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        三河口水利樞紐混凝土骨料料場選擇

        2021-09-15 05:40:04武小龍王云濤燕軍樂
        陜西水利 2021年8期
        關鍵詞:料場壩址單價

        武小龍,王云濤,燕軍樂

        (1.陜西省水利電力勘測設計研究院,陜西 西安 710001;2.陜西省引漢濟渭工程建設有限公司,陜西 西安 710024)

        1 工程概況

        三河口水利樞紐主要由大壩、壩身泄洪放空系統(tǒng)、壩后供水系統(tǒng)、生態(tài)基流放水管等組成。三河口樞紐大壩為1級,其他主要建筑物為2級。碾壓混凝土拱壩體型采用拋物線雙曲拱壩,拱壩壩頂高程為646.00 m,壩底高程504.50 m,最大壩高141.50 m,壩頂寬9.0 m,壩底厚37.0 m。泄洪建筑物由壩身泄洪表孔、泄洪底孔及下游消能防沖建筑物等組成。供水系統(tǒng)由進水口、壓力管道、尾水系統(tǒng)及連接洞等四部分組成。廠房主要包括:主廠房、副廠房、主變室GIS樓、減壓調流閥室、檢修間等。

        三河口水利樞紐混凝土用量145萬m3,共需成品骨料319萬t,其中粗骨料209萬t,細骨料110萬t。

        2 三河口水利樞紐料場概況

        2.1 天然砂礫料場

        Ⅰ1號料場位于壩址上游八子臺村附近的蒲河河漫灘上,距壩址約3.5 km,為全新統(tǒng)沖、洪積堆積(Q42al+pl),灘面高程為552.0 m~535.0 m,河谷相對較為寬闊,砂礫石厚度大于4.0 m,表部漂石含量較大。有用層儲量為200.35萬m3、無用層儲量8.27萬m3。

        Ⅰ2號料場位于壩址上游十畝地村下游400 m處到三河口村附近的椒溪河河漫灘上,距離壩址4.0 km~11.0 km左右,為全新統(tǒng)沖、洪積堆積(Q42al+pl),河谷較為狹窄,砂礫石厚度普遍大于4.0 m。料場灘面高程為591.7 m~537.5 m。有用層儲量為263.06萬m3、無用層儲量0.305萬m3。

        Ⅰ3號料場選位于壩址上游椒溪河與蒲河交匯地帶(三河口村附近)的河漫灘,距離壩區(qū)1.50 km左右,為全新統(tǒng)沖、洪積堆積(Q42al+pl),此處河谷相對較為寬闊,水下厚度大于4 m。料場灘面高程為538.0 m~531.0 m。有用層儲量為72.26萬m3。

        Ⅰ4號料場位于壩址下游艾心村附近的子午河河漫灘上,距離壩址約10.0 km~11.0 km左右,料場灘面高程為502.0 m~485.0 m。有用層儲量為204.29萬m3、無用層儲量1.785萬m3。

        Ⅰ5號料場位于壩址下游兩河鎮(zhèn)附近的子午河河漫灘上,距離壩址約13.0 km~15.0 km左右,料場灘面高程為478.0 m~463.0 m。有用層儲量為156.14萬m3、無用層儲量9.243萬m3。

        各料場(圖1)總的特點是,枯水期料場地下水位以上厚度一般0.5 m~4.5 m,水下厚度一般大于4.0 m~5.0 m,汛期料場大部分被洪水淹沒。各料場河谷狹窄,受河流分割,單塊面積小,位置較分散。各料場均有公路相連,運輸條件較好。各料場主要為水下開采,且壩上游料場受圍堰截流影響,應預采堆放。料場篩分砂料含泥量和孔隙率偏大、堆積密度偏小,其它各項技術指標符合現(xiàn)行規(guī)范[1]對砼細骨料的質量要求,篩分砂作為砼細骨料使用時應進行洗泥。料場篩分礫石孔隙率及含泥量偏大、粒度模式偏大,其余各項技術質量指標基本符合現(xiàn)行規(guī)范[1]對砼粗骨料的質量要求。

        圖1 料場分布圖

        2.2 人工料場

        兩個人工料場分別為二郞砭Ⅱ1號人工骨料場、柳木溝Ⅱ2號人工骨料場。

        二郞砭Ⅱ1號人工骨料場:位于壩址下游左岸的雞公寨山梁上,距壩址直線距離約2.0 km左右。該料場分布高程950 m~1220 m左右,高于河床430 m~730 m,屬基巖斜坡,山體地形較陡,露巖性為奧陶系~志留系斑鳩關組((O-S)b)硅質板巖及石英巖。

        柳木溝Ⅱ2號人工骨料場:位于壩址上游黃泥包附近的左岸山梁上,距壩址約9.0 km,分布高程580.0 m~800.0 m,地形較陡,山體高度大于200 m,料場基巖裸露,山體雄厚,料場儲量較大。出露巖性為印支期混合花崗巖(γ51),以石英、斜長石為主,內含有肉紅色的鉀長石斑晶及黑云母等暗色礦物,夾有薄層條帶狀石英巖脈,中粗粒結構,塊狀構造,致密堅硬;料場局部夾有少量變質砂巖,硬度較大,單層厚度0.4 m~0.8 m,巖性變化較大。

        2.3 骨料的堿活性研究

        (1)天然砂石料堿活性試驗

        天然砂石料骨料堿活性試驗采用堿-硅酸反應的快速法。壩址上游Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3天然砂礫石砂漿試件14 d膨脹率均小于0.1%,為不具有潛在危害反應的非堿活性骨料;壩址下游Ⅰ4、Ⅰ5砂礫石14 d膨脹率稍大于0.1%,為弱堿活性骨料。

        (2)人工骨料堿活性試驗

        人工骨料堿活性試驗采用砂漿棒快速法,二郎砭料場人工骨料砂漿試件14 d膨脹率均大于0.2%,為具有潛在堿—硅酸反應的活性骨料。柳木溝料場人工骨料砂漿試件14d膨脹率均小于0.1%,為非活性骨料。測試結果見表1。

        表1 人工骨料堿活性膨脹率試驗測試成果表

        (3)堿活性應對措施

        要滿足抑制要求,二郎砭人工骨料需要摻入25%的粉煤灰,對天然骨料,摻入20%粉煤灰。

        3 料場選擇

        3.1 天然砂礫料比選

        砂石料源選擇以料場至樞紐距離較近,天然級配接近工程所需骨料的級配且滿足設計用量為基本原則。由于Ⅰ4號料場及Ⅰ5號料場具有堿活性,Ⅰ2料場運距較遠,考慮利用Ⅰ1、Ⅰ3號料場作為推薦的天然砂礫料場。

        3.2 人工骨料比選

        柳木溝人工骨料料場優(yōu)點:儲量豐富,可滿足要求,料場場地開闊,開采條件較好,巖性較單一,巖脈相對較少,不存在堿活性。缺點:距壩址9.0 km,運距較遠;位于壩址上游,汛期時對交通運輸有一定影響,需堆存部分骨料;需改建1.5 km道路,新建0.2 km道路,新建2座臨時橋。

        二郎砭人工骨料料場優(yōu)點:儲量豐富,可滿足要求;位于壩址下游,運距較近;巖性較單一,巖脈相對較少,無用層剝離量較小。缺點:存在堿活性;料場分布高程過高,運輸較差。砂石加工廠距生活辦公區(qū)較近,噪音影響較大。需新建3.15 km道路,新建3 km便道。

        二郎砭Ⅱ1號人工骨料場、柳木溝Ⅱ2號人工骨料場的單價比較見表2。

        表2 人工骨料單價比較表

        兩處人工料場儲量均滿足設計要求,均適宜機械化開采。二郎砭人工骨料混凝土粗骨料單價58.77元/m3,細骨料單價101.66元/m3,柳木溝人工骨料混凝土粗骨料單價70.88元/m3,細骨料單價109.2元/m3。柳木溝料場人工骨料總價比二郎砭料場人工骨料高2319.83萬元。雖然柳木溝料場比二郎砭料場骨料總價稍高,但二郎砭料場硅質板巖具有堿活性,從工程運行的耐久性考慮,推薦柳木溝人工骨料料場作為三河口水利樞紐的混凝土骨料料場。

        3.3 人工骨料和天然骨料比選

        人工骨料和天然骨料兩種料源質量及儲量均滿足設計要求。

        天然料場的優(yōu)點:每方混凝土骨料綜合單價較人工骨料略低。缺點:料場大部分為水下開采,受汛期影響,開采較困難,不適合連續(xù)機械化生產;料場較分散,施工管理困難;超徑石含量較大,需破碎;需要添加石粉。

        人工骨料場的優(yōu)點:料源集中,管理方便;開采不受汛期影響,可連續(xù)均勻生產;人工骨料拌制的碾壓混凝土抗分離性好,可碾性好。缺點:每方混凝土骨料綜合單價較天然骨料略高,料場高程較高。

        通過對地質推薦的5個天然砂石料和2個人工骨料場進行比較,分析認為本工程天然料場較分散,多為水下開采,開采受汛期洪水影響,較難保證混凝土澆筑強度的要求,而柳木溝人工骨料場的石料質量較好,開采和運輸條件較優(yōu)越,同時料場附近有適宜的場地可供布置骨料加工系統(tǒng),雖然骨料單價略高,但可保證成品料供應和混凝土的質量,因此決定推薦采用柳木溝人工骨料場為本工程的混凝土骨料料場。前期施工項目混凝土用料較少,人工砂石料料場不具備生產的能力,可以采用運距較近的Ⅰ3天然砂石料料場。

        4 結語

        料場的選擇與規(guī)劃是施工組織設計中的重要環(huán)節(jié),對工程的投資具有重大的影響。通過從交通運輸條件、級配、堿活性、投資等多角度對天然骨料和人工骨料進行比選,選擇推薦柳木溝人工骨料場,現(xiàn)大壩已建成蓄水,粗、細骨料質量及儲量滿足工程要求,經過工程實踐證明是正確的。

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