孟底溝水電站工程混凝土骨料料源選擇

王永剛，張慧霞，胡海濤

（中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 611130）

1 概述

孟底溝水電站導(dǎo)流洞工程及前期臨建設(shè)施、主體工程混凝土總量約335萬m3（已考慮超挖回填），圍堰墊層料及反濾料1.4萬m3，共需成品砂石骨料780萬t，其中粗骨料545萬t，砂235萬t。考慮石料開采、運(yùn)輸、加工及存儲等損失后，共需原巖1045萬t，折合自然方390萬m3，其中，主體工程混凝土需原巖360萬m3。

2 料源概況及評價

在料源初查基礎(chǔ)上，可研階段選擇距壩址較近的楊家坪石料場、孟底溝村石料場及工程開挖石料開展詳查和試驗(yàn)工作。

2.1 楊家坪石料場

該料場位于壩址上游左岸的孟底溝內(nèi)、孟底溝右岸，距壩區(qū)直線距離約2.3 km。料場高程2450～2850 m，為上緩下陡斜坡地帶，2550 m高程以上坡度35°～45°，2550 m高程以下為陡崖，2650 m高程以上巖體卸荷強(qiáng)烈、深度較大。經(jīng)計算，開采2650 m高程以下料場有用層總儲量約350萬m3，需剝離表層2～5 m強(qiáng)風(fēng)化及覆蓋層，無用層體積約15萬m3，有用層間的強(qiáng)風(fēng)化夾層、巖脈等無用層約20萬m3，需剝離的無用層約占10%。

該料場巖性較為單一、均勻，強(qiáng)度較高，據(jù)原巖試驗(yàn)成果，巖石（弱風(fēng)化和新鮮巖石強(qiáng)度差別較?。└擅芏?.71～2.73 g/cm3，飽和吸水率 0.21%～0.35%，濕抗壓強(qiáng)度 70～95 MPa，軟化系數(shù)0.64～0.86。試驗(yàn)成果表明，花崗巖為非堿活性骨料，人工粗、細(xì)骨料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)參數(shù)基本滿足規(guī)范要求，可作為人工骨料料源。

2.2 孟底溝村石料場

該料場位于壩址上游左岸的孟底溝內(nèi)、孟底溝左岸，距壩區(qū)直線距離約0.5 km、距開關(guān)站約0.2 km。料場高程2280～2630 m，地形坡度 40°～45°，局部為陡崖。經(jīng)計算，開采2600 m高程以下料場有用層總儲量約800萬m3，需剝離表層5～20 m強(qiáng)風(fēng)化及覆蓋層，無用層體積約100萬m3，有用層間的小斷層及強(qiáng)風(fēng)化夾層等無用層約20萬m3，需剝離的無用層約占15%。

試驗(yàn)結(jié)果表明，該料場巖性、巖石質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)參數(shù)基本同楊家坪石料場，可作為人工骨料料源。

2.3 工程暗挖料

地下引水發(fā)電系統(tǒng)暗挖料總量約220萬m3（自然方，下同）；導(dǎo)流洞工程暗挖料總量約57萬m3。地下引水發(fā)電系統(tǒng)及導(dǎo)流洞工程基巖巖性均為花崗巖，夾有熱氣液蝕變的花崗巖化和粘土化蝕變帶，主要呈寬1～2 m條帶狀分布。根據(jù)勘探資料，地下引水發(fā)電系統(tǒng)主副廠房、主變室、尾水調(diào)壓室等無用層（蝕變帶、斷層及影響帶）所占比例為10%，壓力管道、尾水洞及導(dǎo)流洞工程無用層所占比例為20%。因此，主體工程暗挖料有用料約190萬m3，導(dǎo)流洞工程暗挖料有用料約45 m3，總計235萬m3。

暗挖料多為新鮮、少量弱風(fēng)化巖石，試驗(yàn)成果表明暗挖料巖性、巖石質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)參數(shù)基本同楊家坪石料場，可作為人工骨料料源。

2.4 工程明挖石料

該工程壩區(qū)發(fā)育多條蝕變帶、蝕變集中帶及斷層，根據(jù)勘探、試驗(yàn)資料，可作為人工骨料料源的明挖石料見表1。

表1 壩區(qū)可利用石方明挖料一覽表

3 混凝土骨料料源選擇

3.1 籌建準(zhǔn)備工程

籌建工程中的溝水處理、場內(nèi)交通等項(xiàng)目由于較早開工，其混凝土骨料料源選擇利用相應(yīng)項(xiàng)目的石方開挖料自行生產(chǎn)供應(yīng)。

導(dǎo)流洞工程及前期臨建設(shè)施的混凝土總量約26萬m3，需原巖80萬t，折合自然方30萬m3。導(dǎo)流洞工程可用石方暗挖料約45萬m3，可用石方明挖料約28萬m3，共計73萬m3，考慮開挖損失10%，無用夾層剝離損失25%，運(yùn)輸損失5%后，堆存至回采渣場的總量約48萬m3，為設(shè)計需要量的1.6倍，滿足規(guī)范要求，因此，導(dǎo)流洞工程及前期臨建設(shè)施的混凝土骨料料源選擇導(dǎo)流洞工程的石方開挖可用料。

3.2 主體工程

主體工程混凝土總量約309萬m3，墊層料及反濾料約1.4萬m3，共需原巖965萬t，折合自然方360萬m3。料源優(yōu)先選擇主體工程石方開挖可用料，不足部分開采石料場補(bǔ)充。

1）石方開挖可用料。主體工程石方暗挖有用料總量約190萬m3，考慮開挖損失10%，無用夾層剝離損失15%，運(yùn)輸損失5%后，堆存至回采渣場的可用料總量約138萬m3。

主體工程石方明挖有用料總量約132萬m3，見表1。結(jié)合上述部位石方明挖開挖施工方法，左、右岸拱肩槽2160.00 m高程以下部位天然邊坡達(dá)70°，此部位的石方明挖計劃在截流后進(jìn)行，開挖采用直接翻渣至基坑的出渣方式，因此，右岸拱肩槽絕大部分有用料、左岸拱肩槽約50%有用料不易獲得。經(jīng)計算，堆存至回采渣場的可用料總量約49萬 m3，見表 2。

綜上，主體工程石方暗挖有用料和石方明挖有用料堆存至回采渣場的可用料總量為187萬m3，按可采儲量1.5倍計算，可滿足原巖設(shè)計需要量約125萬m3。

2）石料場開采料。主體工程混凝土需原巖360萬m3，尚缺235萬m3原巖需要從石料場開采。

工程可選擇的人工骨料料場有楊家坪石料場和孟底溝村石料場。2個石料場的儲量、質(zhì)量均滿足人工骨料料源的要求。

孟底溝村石料場距壩區(qū)直線距離約0.5 km，距開關(guān)站約0.2 km；料場下部為孟底溝渣場，渣場上布置大量施工設(shè)施，料場開采對主體工程和施工臨時設(shè)施影響均較大。楊家坪石料場距壩區(qū)直線距離約2.3 km，料場開采對主體工程及施工臨時設(shè)施無影響。孟底溝村石料場需剝離的無用層約占15%，楊家坪石料場需剝離的無用層約占10%。

綜合兩個料場儲量、質(zhì)量、開采施工對工程的干擾及開挖剝離量等因素，推薦選擇楊家坪石料場作為主體工程混凝土人工骨料補(bǔ)充料源。

3）主體工程料源規(guī)劃，見表2。

表2 主體工程料源規(guī)劃表 萬m3

4 砂石加工系統(tǒng)布置

籌建工程中的溝水處理、場內(nèi)交通等項(xiàng)目混凝土骨料選擇利用相應(yīng)項(xiàng)目的石方開挖料自行生產(chǎn)。

導(dǎo)流洞工程及前期臨建設(shè)施混凝土骨料料源為導(dǎo)流洞工程石方開挖可用料，暫存于孟底溝渣場溝口。在壩址上游約1.5 km的雅礱江左岸集中布置砂石加工系統(tǒng)和混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)。

主體工程料源為主體工程石方開挖可用料和楊家坪石料場開采料。根據(jù)主體工程料源選擇和施工場地條件，主體工程砂石加工系統(tǒng)的布置擬定2個方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較。

方案1：分別布置兩個砂石加工系統(tǒng)。在左岸壩址上游約0.3 km的孟底溝和左岸壩址下游約5 km的張牙溝分別布置砂石加工系統(tǒng)。孟底溝砂石加工系統(tǒng)料源為楊家坪石料場開采料，主要供應(yīng)大壩、電站進(jìn)水口約202萬m3混凝土所需的成品骨料。張牙溝砂石加工系統(tǒng)料源為張牙溝回采渣場的石方開挖可用料，主要供應(yīng)地下引水發(fā)電系統(tǒng)、水墊塘和二道壩約107萬m3混凝土所需的成品骨料?；炷辽a(chǎn)系統(tǒng)也分兩處布置，高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)與孟底溝砂石加工系統(tǒng)集中布置，低線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)布置在壩址下游約3 km的雅礱江左岸。

方案2：集中布置一個砂石加工系統(tǒng)。在孟底溝渣場2320 m高程平臺集中布置一個砂石加工系統(tǒng)，回采渣場布置在孟底溝渣場范圍內(nèi)，混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)布置與方案1基本相同，受場地限制，高線混凝土系統(tǒng)無法與砂石加工系統(tǒng)集中布置，只能布置在左壩肩下游側(cè)，低線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)布置及供應(yīng)部位與方案一相同。

技術(shù)上，方案1在系統(tǒng)布置及施工用地、成品骨料物流流向、工程分標(biāo)及管理等方面均較方案2有優(yōu)勢；經(jīng)濟(jì)上，方案1較方案2節(jié)約4292萬元，從可用料、成品骨料、混凝土運(yùn)輸、砂石加工系統(tǒng)和混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)建安費(fèi)等方面進(jìn)行比較。綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，推薦方案1。

5 結(jié)論

1）混凝土骨料料源選擇是可研階段施工組織設(shè)計中的一項(xiàng)重要工作，其選擇恰當(dāng)與否關(guān)系到工程建設(shè)過程中骨料供應(yīng)的可靠性、混凝土質(zhì)量及工程的安全；在施工總布置方案中直接影響砂石骨料加工系統(tǒng)、混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、棄渣場、回采渣場及場內(nèi)運(yùn)輸?shù)缆返扰R建設(shè)施的布置，并將影響到工程投資。根據(jù)孟底溝水電站工程特點(diǎn)和實(shí)際情況，在可研階段因地制宜的提出了混凝土骨料料源選擇、砂石加工系統(tǒng)布置設(shè)計方案。

2）通過對孟底溝水電站工程開挖進(jìn)度分析，本工程具備堆存回采渣料的條件。因此，可充分利用工程開挖料作為混凝土人工骨料料源，減少料場開采，對環(huán)境保護(hù)和水土保持有利，限于篇幅，此部分內(nèi)容未做闡述。

3）工程主體工程料源選擇為主體工程石方開挖可用料和楊家坪石料場開采料，布置兩個砂石加工系統(tǒng)。為保證拱壩混凝土質(zhì)量并遵循就近供料原則，壩體及進(jìn)水口混凝土骨料采用楊家坪石料場開采料，其他工程部位混凝土骨料采用工程開挖石料。

4）在實(shí)際施工過程中，各方需加強(qiáng)管理，盡可能避免有用料、無用料的摻雜，保證石方開挖可用料的質(zhì)量、數(shù)量滿足工程需要。

[1]孟底溝水電站混凝土骨料料源選擇與開采專題研究報告[R].中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，2014.

[2]DL/T 5397-2007，水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范[S].