玉瓦水电站混凝土骨料料源选择

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，成都 610072)

玉瓦水电站混凝土骨料料源选择

张慧霞

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，成都 610072)

玉瓦水电站混凝土骨料料源有天然砂砾石料场、厂房基坑开挖料、洞挖料及人工骨料场，料源较多，单一料源及料源组合方案较复杂。针对该工程这一特点，需要通过对料源方案进行技术、经济比较选定，最终选择厂房基坑开挖料、洞挖料、人工骨料料场作为主体工程的混凝土骨料料源。

玉瓦水电站；混凝土骨料；料源选择

1 工程概况

玉瓦水电站是白水江干流水电规划“一库七级”开发方案的第2级电站，上游为梯级龙头水库电站——多诺水电站，下游为陵江水电站，电站为单一发电工程。玉瓦水电站闸址距九寨沟县约70km，对外交通比较方便。工程枢纽由拦河闸坝、进水口、引水隧洞、调压井、埋藏式压力管道、地面厂房等建筑物组成。装机容量49MW。

该工程混凝土(包括喷混凝土、混凝土防渗墙)总量约16万m3，共需成品骨料约38万t、毛料约50万t。

2 料源概况

2.1 天然砂砾石料源

该工程天然砂砾石料源主要有八郎、大圆坝2个砂砾石料场及厂房基坑开挖料等，总储量约153万m3，各料场特性见下页表1。

表1 天然砂砾石料源汇总

2.1.1 八郎料场

该料场位于玉瓦闸址左岸的Ⅱ级阶地上，阶面高程2021.00m，阶地长约125m，宽80m，产地面积约1万m2。 有若(若尔盖)九(九寨沟)公路相通。料场地形平坦，有用层水上厚按5m计，储量约5万m3。

2.1.2 大圆坝料场

该料场位于马脑壳金矿上下游的黑河左岸Ⅰ级阶地上，阶面高程1885.00m，阶地长约1000m，平均宽100m，产地面积约10万m2。距闸址区约15km，有若(若尔盖)九(九寨沟)公路相通。

料场地形平坦，经坑探揭示：表层0.5～0.8m为耕植土，下部为砂卵砾石层，有用层厚按3m计，储量约30万m3(其中，水上按1m计，水下按2m计)。

但是该料场占地主要为农田，征地困难，实际使用存在一定风险。

2.1.3 厂房基坑开挖料

厂房位于黑河右岸Ⅰ级阶地，阶面高程为1860.00m，基坑开挖最大深度约16m，施工弃渣6万m3。 基坑开挖均为河床冲洪堆积的含漂砂卵砾石，除去表层耕植土及回填量，可作为天然砂砾石回采利用，可利用量约4万m3。

上述料源蛮石、卵砾石成分均为砂岩、少量灰岩及板岩，磨圆度较好，球度差。矿化分析表明：天然卵石岩性成分以硅质为主，并含有少量的Al2O3、CaO等。

试验成果表明：各料源均存在超径蛮石含量偏高、砂中含泥量超标的情况。

根据《水工混凝土砂石骨料试验规程》 (DL/T 5151—2001)，碱活性检验(化学法)表明：各料源均为非碱活性骨料。碱活性试验(砂浆棒法)表明：各料源均存在潜在碱活性。

2.2 人工骨料料源

2.2.1 工程开挖料

引水隧洞主洞开挖渣料总量约为30万m3，可利用量约7万m3。料源可利用洞段岩性多为薄板状—条纹状灰岩、中厚层砂质灰岩、砂岩，建议用于制砂。岩体微风化—新鲜，完整性较差，呈薄层状结构，围岩稳定性差，以Ⅲ-2类为主，质量基本满足规程规范要求。

2.2.2 人工骨料场

2.2.2.1 绕纳沟块石料场

该料场位于绕纳沟内，距绕纳沟沟口约2.5km，有机耕道与若(若尔盖)九(九寨沟)公路相通，交通较方便。开采区强风化岩体和覆盖层不能作为料源，需剥离，剥离量约14万m3，可利用量储量约40万m3，剥采比约为0.30。

根据原岩物理力学性能试验成果，岩石饱和抗压平均强度为44.3MPa。冻融损失率满足标准要求。

根据原岩矿化分析成果，砂岩以SiO2为主要化学成分，其次为 Al2O3、CaO及烧失量。

由碱活性试验(化学法)所检测的玉瓦砂岩岩石为非活性骨料，由砂浆棒法所检测的玉瓦砂岩岩石为具有潜在活性的骨料。综合化学法和砂浆棒快速法的检验结果，判定玉瓦水电站绕纳沟料场的人工骨料为具有潜在活性的骨料。

人工骨料碱活性抑制试验通过对不同品种水泥、不同等级粉煤灰、不同粉煤灰掺量以及不同胶凝材料碱含量条件下抑制砂岩碱活性膨胀的试验研究，可以得出以下结论：

a.从抑制效果来看，当粉煤灰掺量在20%～40%时，中热水泥和普硅水泥的抑制效果差异不大，相比而言，普硅水泥的抑制率略高于中热水泥的抑制率。

b.砂岩人工骨料砂浆的膨胀抑制率随粉煤灰掺量的增加而增大。在相同条件下，曲靖Ⅰ级灰的抑制效果较曲靖Ⅱ级灰抑制效果好。

c.当粉煤灰掺量大于30%，胶凝材料碱含量由0.6%增加至2%时，胶凝材料碱含量对砂岩骨料的膨胀率影响不大。

d.综合分析砂浆棒快速法及混凝土棱柱体法试验结果，当粉煤灰掺量不小于30%时，满足《水工混凝土砂石骨料试验规程》 (DL/T 5151—2001)中“抑制骨料碱活性效能试验”抑制率不小于75%的要求。同时，活性骨料膨胀率小于非活性骨料的膨胀率，表明在粉煤灰掺量不小于30%的情况下，将砂岩活性集料用于实际工程中有一定的安全性。

2.2.2.2 多诺水电站下坝址块石料场

多诺水电站下坝址块石料场距玉瓦水电站首部约21.7km，距玉瓦水电站厂房约41.7km，有公路相通，对外交通方便，但运距偏长。

开采范围初拟高程2250.00～2470.00m，高差220m，按分区计算下坝址块石料场剥离层约为124.3万m3，有用层储量约为479.3万m3。

Ⅰ区：沿河长150m、宽250m，开采开口线控制高程为2470.00m，底部控制高程为2250.00m，高差为220m，面积约3.5万m2。该区地形较为平缓，覆盖层分布广泛，最厚约50m，剥离方量约59万m3，有用层可开采储量约139万m3，剥采比约0.42。

Ⅱ区：沿河长300m、宽200m，开采开口线高程为2400.00～2470.00m，底部控制高程为2250.00m，开采最大高差为220m，面积为6万m2。该区地形较为陡峭，多为基岩陡坡，仅在坡脚处见少量覆盖层堆积，剥离方量约37万m3，有用层可开采储量约323.5万m3，剥采比约0.11。

根据岩石物理力学试验成果，板岩湿抗压强度为54.12MPa，砂岩湿抗压强度平均值为88.07MPa，属中硬—坚硬岩类，其岩石强度均能满足SL 251—2000大于40MPa的要求；岩石冻融重量损失率亦能满足小于10%的要求。

由碱活性试验(化学法)所检测的砂岩岩石为非活性骨料，由砂浆棒法所检测的砂岩岩石为具有潜在活性的骨料。综合化学法和砂浆棒快速法的检验结果，判定玉瓦水电站绕纳沟料场的人工骨料为具有潜在活性的骨料。

综上，该工程所有的料源岩性相同，且由碱活性试验(砂浆棒法)表明：各料源均为存在潜在碱活性。

3 料源选择

3.1 天然砂砾石料及开挖渣料

混凝土骨料优先选择天然砂砾石料及开挖渣料。根据地质资料，砂砾石料场为八郎料场、大圆坝料场，另有厂房基坑开挖料和石方洞挖渣料。

八郎料场位于闸址上游侧，总储量约5万m3，储量较小，不能满足首部枢纽要求；另外考虑施工场地布置需要，首部附近施工场地较少，该料场地形平坦，作为施工场地条件较好。因此，不考虑选用八郎料场作为料源，拟将其作为首部施工场地。

大圆坝天然砂砾石料场上全为农田，征地非常困难，实际使用存在风险，为有利于工程实施，不考虑选用该砂砾石料场作为混凝土骨料料源。

厂房基坑开挖料为天然砂砾石料，可利用加工作混凝土骨料毛料量约4万m3，就近堆存于厂房附近，为有利于环保、水保，拟回采该开挖渣料作为厂房系统混凝土骨料料源，紧靠渣场建天然骨料加工系统。

洞挖料可用作混凝土骨料料源的共计约7万m3，拟考虑运至1号渣场，回采作为首部、引水系统混凝土骨料料源，紧靠渣场建人工骨料加工系统。

上述厂房基坑开挖料、洞挖料考虑开采、运输、回采等损后，回采作为毛料的量分别约为2.4万m3、3.5万m3，能满足约4.5万m3混凝土所需毛料量，该工程混凝土总量(含防渗墙、喷混凝土)约14万m3，尚有9.5万m3混凝土所需的成品骨料考虑采用人工骨料加工，需要开采毛料约11.5万m3。

因此，通过上述工程料源情况分析，工程混凝土骨料料源优先考虑使用开挖料，不足部分由块石料场补充。

3.2 块石料场

该工程需开采人工骨料约11.5万m3(自然方)，其料源有绕纳沟块石料场和多诺下坝址块石料场。两个料场从技术、经济、运行管理等方面比较如下：

3.2.1 技术方面比较

两个料场的质量、储量均满足要求。

多诺下坝址块石料场现正在开采，玉瓦水电站需利用该料场时，可直接利用现已形成的至料场道路，开采方便。但该料场至玉瓦水电站距离较远，毛料运距达26km，毛料运输需利用S205道路，将增加该道路的车流量，对地方交通形成干扰。

绕纳沟块石料场位于该工程区域内，作为玉瓦工程混凝土骨料料源，需征地移民、新建至料场道路，但该料场至人工骨料加工厂距离较近，毛料运输利用场内道路，不会增加地方道路的车流量，对地方交通干扰小。

在技术方面比较，两个料场相差不大。

3.2.2 经济方面比较

主要从料场征地、料场剥离、料场道路及桥梁、料场支护、毛料运输等方面进行相对比较。

3.2.2.1 绕纳沟块石料场

a.料场征地。绕纳沟块石料场征地范围涵盖料场占地、剥离料弃渣场占地、料场道路占地等，共计6.8万m2(折102亩)，用地按林地考虑，按占用补偿费、复垦工程费、恢复期补助费合计约32000元/亩计，征地总费用约326万元。

b.料场剥离。绕纳沟块石料场剥离土方开挖约9.32万m3，剥离石方开挖约4.75万m3，剥离土方开挖单价按16元/m3计，剥离石方开挖单价按30元/m3计，料场剥离费用合计约292万元。

c.料场道路、桥梁。开采绕纳沟块石料场，需要新建至料场道路，道路等级4级，路面宽度3.5m，长约4km，修建单价按80万元/km计，修建道路费用合计约320万元。另需新建两座跨绕纳沟施工桥，荷载等级汽-20，桥长均为20m，单价按5万元/m计，两座桥费用合计约200万元。新建道路、桥梁费用总计约520万元。

d.料场支护。绕纳沟块石料场支护费用合计约1065万元。

e.毛料运输。开采绕纳沟块石料场，毛料至人工骨料加工厂运距约6.5km，运费按1.6元/(t·km)计，运输毛料11.5万m3，折合31万t，运费合计约322万元。

3.2.2.2 多诺下坝址块石料场

多诺下坝址块石料场为多诺大坝填筑料场，现已进行开采，玉瓦水电站工程建设时，其料场已采至底部，底部为新鲜岩石区，因此，利用该料场，不再考虑料场征地、料场剥离、料场道路及桥梁。需考虑此部分开采增加的料场支护费用和毛料运输费用。

a.料场支护。多诺下坝址块石料场增加支护费用经测算合计约67万元。

b.毛料运输。该料场距玉瓦水电站人工骨料加工厂约26km，运费按0.93元/(t·km)计，运输毛料11.5万m3，折合31万t，运费合计约750万元。

两个料场费用比较见表2。

综上所述，绕纳沟块石料场方案较多诺下坝址块石料场方案费用多1708万元。从经济上比较，采用多诺下坝址块石料场较经济。

3.2.3 运行管理方面

绕纳沟块石料场属于玉瓦水电站工程区内的料场，可用人工骨料加工厂单独成标，运行管理较为方便。

多诺下坝址块石料场属于多诺水电站工程区内的料场，玉瓦水电站采用该料场需与业主及该料场运行管理方充分协商、沟通，但两个电站同属于一个业主，对该料场的规划开采及两个电站的协商、沟通均较方便。

从运行管理方面，两个料场作为料源相差不大。

通过上述技术、经济及运行管理等方面的比较，该阶段人工骨料料源选用多诺下坝址块石料场。

3.3 料源选择结论

综上，该阶段混凝土骨料料源选择厂房基坑开挖料、洞挖料、多诺下坝址块石料场作为混凝土骨料料源，利用量分别为2.4万m3、3.5万m3、11.5万m3。

该工程料源虽均存在潜在碱活性，但根据该工程人工骨料碱活性抑制试验报告，当粉煤灰掺量不小于30%时，满足《水工混凝土砂石骨料试验规程》(DL/T 5151—2001)中“抑制骨料碱活性效能试验”抑制率不小于75%的要求。因此，采取掺入粉煤灰的措施可抑制骨料碱活性。

3.4 砂石加工系统方案拟定

根据以上料源选择结论，并结合料源的分布、储量、质量等分析，拟定了砂石加工系统建厂方案，首部1号渣场附近设置人工骨料加工系统，厂区附近设置天然料加工系统。

天然骨料加工厂承担厂房系统约1.6万m3混凝土所需成品骨料的加工，加工成品骨料约4万t。

人工骨料加工厂承担闸首、引水系统及厂房系统部分混凝土所需成品骨料的加工。混凝土总量约12.4万m3，加工成品骨料约31万t。

4 结 语

该工程推荐料源复杂，涉及天然料、开挖料、块石料，需通过深入的研究、详细的技术经济比较，合理选择料源，设置砂石加工系统。这对保证工程顺利实施、节约工程投资均有重要意义。

[1]DL/T 5397—2007 水电工程施工组织设计规范[S].

[2]DL/T 5151—2001水工混凝土砂石骨料试验规程[S].

SelectionofConcreteAggregateSourceforYuwaHydropowerStation

ZHANG Hui-xia

(ChengduInvestigationandDesignResearchInstituteofChinaHydropowerConsultingGroup,Chengdu610072,China)

Concrete aggregate sources of Yuwa Hydropower Station include natural sand and gravel quarry, excavation materials from the foundation pit in the workshop, tunnel excavation material and manual aggregate quarry. Since there are many aggregate sources, single aggregate source and combination schemes are rather complicated. Aiming at this characteristic, technical and economic aggregate source schemes comparison is needed. Finally, excavation materials from the foundation pit in the workshop, tunnel excavation material and manual aggregate quarry are chosen as the concrete aggregate sources for main project.

Yuwa hydropower station; concrete aggregate; material source selection

TV431

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1673-8241(2014)09-0023-05