劉同林，曹 帥

(1.中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072；2.四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川 成都 610000)

0 前 言

不專設料場，利用挑選的開挖渣料生產(chǎn)混凝土砂石骨料是水電站建設較理想的開發(fā)模式，但從實際操作看，水電站施工工期緊張，可用料開采容易出現(xiàn)粒徑偏大，爆破區(qū)域外質點振速超標，影響其他結構物質量；渣場管理不到位導致可用料和無用料混堆，影響可用料回采質量。因此可用料的開采和管理不僅是制約施工工期的主要因素，也是施工中主要的矛盾點。文章結合金沙水電站實例，根據(jù)料源的特性，進行多次爆破試驗和爆破振動監(jiān)測，擇優(yōu)選擇爆破參數(shù)，通過科學化的渣場管理，解決了實際施工中的矛盾。

1 工程概況

金沙水電站位于金沙江干流中游末端的攀枝花河段上，由河床式發(fā)電廠房、泄洪閘及擋水壩等建筑組成，金沙水電站正常蓄水位1 022 m，校核洪水位為1 025.30 m，相應凈庫容為1.08億m3，電站裝機容量560 MW，壩頂總長392.5 m，最大壩高66.0 m，多年平均發(fā)電量為25.07億kW·h。金沙水電站的主要開發(fā)任務為發(fā)電，兼有供水、改善城市水域景觀和取水條件，及對觀音巖水電站的反調節(jié)作用等。本工程混凝土總量為158.85萬m3，共需人工骨料184.5萬m3(自然方)，砂礫石料7.96萬m3。

2 料源選擇

2.1 料源介紹

本工程填筑用料、骨料加工用料、圍堰截流備用料等統(tǒng)稱為可用料。此處主要對電站二期廠壩工程骨料加工用料進行闡述。根據(jù)工程設計階段調查，金沙水電站壩址上、下游20 km范圍內的河道內及其附近無符合質量要求、可供開采的天然砂礫石料，只能選擇原巖軋制人工骨料。壩址區(qū)及其外圍可作為混凝土用人工骨料軋制料源的巖性有4種:二疊系中統(tǒng)陽新組(P2y)灰?guī)r、華力西期(ξ4)正長巖、二疊系上統(tǒng)峨眉山(P3em)玄武巖與晉寧期(δο2)石英閃長巖。因陽新組灰?guī)r儲量很少，且開采條件較差，石英閃長巖運輸距離遠，均不宜作為備選料源；壩區(qū)正長巖與玄武巖分布范圍大，儲量豐富，考慮各料源開采條件，經(jīng)比較將壩區(qū)工程開挖可用料作為人工骨料料源[1]。

壩址左岸安裝場、廠房及右岸導流明渠下游段等部位工程開挖料原巖為正長巖。據(jù)試驗成果顯示，弱微風化巖石的天然塊體密度、飽和抗壓強度與軟化系數(shù)均符合混凝土用人工骨料質量指標要求。[2]開挖可用料雖然具潛在堿活性反應，但可采用摻粉煤灰或使用低堿水泥的抑制措施予以解決，其他質量指標符合混凝土用人工骨料要求。

2.2 料源質量指標及控制要求

開挖前剝離覆蓋層，對可用料和無用料界面劃分，選取巖質堅硬、完整性好、透水性弱微風化的正長巖，其飽和單軸抗壓強度達82～234 MPa，平均強度為150.85 MPa，軟化系數(shù)為0.78～0.95，天然塊體密度為2.66～2.76 g/cm3。[3]可用料運至堆存可用料渣場粒徑不得大于80 cm，大于80 cm可用料統(tǒng)稱為超徑石，需進行解小破碎處理。

2.3 儲 量

開挖范圍內扣除表層覆蓋層、全風化、強風化及弱風化上帶巖體后，可用料儲量為176萬m3(見表1)。

表1 工程開挖可用料勘察儲量

3 料場規(guī)劃

在工程區(qū)內規(guī)劃了4處存棄渣場，分別為左岸上游石家溝存棄渣場、鋼廠溝存棄渣場、左岸上游、左岸下游二期圍堰備料場。左岸上下游二期圍堰備料場已在一期堆滿，此處不做介紹。

3.1 石家溝存棄渣場

石家溝存棄渣場位于距壩上游3.8～4.4 km范圍內，占地約25.0萬m2，棄渣至高程1 250 m，渣場容量630萬m3，主要容納來自導流工程、大壩及廠房工程的存棄渣。

3.2 鋼廠溝存棄渣場

鋼廠溝存棄渣場位于左岸上游，距壩址2.4～3.7 km，規(guī)劃為Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)，僅供堆存可用料。其中Ⅰ區(qū)下部棄渣(無用料)已堆存至1 062～1 065 m，堆存量約75萬m3，上部可用料規(guī)劃堆存至1 095～1 115 m，可用料堆存容量約為62萬m3；Ⅱ區(qū)可用料已堆存至高程1 062～1 073 m，已堆存約75萬m3。

4 可用料管理難點

(1)可用料的粒徑不大于80 cm，利用率不小于75%。由于電站右岸為一期導流明渠已建構筑物，邊坡噴錨區(qū)與軟弱破碎基巖層及地質缺陷部位爆破質點振動控制要求高，因此，對鉆孔、爆破參數(shù)要求極高。

(2)開挖出渣單位與料場管理單位分屬兩個不同單位，料源鑒定標準不統(tǒng)一。開挖出渣單位如管理不到位將出現(xiàn)超徑石和較強風化料混裝情況，增加料場管理單位回采難度，降低回采效率，增加合同風險。

(3)混凝土澆筑工程量約123萬m3，廠壩結構混凝土澆筑高峰強度超7萬m3/月，對可用料場規(guī)劃和毛石料回采效率要求較高。

(4)左岸安裝場、廠房基巖開挖施工工期緊，現(xiàn)場工作面、機械設備多，施工管理難度大，現(xiàn)場可用料篩選挖裝難度較大，工效不高。

5 可用料開挖回采管理

5.1 可用料管理原則

(1)為了加強可用料開挖管理力度，開挖單位與渣場管理單位分別成立專門以項目負責人為組長的可用料管理領導小組，明確各職能部門分工和職責。開挖單位各部門做好源頭把控，針對可用料開采區(qū)域設計專項爆破方案，對爆破孔間距及裝藥量進行優(yōu)化調整，確定最優(yōu)控制參數(shù)，減少爆破后可用料超徑數(shù)量。渣場管理單位對存料、棄渣作業(yè)面規(guī)劃及維護，及時提供存料、棄渣作業(yè)面。

(2)針對開挖出渣單位與料場管理單位對可用料鑒別標準存在一定爭議的情況，成立現(xiàn)場可用料聯(lián)合鑒定小組，聯(lián)合鑒定小組分別由設計地質人員、監(jiān)理、業(yè)主、廠壩標承包人4方組成，必要時通知渣場管理單位參與，具體鑒定工作由監(jiān)理工程師組織[4]。

5.2 可用料與無用料的界定原則以及現(xiàn)場辨識方式

對于開挖料的利用，考慮在滿足施工組織方便、調整合理、混凝土骨料質量保證的條件下盡可能利用。開挖料利用原則為:

(1)覆蓋層、強風化料，不可用；弱風化上帶中局部風化相對較弱、完整性較好者可用；分布零星，不易分選者，不可用。

(2)弱風化下帶料和微新巖體可用。為便于實際開挖工程中辨別、分離可用料，可依據(jù)巖體新鮮斷面上巖石礦物風化后所呈現(xiàn)的不同顏色，對可用料與無用料進行簡單區(qū)分。實際開挖施工中若遇難以辨別的問題時，可通知設計及現(xiàn)場進行辨認[5]。

5.3 可用料管理流程

可用料管理流具體如圖1所示。

圖1 可用料管理流程示意

6 可用料管控措施

6.1 料源鑒別

鉆孔前，施工單位通知監(jiān)理單位，由監(jiān)理單位聯(lián)合施工單位、業(yè)主、設計地質人員在現(xiàn)場對即將鉆孔爆破區(qū)域進行鑒定。若該區(qū)域鑒定為無用料區(qū)域，則采用普通爆破參數(shù)，并按棄料處理。若該區(qū)域鑒定為可用料區(qū)域，則采用專項爆破參數(shù)。

6.2 開挖管理

6.2.1 鉆孔爆破

為有效控制爆破后石塊粒徑，通過爆破試驗確定科學合理的爆破參數(shù)，指導現(xiàn)場施工，也為后期參數(shù)的調整和優(yōu)化提供依據(jù)。為保證試驗效果和試驗可靠性，結合現(xiàn)場實際情況，選取左岸邊坡Ⅲ區(qū)1 050 m高程平臺作為試驗區(qū)，該區(qū)域屬于弱風化區(qū)，巖層較完整且屬于正長巖，裂隙較少，并且可用于可用料儲存；右岸大壩基坑爆破選用靠導流明渠位置，該處巖石為弱風化正長巖，且離導流明渠最近，具有試驗代表性。左岸邊坡試驗一共進行3組爆破試驗，右岸基礎爆破開挖進行1組爆破試驗，試驗參數(shù)見表2。

表2 爆破試驗參數(shù)

試驗一～試驗三起爆方式均采用電磁雷管起爆，延時采用導爆管延時，聯(lián)網(wǎng)方式采用孔外延時；試驗四起爆采用電磁雷管起爆，延時采用導爆管延時，聯(lián)網(wǎng)方式采用孔外延時，其中孔內采用14段導爆管，孔間采取2段和3段延時(其中第1排采用2段，其他位置采用3段)，排間采用5段延時[6]。

監(jiān)測儀器布設:爆破試驗一離2號線塔和開挖成型邊坡較近，設2臺爆破振動監(jiān)測儀器，主要布置在2號線塔塔基位置和離爆區(qū)較近的邊坡位置，其中邊坡儀器離爆破區(qū)域最近距離約為15 m。試驗二爆破監(jiān)測儀器在2號線塔位置布置1臺儀器。試驗三爆破在試驗一爆破開挖完后的大面進行，爆區(qū)離下游圍堰較近，且對右岸導墻有一定影響，因此本次振動監(jiān)測儀器分別布置在下游圍堰和右岸導墻位置。試驗四爆破離導流明渠較近，共設3臺監(jiān)測儀器，主要沿導流明渠線性布置，其中離爆破區(qū)域最近距離約為5 m[7]。試驗爆破成果見表3。

表3 爆破試驗成果

6.2.2 爆破試驗效果與分析

根據(jù)左岸邊坡3次爆破和右岸導流明渠1次爆破最終效果分析，使用4組不同爆破參數(shù)爆破以后塊石粒徑總體小于80 cm，其中試驗一、二、四塊石粒徑大于80 cm控制在5%以內，滿足有用料要求。并且通過爆破振動監(jiān)測所得數(shù)據(jù)均滿足要求。因此綜合現(xiàn)場實際，最終確定左岸邊坡鉆爆參數(shù)為試驗一、試驗四。

按照試驗數(shù)據(jù)所得的參數(shù)進行實際開挖，爆破質量和可用料質量基本滿足要求。但由于局部邊坡存在穩(wěn)定問題，斷層、裂隙較發(fā)育，影響可用料爆破質量，且鉆工操作水平不一，導致開挖面不在同一高程，爆破效果不能滿足可用料粒徑要求。因此爆破后要對渣料進行二次鑒別，對超粒徑可用料進行挑選，利用破碎錘或手風鉆單獨解爆。

6.3 裝運管理

(1)現(xiàn)場配備施工管理人員對可用料和超粒徑料進行辨別，保證運輸至渣場的料物基本滿足要求。渣料外運及領用實行掛牌管理，車輛應進行編號統(tǒng)一管理，一車一牌，運輸車輛分為可用料車輛和無用料車輛，實現(xiàn)專車專用，標識牌擺放在擋風玻璃車窗前。

(2)在上游索道橋處設置發(fā)票點，對經(jīng)過該處的所有車輛進行區(qū)分發(fā)票，裝運可用料車輛下發(fā)可用料專用票，同時進行登記，制定臺賬。并在3號路2號崗亭位置再次設置驗證區(qū)，對可用料進行再次鑒別，當車輛標識與裝運料物匹配，且均為可用料時，直接分流至鋼廠溝渣場堆存，無用料直接分流至石家溝渣場堆棄。

6.4 渣場管理

(1)因金沙水電站石渣產(chǎn)出單位與渣場管理單位分屬兩個不同標段，為減少合同糾紛，石渣產(chǎn)出單位開始堆渣前，渣場管理單位應與石渣產(chǎn)出單位共同對渣場地形地貌進行測量。渣場進料和出料應建立臺賬，定期對進、出料工程量進行測量核算，保證土料平衡。[8]

(2)根據(jù)要求，鋼廠溝渣場分為大石區(qū)(粒徑超80 cm)和小石區(qū)。石渣產(chǎn)出單位在渣場布置1臺破碎錘，采取解爆或者破碎等方式進行處理，以滿足可用料的粒徑要求。

(4)渣場管理單位應加強存料、棄渣作業(yè)面、道路規(guī)劃及維護，同時結合存棄料場防護、排水、環(huán)保、水保工程措施，建立存料管理制度。

6.5 建立獎勵與懲罰制度

(1)渣料產(chǎn)出單位應按照渣場管理單位和監(jiān)理單位的要求有序堆放，嚴禁將棄渣與可用料混堆；對于下江或承包人隨意堆放的渣料，違規(guī)的車輛及司機，不服從監(jiān)理、渣場管理單位對渣料協(xié)調和管理的承包人，應視情況按照電站渣場管理辦法進行處罰。

(2)根據(jù)工程建設進展情況，由工程監(jiān)理單位不定期組織對渣料產(chǎn)出單位和渣場管理單位進行考核，對考核成績突出的單位給予適當獎勵。要求涉及違反環(huán)境保護、水土保持等法律法規(guī)的承包人，承擔相應的法律責任。

7 結 語

金沙水電站通過對爆破參數(shù)的優(yōu)化以及合理的渣場規(guī)劃、科學有效的管理，將可用料由原來合同說明堆存的103萬m3提高至176.34萬m3，可用料的增加減少了外購骨料量，從而節(jié)約外購骨料成本達2 481.18萬元。利用石渣開挖料作為砂石骨料原材料，過程中不可控因素多、多工序交叉多、協(xié)調難度大，但只要提前籌劃、科學管理，就會實現(xiàn)極大的經(jīng)濟和社會價值。