布古斯工程料场勘探结果的应用分析

徐道钰

中国水利水电第十六工程局有限公司（350001）

布古斯工程料场勘探结果的应用分析

徐道钰

中国水利水电第十六工程局有限公司（350001）

布古斯水坝是一座黏土心墙坝，使用黏土、冲积料、抛石料作为大坝的填筑材料，因而常需进行料场勘察。为了给布古斯水坝的施工提供科学依据，料场勘探需要从料场分布、布置等方面进行分析，以便提出相应的勘探比较与选择。

黏土心墙坝；勘探料场；质量

1 工程概况

布古斯水坝位于阿尔及利亚乌埃往布古地区。在塔尔夫省以东20 km处。水坝高度71.30 m，坝顶长635.61 m。正常水位139 m，蓄水量6.6亿m3。工程以供水为主，兼为下游的默格斯那水坝补充水量。工程从2005年1月25日开工，2010年4月31日完工，由中国水利水电工程16局承建。合同造价5 922万美元。布古斯水坝是一座黏土心墙坝。心墙黏土需48.63万m3，坝壳冲积料填筑需255.68万m3，抛石需13.5万m3，反滤层、排水沟、过渡段需反滤料64.48万m3。水坝设一条长303.75 m的导流洞、一座取水塔、一条长200 m的溢洪道，混凝土量12万m3。

2 料场分布和勘探点布置

2.1 MJD料场勘探

在地形图上布置50 m×50 m的方格网，按地形的情况布置了62个勘探点。采用反铲挖27个探坑,开挖深度为能揭示到下部的原状基岩（泥灰岩）。人工开挖35个勘探点，采用洛阳铲和人工开挖探井的方式。由于下部的卵石较大，人工开挖与洛阳铲的勘探深度和使用有限，重点对上部黏土料进行勘探，勘探面积46.9万m2，分阶地和山坡两个区域。

2.2 G3料场勘探

在地形图上按50 m×50 m布置方格网，布置了122个勘探点。采用反铲挖10个探坑，开挖深度为能揭示到下部的泥灰岩。人工挖112个勘探点。人工勘探点采用洛阳铲和人工挖探井的方式，重点对上部黏土料进行勘探。勘探面积为95.1万m2，分右岸阶地、左岸阶地、河床三个区域。

2.3 G2料场勘探

G2料场是一个比河床较高的山坡,基本无覆盖黏土，冲积料厚度较厚，从设计勘探资料看厚度在15～55 m，主要做为大坝冲积料的补充，勘探共开挖23个探坑，采用反铲挖掘机完成。

3 勘探与试验结果

3.1 勘探方式

由于工程刚开始，施工机械设备有限，料场勘探又迫在眉睫,勘探方式先采用人工挖探井的方式，勘探冲积料的构成。配合洛阳铲，加密勘探点，勘探上部黏土。探井规格：上部1.2 m×1.5 m，下部为1.2 m×1.0 m。在确定的井探点位上，把井探点中挖出的不同土质，分开堆放。井深3 m设一个平台，开挖深度以尽量接近泥灰岩层、保证安全为度。

3.2 各料场的地质组成

MZD料场的地质是由第一层腐殖土0.3～1.0 m，第二层黏土2.5～4 m,第三层冲积料5～7.3 m，第四层由泥灰岩组成。地下水位较低,平均为-6.2 m。

G3料场右岸阶地的地质是由第一层腐殖土0.2～2.1 m，第二层黏土0.7～3.5 m，第三层冲积料3.5～5.7 m，第四层由泥灰岩组成。地下水位平均为-4.4 m。左岸阶地的地质是由第一层腐殖土0.5～1.2 m，第二层黏土0.9～4.2 m,第三层冲积料2.5～5.6 m，第四层由泥灰岩组成。地下水位平均为-3.4 m。河床的地质是由第一层冲积料3～4.8 m，第二层泥灰岩组成。地下水位平均为-1.2 m。

G2料场的地质是由第一层腐殖土0.3～1.0 m，第二层冲积料15～55 m，第三层由泥灰岩组成。未见地下水位。

3.3 试验成果

MZD料场黏土颗粒级配较细，黏粒与胶粒含量均较高，塑性好，渗透系数小，具有一定的黏结力，但摩擦角较小，土料具有中等压缩性和低膨胀性。从防渗方面评价，黏土是大坝十分理想的防渗体材料。合同文件大坝技术条款的规定：6.62＜IP＜23.5，23.5＜WL＜43.5。在山坡区域大部分黏土液限、塑性指数超过技术标准的要求,为高塑性黏土，平均的液限与塑性指数大多超过合同文件规定。黏土的天然密度为1.65 g/cm3，平均干密度为1.68 g/cm3。冲积料主要分布在河床阶地部位，地下水位较低，易于开采。粒径大于400 mm的超径料为26.86%，下部冲积料的含水量大，呈糊状、团状，施工中须作好降水的措施。

G3料场左右岸阶地黏土为洪积层，以低液限黏土为主，部分为含砂低液限黏土。黏土为砂岩与页岩的风化物，主要呈黄色、黄灰色，部分含铁质呈红褐色，主要矿物成分为SiO2，SiO2以小于2 mm颗粒为主。黏土颗粒较细，黏粒与胶粒含量较高，塑性较好，土质较为均匀，是十分理想的坝体防渗材料。

G3料场冲积料埋藏在黏土下，由砾石、卵石、块石、砂岩、页岩的风化黏粒组成，左岸均处于稳定地下水位以下,右岸部分处于稳定地下水位以下，冲积料级配连续,粒径400～37.5 mm颗粒含量占57.2%，粒径37.5～10 mm颗粒含量占19.6%,粒径10～2 mm颗粒含量占9.1%，粒径2～0.075 mm颗粒含量占17.4%，粒径小于0.075 mm颗粒含量占6.1%,冲积料D50大于10 mm，满足合同文件大坝技术条款对冲积料的要求，可作为坝壳料使用。

3.4 各料场的储量

MZD料场冲积料有用储量76.4万m3,可用填筑量为55.8万m3,其中山坡区域储量仅2.05万m3，而且上部覆盖厚达4.73 m的高塑性黏土，冲积料不具备开采价值。阶地区域储量61.48万m3，但开采下部的冲积料，必须剥离上部的多余覆盖黏土层。

G3料场黏土储量为100.1万m3，为设计量的2.09倍，满足工程对黏土需求量2～2.5倍的一般要求。冲积料储量为295.8万m3，扣除19.67%的超径料，可用冲积料为237.8万m3，约为需求冲积料的1倍，扣除与黏土接触的过渡层细料以及开采时底部保留的厚度，勘探储量不能满足工程需求量1.5～2倍的要求。冲积料均埋藏在黏土层下部，要开采冲积料，必须剥除上部无用层和超过大坝黏土需求量的多余黏土。

G2的冲积料可采储量为195.7万m3，料源充足，无地下水。冲积料中超粒径石料含量较少，基本无覆盖黏土，剥离层少，不受雨季含水量影响，但运距较远，开采时要进行道路修建，在运输费用上要综合考虑。在阿尔及利亚的旱季施工，气候炎热干燥，水分蒸发快，要保证冲积料的碾压含水量，需要采取相应的补水措施。

4 勘探分析比较与选择

MZD料场黏土与冲积料的比例为1∶1.86，大坝实际黏土与冲积料的需求比例为1∶5.02，存在不平衡开采的问题,开采冲积料不仅需要剥除覆盖层，还必须剥除冲积料上层超过大坝同期需求黏土量的黏土料。

G3料场地势平坦,排水对料场开采有一定的影响。G3右岸阶地地下水位略低，首先考虑开采。开采方式为：根据地形情况设置排水沟，降低地下水位→清除覆盖层→开采、储备黏土料（或挖除多余的黏土料）→清除冲积料与黏土层交接处较细的无用料→冲积料含水量调整、备料→冲积料开采、运输、填筑。

根据G3料场的勘探结果，G3料场存在黏土料与冲积料开采不平衡的问题,开采G3的冲积料需要剥除冲积料上多余的黏土层。对开采黏土料范围内的冲积料进行开采，能有效控制开采成本。开采冲积料而对富余黏土覆盖层进行处理，将导致剥采比（无用料与有用料的比值）增大，占用大量的机械设备，成本较高，同时也增加了今后还耕的工程量。

河床内有41.6万m3砂砾料可作为生产混凝土用料和反滤料F1、F2、F3使用。在冲积料中约占有19.67%的超粒径石料，这些超粒径石料，一部分用于上下游抛石料13.5万m3，尚有45.9万m3的超粒径石料可用于生产各种反滤料。根据坝体工程设计用量，反滤料需要62.6万m3，勘探储量不能满足工程需求量的1.5～2倍要求。

G2料场距坝址6 km,沿途有村庄，在开采G2时要进行道路修建和维护，要保证尘土不对村庄的污染，还要与当地协调，这些都是需要考虑的。

5 结论与建议

通过料场勘探，对各料场的料源储量、分布、质量有了宏观的了解，MZD、G3料场储量大,运距近,有利于大坝高强度填筑。影响本工程的问题有两个：第一，河床砂不能作为混凝土的生产用砂，砂石料生产系统的规模和适用机型须作重大调整；第二，反滤料的料源不足，只靠超粒径石料供应，生产时料源供应将在时间上受限，不能形成大规模的连续生产，势必影响工期。重新寻找反滤料料源是迫在眉睫需要解决的问题。

[1]SL 251—2000,水利水电工程天然建筑材料勘察规程[S].

[2]陆士平,耿宏斌.水利工程土料场勘察存在的问题与对策[J].治淮,2008(8)：24-25.