是從老花地人工骨料場(chǎng)開采加工，運(yùn)距約5 km；二是購(gòu)買攀鋼尾礦加工料，運(yùn)距約24 km。

表1 攀鋼尾礦料巖石試驗(yàn)成果匯總表

3.2 經(jīng)濟(jì)比較分析

筆者對(duì)技術(shù)上可行的兩個(gè)混凝土骨料料源方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)比較(表2、3)，初步分析結(jié)果顯示：方案二比方案一投資節(jié)省約2 403.94萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)方面較優(yōu),而且避免了方案一存在的征地、移民及環(huán)保等方面的復(fù)雜程序。

表2 兩方案工程概算情況一覽表

表3 老花地人工骨料開采支護(hù)主要工程量一覽表

3.3 料源選擇

綜上所述，將攀鋼尾礦用作金沙水電站混凝土骨料技術(shù)上可行，而且經(jīng)濟(jì)性較優(yōu)。因此，筆者建議金沙水電站工程不足的混凝土骨料采用購(gòu)買攀鋼尾礦料進(jìn)行加工的方式予以解決。

4 結(jié) 語(yǔ)

筆者對(duì)儲(chǔ)量、開采條件、運(yùn)距、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)等因素進(jìn)行初步比較分析后得知，選擇攀鋼尾礦作為金沙水電站混凝土骨料具有可行性和經(jīng)濟(jì)性，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)還存在以下問題：

(1) 尾礦含磁鐵礦，巖石密度較一般粗骨料密度大，有可能影響混凝土拌和物的施工性能，導(dǎo)致混凝土在振搗、運(yùn)輸和澆筑過程中出現(xiàn)分層離析而影響混凝土質(zhì)量，并有可能導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)層間結(jié)合問題。

(2) 料場(chǎng)骨料分布規(guī)律及尾礦骨料的加工性能尚不清楚。初步加工性能表明尾礦人工砂石粉含量為19%左右，超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)上限；其次，尾礦人工碎石顆粒級(jí)配不均，中徑篩余較小，其原因可能是受到尾礦自身強(qiáng)度特性影響，也可能是受加工系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)水平和設(shè)備能力的影響所致。

(3) 尾礦作為骨料在水電工程中的應(yīng)用較少。攀鋼尾礦僅在桐子林水電站和二灘水電站的臨時(shí)工程中有少量應(yīng)用，尚缺乏尾礦骨料與水泥、粉煤灰、外加劑等混凝土原材料的適應(yīng)性以及用于大型水利水電工程混凝土的拌和物性能、力學(xué)、熱學(xué)、變形、抗裂、耐久等性能影響的相關(guān)技術(shù)資料。

針對(duì)上述問題，在實(shí)際應(yīng)用之前，有必要從尾礦骨料的分布規(guī)律和加工性能、尾礦骨料與混凝土原材料的適應(yīng)性、尾礦骨料對(duì)混凝土拌和物及硬化混凝土各項(xiàng)特性的影響及機(jī)理、尾礦骨料大壩混凝土溫控等方面對(duì)攀鋼尾礦用作金沙水電站混凝土骨料關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究，進(jìn)一步論證攀鋼尾礦用作金沙水電站混凝土骨料料源的可用性、適用性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性，為工程料源選擇提供科學(xué)依據(jù)。