天然砂石骨料在老撾南歐江水電工程中的應(yīng)用

蔡 斌，余 暉，王 強(qiáng)

（1.中水電海外投資有限公司，北京 100048；2.中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650051）

1 工程概況

南歐江梯級(jí)水電站是中資公司在老撾唯一獲得整條流域開(kāi)發(fā)權(quán)的項(xiàng)目，受到中老兩國(guó)政府和社會(huì)各界的高度重視。南歐江是湄公河左岸老撾境內(nèi)最大支流，發(fā)源于中國(guó)云南省江城縣與老撾豐沙里省接壤的邊境山脈一帶，全長(zhǎng)475 km，河流域面積26 079 km2。從合理利用水能資源、降低水庫(kù)淹沒(méi)損失和較小環(huán)境影響的角度，結(jié)合地形、地質(zhì)條件綜合分析后，規(guī)劃河段采用7級(jí)開(kāi)發(fā)方案，電量全部售給老撾國(guó)家電力公司。項(xiàng)目一期開(kāi)發(fā)建設(shè)2、5級(jí)和6級(jí)水電站，總裝機(jī)容量54萬(wàn)kW，年平均發(fā)電量約20.92億kW·h；二期開(kāi)發(fā)建設(shè)1、3、4級(jí)和7級(jí)水電站。電站建成后將為老撾提供穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)電源，改善整個(gè)流域地區(qū)的交通條件，帶動(dòng)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

2 料源規(guī)劃及存在的問(wèn)題

2級(jí)電站開(kāi)挖料主要為沖積層、坡殘積層土和部分強(qiáng)～弱風(fēng)化輝綠巖。兩岸Ⅰ級(jí)階地以上山坡部位的土方開(kāi)挖料主要為坡殘積層，成分為碎石質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土，石方開(kāi)挖料中弱風(fēng)化輝綠巖儲(chǔ)量少，剔選困難，開(kāi)采利用價(jià)值不高。壩址左岸下游石料場(chǎng)巖性為含生物碎屑白云質(zhì)灰?guī)r，巖石強(qiáng)度適中，風(fēng)化淺，不良夾層少，剝離量不大，其儲(chǔ)量、質(zhì)量均可滿足工程要求，且僅距壩址約2.6 km，開(kāi)采運(yùn)輸條件較好。因此，選擇左岸下游灰?guī)r石料場(chǎng)作為混凝土骨料料場(chǎng)?；炷凉橇峡紤]各種損耗和1.4的擴(kuò)大系數(shù)，需要從左岸下游灰?guī)r石料場(chǎng)規(guī)劃開(kāi)采石料55.72×104m3。

5級(jí)電站樞紐區(qū)出露基巖為變質(zhì)砂巖與砂泥質(zhì)板巖互層，板巖約占60%。砂巖為變質(zhì)泥質(zhì)膠結(jié)的細(xì) （粉）粒石英砂巖，板巖以泥碳質(zhì)板巖為主，含少量砂質(zhì)或千枚狀碳泥質(zhì)板巖。兩岸覆蓋層厚約0.5～5.5 m，為含碎石土，分布于兩岸斜坡地帶。沖積層厚度4～10 m，為卵礫石夾砂。壩址周?chē)嚯x范圍內(nèi)混凝土骨料較缺乏，建議采用人工骨料，選擇昂鄧石料場(chǎng)作為混凝土骨料料場(chǎng)。昂鄧石料場(chǎng)位于5級(jí)電站壩址下游、4級(jí)電站壩址上游，距5級(jí)進(jìn)場(chǎng)公路26 km，距壩址約67 km。料場(chǎng)主要為灰?guī)r，少量砂巖。工程所需混凝土骨料考慮各種損耗和1.3的擴(kuò)大系數(shù)，需要從昂鄧石料場(chǎng)規(guī)劃開(kāi)采石料 125.43×104m3。

2、5級(jí)電站均采用分期導(dǎo)流方式，一期基坑的順利度汛取決于縱向混凝土圍堰和參與縱向擋水壩段的度汛面貌的實(shí)現(xiàn)。2、5級(jí)電站于2012年7月進(jìn)場(chǎng)，9月主體工程開(kāi)工。工程開(kāi)工后，由于多種因素，料場(chǎng)開(kāi)采、砂石加工系統(tǒng)和混凝土拌合系統(tǒng)建設(shè)緩慢，導(dǎo)致一期度汛面貌工程建設(shè)滯后。在2013年汛期來(lái)臨之前，一期基坑形象面貌的實(shí)現(xiàn)是工程進(jìn)度的難點(diǎn)，并成為了實(shí)現(xiàn)工程節(jié)點(diǎn)工期和工程順利推進(jìn)的重要環(huán)節(jié)。

為盡快解決料場(chǎng)骨料供應(yīng)滯后問(wèn)題，確保一期基坑度汛面貌順利實(shí)現(xiàn)，將工程區(qū)附近零星的天然砂礫料加以利用成為解決燃眉之急的首選方案。為此，對(duì)工程區(qū)附近零星天然砂礫料分布、儲(chǔ)量、質(zhì)量和運(yùn)距等及時(shí)展開(kāi)了調(diào)查分析、試驗(yàn)研究工作，以期進(jìn)行合理利用和科學(xué)施工，保證境外工程的工期進(jìn)度與質(zhì)量履約。本文以5級(jí)電站為例進(jìn)行論述。

3 工程區(qū)附近天然砂礫料特性

3.1 物理力學(xué)性質(zhì)

對(duì)5級(jí)電站進(jìn)場(chǎng)公路6、22 km和29 km處的天然砂礫料進(jìn)行了取樣檢測(cè)和試驗(yàn)。6 km處天然砂礫料顆粒級(jí)配分析見(jiàn)圖1。物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)見(jiàn)表1。

圖1 6 km處天然砂礫料顆粒級(jí)配分析

表1 6 km處天然砂礫料物理力學(xué)試驗(yàn)

22 km處天然砂礫料物理力學(xué)試驗(yàn)見(jiàn)表2。砂礫料顆粒級(jí)配分析見(jiàn)圖2。砂顆粒級(jí)配分析圖3。

表2 22 km處天然砂礫料物理力學(xué)試驗(yàn)

圖3 22 km處天然砂顆粒級(jí)配分析

表3 天然砂礫料骨料檢測(cè)結(jié)果

表4 縱向圍堰墊層常態(tài)混凝土主要性能要求

29 km處天然砂質(zhì)量相對(duì)較好，選擇此處的砂進(jìn)行級(jí)配分析 （見(jiàn)圖4）。

圖4 29 km處砂顆粒級(jí)配分析

綜合以上分析成果表明，29 km處的天然砂用作細(xì)骨料、22 km處的天然砂礫料用作粗骨料相對(duì)較好。

3.2 砂礫料骨料檢測(cè)結(jié)果

天然砂礫料骨料檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。天然砂礫料考慮用來(lái)拌制縱向全年圍堰墊層混凝土，墊層常態(tài)混凝土主要性能要求見(jiàn)表4。

3.3 天然砂礫料混凝土配合比設(shè)計(jì)

室內(nèi)試配的3組試樣配合比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

混凝土28天抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu與其灰水比 （C/W）的關(guān)系曲線見(jiàn)圖5?；貧w方程表明，混凝土抗壓強(qiáng)度與灰水比相關(guān)性良好。

圖5 混凝土抗壓強(qiáng)度與灰水比關(guān)系

采用越南PC40水泥，對(duì)室內(nèi)試配的混凝土的耐久性做了抗?jié)B試驗(yàn)，試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)為W6。從表6可知，水灰比≤0.55的混凝土可以滿足W6的抗?jié)B要求。

表5 天然砂礫料室內(nèi)配合比試驗(yàn)結(jié)果

表6 混凝土抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù) DL/T 5144—2001《水工混凝土施工規(guī)范》，混凝土抗?jié)B等級(jí)與水灰比關(guān)系見(jiàn)表7。

表7 混凝土抗?jié)B等級(jí)與水灰比關(guān)系

結(jié)合本工程現(xiàn)有原材料、工程需要及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，混凝土配合比設(shè)計(jì)試算時(shí)使用混凝土拌合物質(zhì)量假定值法，混凝土拌合物密度假定為2 300 kg/m3，實(shí)測(cè)為2 270 kg/m3，配合比校正系數(shù)為0.987。綜合上述分析，提出其相適應(yīng)的混凝土配合比 （見(jiàn)表 8）。

4 質(zhì)量控制及效果評(píng)價(jià)

4.1 質(zhì)量控制

（1）天然砂礫料含泥量超標(biāo)，砂石骨料需要進(jìn)行沖洗。

（2）墊層混凝土骨料級(jí)配為 5～20、20～40 mm和40～80 mm，最大粒徑為80 mm。

（3）粗骨料篩出的小于5 mm的應(yīng)予丟棄；加入拌和樓的粗骨料應(yīng)有穩(wěn)定的含水量，小石的含水量控制在0.2%以下。

表8 混凝土配合比

（4）混凝土抗?jié)B等級(jí)W6時(shí)，水灰比不宜大于0.55。

（5）混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)遵循相關(guān)規(guī)程規(guī)范，骨料以飽和面干狀態(tài)下為基準(zhǔn)。

（6）保證混凝土拌合物的均勻性及混凝土原材料的計(jì)量準(zhǔn)確。

4.2 效果評(píng)價(jià)

（1）運(yùn)距縮短。昂鄧石料場(chǎng)毛料運(yùn)至砂石加工系統(tǒng)運(yùn)距為26 km，成品料運(yùn)至混凝土拌和系統(tǒng)運(yùn)距為40 km，混凝土運(yùn)至混凝土澆筑面運(yùn)距為1 km。而天然砂礫料混凝土粗骨料在下游左岸進(jìn)場(chǎng)公路22 km處，天然砂在下游左岸進(jìn)場(chǎng)公路29 m處，運(yùn)至拌和系統(tǒng)分別為31 km和24 km。對(duì)于毛料而言，運(yùn)至混凝土拌和系統(tǒng)的運(yùn)距減少了35 km。

（2）減小料場(chǎng)開(kāi)采規(guī)劃。由于使用天然砂礫料作為混凝土骨料，料場(chǎng)規(guī)劃開(kāi)采量減小，料場(chǎng)剝離量也有所減少，剝離棄渣運(yùn)往渣場(chǎng)量亦相應(yīng)減少。

（3）解決骨料供應(yīng)滯后的問(wèn)題。工程建設(shè)初期混凝土骨料短缺，合理采用天然砂礫料可以解決工程骨料供應(yīng)滯后的問(wèn)題，確保工程安全度汛，使工程建設(shè)順利推進(jìn)。

5 結(jié)語(yǔ)

南歐江梯級(jí)水電站是中資公司在老撾唯一獲得整條流域開(kāi)發(fā)權(quán)的項(xiàng)目，受到中老兩國(guó)政府和社會(huì)各界的高度重視，確保國(guó)外工程的工期進(jìn)度與質(zhì)量至關(guān)重要。項(xiàng)目一期2、5級(jí)電站開(kāi)工后，為解決料場(chǎng)混凝土骨料供應(yīng)滯后問(wèn)題，將工程區(qū)附近零星天然砂礫料加以合理利用和科學(xué)施工，有效解決了供料滯后問(wèn)題，為后續(xù)工程建設(shè)的順利進(jìn)行創(chuàng)造了條件。南歐江電站解決混凝土骨料早期短缺問(wèn)題的工程實(shí)踐，對(duì)境外水電工程具有重要參考價(jià)值與現(xiàn)實(shí)借鑒意義。

［1］DL/T 5330-2005 水工混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.

［2］DL/T 5144-2001 水工混凝土施工規(guī)范［S］.