盧

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

大唐景泰電廠取水口改造工程位于甘肅省白銀市景泰縣五佛鄉(xiāng)沿寺坪下，苦水溝溝口緊鄰景電一期一泵站的上游側(cè)，該工程屬大（2）型Ⅱ等工程；永久性建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，200年一遇洪水校核。臨時(shí)建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇洪水設(shè)計(jì)。

該工程草土圍堰的施工分為圍堰填筑、運(yùn)行維護(hù)和圍堰拆除三個(gè)階段。主要工程量：草土圍堰30930m3（運(yùn)距3.1km）、鉛絲籠塊石1876.5m3、圍堰拆除32806.5m3。

該工程草土圍堰的填筑施工工程量大，施工場地狹小，作業(yè)強(qiáng)度受作業(yè)場地制約，并且位于黃河岸邊，排水量大，受汛期影響大，有效工期有限，必須統(tǒng)籌安排，科學(xué)組織，正確地選擇土石料場和機(jī)械設(shè)備配置，均衡施工，才能確保草土圍堰填筑施工進(jìn)度和施工質(zhì)量[1]。

1 地質(zhì)情況

圍堰所在地周圍地層巖性較簡單，據(jù)鉆孔揭示，在垂直方向勘探深度范圍內(nèi)地層依次為第四系松散沉積物和三疊系上統(tǒng)（T33）的碎屑巖，主要有四層、五種巖性組成，其自上而下情況如下：

（1）表層土、人工堆積塊石碎石土（rQ43）：微紅色、灰白色，結(jié)構(gòu)疏松，局部有架空現(xiàn)象，在整個(gè)場地皆有分布，主要為景電一泵站及黃渠隧洞開挖棄渣堆積，土質(zhì)不均，組成物質(zhì)混雜，碎石成分以長石石英砂巖為主，一般粒徑5～7cm，最大粒徑11cm，碎石含量約50%～60%，厚度在4.0～4.5m之間。

（2）沖積粉細(xì)砂（alQ43）：為黃河漫灘上部細(xì)土層，灰白色，土質(zhì)較均勻，結(jié)構(gòu)疏松，孔隙較發(fā)育，成分以砂粒及粉粒組成，厚度在2.0～3.0m之間，層頂面高程1304.0m左右，呈飽和狀，軟塑～流塑狀，其強(qiáng)度小，變形較大。

（3）沖積砂礫卵石層（alQ43）：為黃河漫灘粗粒相堆積物，層位不穩(wěn)定，青灰色，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，礫卵石磨圓度較好，為渾圓狀或次圓狀，成分以砂巖、花崗巖、石英巖為主。厚度在0.30～0.60m，埋深6.0m左右。分布在粉細(xì)砂下部，為擬建場地的主要含水層。

（4）三疊系上統(tǒng)（T33）的碎屑巖。主要巖性為紫紅色長石石英砂巖和泥質(zhì)粉砂巖夾長石石英砂巖。

長石石英砂巖：紫紅色，中粗粒結(jié)構(gòu)，成分主要為石英，其次為長石及少量云母，鐵質(zhì)膠結(jié)為主，少量鈣質(zhì)膠結(jié)，較致密堅(jiān)硬，性脆。層厚2～12m，單層厚0.5～2.2m，中厚層～厚層狀構(gòu)造，強(qiáng)風(fēng)化層厚0.6～0.9m。砂粒以中粗砂為主，次棱角狀。

泥質(zhì)粉砂巖夾長石石英砂巖，為擬建場地的主要巖性，泥質(zhì)粉砂巖，灰色、黃綠色，薄層，細(xì)密，性軟，碎屑成分有石英、云母，層內(nèi)偶見方解石及巖屑團(tuán)塊，泥質(zhì)膠結(jié)。干燥狀態(tài)較堅(jiān)硬，但表層易風(fēng)化成碎裂片狀，單層厚度一般5～30cm，整層厚一般40～60cm，最厚可達(dá)2.30m，強(qiáng)風(fēng)化層厚1.5～2.0m。長石石英砂巖單層厚度一般10～20cm，最厚50cm，較致密堅(jiān)硬。經(jīng)現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)，泥質(zhì)粉砂巖約占84.2%，長石石英砂巖約占15.8%。

附近無適合的土石方料場。

2 天然建筑材料的選擇

2.1 土料場

1#料場選擇在擬建工程上游約3km的車木峽村的山梁上，開采區(qū)的東北邊為新開墾的荒地。該料場現(xiàn)有五佛沿寺至車木峽鄉(xiāng)間道路通行，但路面較窄，大車通行能力較差，需對(duì)現(xiàn)有公路進(jìn)行加寬處理。該料場巖性為輕粉質(zhì)壤土，土質(zhì)均一，結(jié)構(gòu)較為疏松?？砷_采厚度在3～5m，以粉粒為主，砂感強(qiáng)，無層理。根據(jù)試驗(yàn)分析，顆粒組成：粉粒占57.6%、砂粒占28.9%、黏粒占13.5%，屬輕粉質(zhì)壤土，液限23.8%，塑限15.6%，擊實(shí)后最大干密度1.80g∕cm3，擊實(shí)后滲透系數(shù)：水平9.82×10-7cm∕s、垂直7.45×10-7cm∕s，從幾個(gè)主要指標(biāo)分析，作為圍堰土料，可開采用[2]。

2#土料場選擇在大沙溝左岸，興水村村后的山坡邊，現(xiàn)為新開墾的荒地。距擬建泵站約3.1km，現(xiàn)有便道通行。該料場巖性為重粉質(zhì)壤土，局部表層為厚0～3m不等的粉質(zhì)黏土夾砂碎石，砂碎石厚度一般0.10～0.30m，結(jié)構(gòu)較疏松。下部為厚約6m的重粉質(zhì)壤土，土質(zhì)較均一，結(jié)構(gòu)較密實(shí)。根據(jù)試驗(yàn)分析，顆粒組成：粉粒占58.1%、砂粒占18.0%，黏粒占23.9%，液限24.1%，塑限14.5%，擊實(shí)后最大 干 密 度1.89g∕cm3，擊 實(shí) 后 滲 透 系 數(shù)：水 平4.29×10-8cm∕s、垂直2.60×10-7cm∕s，從幾個(gè)主要指標(biāo)分析，達(dá)到一般防滲體的要求，作為圍堰土料，可開采用。兩個(gè)土料場主要質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)如表1。

表1 土料產(chǎn)地試驗(yàn)指標(biāo)與質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

1#料場儲(chǔ)量為2.5萬m3，2#料場為0.71萬m3，合計(jì)儲(chǔ)量3.21 萬m3，滿足設(shè)計(jì)要求。綜合考慮2#料場優(yōu)于1#料場。

2.2 塊石料場

塊石料場可選石門溝和車木峽兩個(gè)料場。石門溝料場位于景電二期三泵站與四泵站之間的石門溝右岸，距擬建泵站約8.0km，交通方便，現(xiàn)有油路通行。開采區(qū)基巖大面積出露，斜坡地形較陡，高差約40m左右，開采時(shí)無需剝土。巖性為三疊系中統(tǒng)鐵銹紅色長石石英砂巖，礦物成分以長石、石英為主，鐵質(zhì)膠結(jié)，中厚層～厚層，塊狀構(gòu)造，粒狀結(jié)構(gòu)，巖性堅(jiān)硬致密，整個(gè)巖體較為完整，從開采斷面及巖體結(jié)構(gòu)特征分析，爆破后巖石塊體大小一般在0.30～0.60m之間，開采率60%～70%，容重2.5g∕cm3以上，吸水率0.4%，場地開闊，山高坡陡，易爆炸開采。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

車木峽料場位于擬建泵站上游2.2km處黃河左岸，其巖性條件基本同石門溝料場，但巖體較破碎，開采成品率較低，開采運(yùn)輸條件較差，易受限制。

石門溝料場儲(chǔ)量為2500m3，滿足設(shè)計(jì)要求。車木峽料場開采運(yùn)輸條件較差，易受限制。綜合考慮選用石門溝料場。

2.3 草及草繩

當(dāng)?shù)佧湶?、稻草均能使用，由于用量較大，施工準(zhǔn)備時(shí)提早聯(lián)系定購。

綜上所述，圍堰工程所需土石料儲(chǔ)量能滿足要求，質(zhì)量不存在問題，可滿足設(shè)計(jì)要求。

3 機(jī)械設(shè)備的配置

3.1 草土圍堰填筑機(jī)械配置

3.1.1 1.2m3反鏟挖掘機(jī)配置

Qh=3600qk∕t

式中：

Qh——挖掘機(jī)小時(shí)生產(chǎn)率，m3∕h；

q——鏟斗容量，m3；

t——挖掘機(jī)每一工作循環(huán)延續(xù)時(shí)間，s，取45s；

k——土料利用系數(shù)，取0.85。

則Qh=3600×1.2×0.85∕45=81.6m3∕h

單斗挖掘機(jī)臺(tái)班生產(chǎn)率：

Qd=8QhKB

式中：

KB——工作時(shí)間利用系數(shù)，在向汽車上裝土?xí)r為0.68～0.72,取KB=0.7。

則Qd=8×81.6×0.7=456.96m3∕臺(tái)班

每天按16h即2個(gè)臺(tái)班計(jì)，每臺(tái)挖掘機(jī)每天可挖土方為：456.96×2=913.92m3∕d

根據(jù)施工進(jìn)度和勞動(dòng)強(qiáng)度，確定所需挖掘機(jī)臺(tái)數(shù)：

n=1237.2∕913.92=1.35臺(tái)

根據(jù)計(jì)算，選用1.2m3反鏟挖掘機(jī)2臺(tái)，便能滿足施工要求。

3.1.2 20t自卸汽車配置

Q=TqK1K2∕T0V

式中：

Q——計(jì)劃階段時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)量;

T——計(jì)劃階段時(shí)間,min，每臺(tái)班生產(chǎn)時(shí)間T=60×8（min）;

q——汽車載重量,t;

K1——噸位利用系數(shù)，取0.8;

K2——時(shí)間利用系數(shù)，取0.85;

V——所運(yùn)物料的容重,t∕m3，砂壤土為1.65;

T0——汽車每一工作循環(huán)時(shí)間,min。

T0=t1+t2+t3+t4+t5

式中：

t1——裝車時(shí)間，min;

t2——載重行駛時(shí)間，min;

t3——卸車時(shí)間，min;

t4——空車返回時(shí)間，min;

t5——裝車、卸車、轉(zhuǎn)向、調(diào)車時(shí)的等候時(shí)間或可能出現(xiàn)的停車時(shí)間，min。

t1=（V∕P裝）×60

式中：

V——汽車載重量,t；

P裝——挖掘機(jī)生產(chǎn)率，m3∕h。

P裝=81.6

V=20∕1.65=12.12

則t1=(12.12∕81.6)×60=8.9min

載重行駛時(shí)間：

t2=60L∕V1

式中：

L——運(yùn)距，km，取3.1；

V1——載重時(shí)平均速度，km∕h，取20km∕h。

則t2=60×3.1∕20=9.3min。

卸車時(shí)間：取t3=1min。

空車返回時(shí)間：

t4=60L∕V2

式中：

L——運(yùn)距,km;

V2——空車平均速度,km∕h，取30km∕h。

t4=60×3.1∕30=6.2min

裝車、卸車、轉(zhuǎn)向、調(diào)車時(shí)的等候時(shí)間或可能出現(xiàn)的停車時(shí)間按2min估算，則汽車每一工作循環(huán)時(shí)間為：

T0=t1+t2+t3+t4+t5

=8.9+9.3+1+6.2+2

=26.4min

計(jì)劃階段時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)量為∶

Q=TqK1K2∕T0V

=(60×8×20×0.8×0.85)∕(26.4×1.65)

=150m3∕臺(tái)班

每臺(tái)自卸汽車每天按2 個(gè)臺(tái)班計(jì)，則每天運(yùn)輸300m3，需自卸汽車數(shù)為∶

n=1237.2∕(150×2)=4.12，取n=5(輛)

備用一輛，共計(jì)6輛。

3.1.3 3m3裝載機(jī)配置

PJ技術(shù)生產(chǎn)率：

PJ=60qKeKchKcu

Ke=0.8，Kch=0.9，Kcu=1.0

PJ=60×3×0.8×0.9×1

=129.6m3∕h

每天按16h即2個(gè)臺(tái)班計(jì)，一臺(tái)裝載機(jī)每天裝土方∶

16×129.6 =2073.6m3

裝載機(jī)臺(tái)數(shù)為：1237.2∕2073.6=0.6臺(tái)

配備1臺(tái)3m3裝載機(jī)便可滿足需求。

3.1.4 8t自卸汽車配置

Q=TqK1K2∕T0V

式中：

Q——計(jì)劃階段時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)量；

T——計(jì)劃階段時(shí)間，min，每臺(tái)班生產(chǎn)時(shí)間T=60×8（min）；

q——汽車載重量，t；

K1——噸位利用系數(shù)，取0.8；

K2——時(shí)間利用系數(shù)，取0.85；

V——所運(yùn)物料的容重，t∕m3，砂壤土為1.65；

T0——汽車每一工作循環(huán)時(shí)間，min。

T0=t1+t2+t3+t4+t5

式中：

t1——裝車時(shí)間，min;

t2——載重行駛時(shí)間,min；

t3——卸車時(shí)間，min；

t4——空車返回時(shí)間，min；

t5——裝車、卸車、轉(zhuǎn)向、調(diào)車時(shí)的等候時(shí)間或可能出現(xiàn)的停車時(shí)間，min。

t1=（V∕P裝）×60

式中：

V——汽車載重量，t；

P裝——裝載機(jī)生產(chǎn)率，m3∕h。

則t1=8∕(129.6×1.65)×60=2.24min

載重行駛時(shí)間：

t2=60L∕V1

式中：

L——運(yùn)距，km，取0.3km；

V1——載重時(shí)平均速度，km∕h，取20km∕h。

則t2=60×0.3∕20=0.9min。

卸車時(shí)間：取t3=3min

空車返回時(shí)間：

t4=60L∕V2

式中：

L——運(yùn)距，km；

V2——空車平均速度，km∕h，取30km∕h；

t4=60×0.3∕30=0.6min

裝車、卸車、轉(zhuǎn)向、調(diào)車時(shí)的等候時(shí)間或可能出現(xiàn)的停車時(shí)間按1min估算，則汽車每一工作循環(huán)時(shí)間為：

T0=t1+t2+t3+t4+t5

=2.24+0.9+3+0.5+1

=7.64min

計(jì)劃階段時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)量為：

Q=TqK1K2∕T0V

=(60×8×8×0.8×0.85)∕(7.64×1.65)

=207.2m3∕臺(tái)班

自卸汽車每天按2個(gè)臺(tái)班計(jì)，則每天運(yùn)輸414.4m3，需自卸汽車數(shù)為：

n=1237.2∕414.4=2.98

取n=3輛,備用1輛，共計(jì)4輛。

3.1.5 推土機(jī)的選擇

選擇T-120 推土機(jī)一臺(tái)鋪攤碾壓回填土可滿足要求。

圍堰鉛絲籠塊石共計(jì)1876.5m3，日需要量為76m3，選用20t自卸汽車1輛。

根據(jù)以上計(jì)算，草土圍堰工程共配置1.2m3反鏟挖掘機(jī)2臺(tái)，20t自卸汽車7輛，3.0m3裝載機(jī)1臺(tái)，8t自卸汽車4輛，T-120推土機(jī)1臺(tái)即可滿足施工要求。

3.1.6 圍堰拆除設(shè)備配置

圍堰拆除設(shè)備選用和填筑設(shè)備同等配置（見表2）。

表2 草土圍堰施工設(shè)備工器具配置表

5 結(jié)束語

草土圍堰填筑施工中，土石料場的選擇、儲(chǔ)備量的多少、土石料的質(zhì)量，直接關(guān)系到圍堰填筑的施工質(zhì)量和施工的連續(xù)性。合理的機(jī)械設(shè)備配置可以促進(jìn)圍堰填筑施工的進(jìn)度，不合理會(huì)直接造成機(jī)械設(shè)備的窩工現(xiàn)象。所以草土圍堰施工中料場的正確選擇和機(jī)械設(shè)備的科學(xué)配置尤為重要。