胶凝砂砾石坝在冷水河水库中的经济分析

熊 杨

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州 贵阳 550000)

胶凝砂砾石坝是利用天然砂砾料或开挖石渣料和少量胶凝材料拌和后碾压施工的一种坝型[1]，其施工技术在一定程度上和碾压混凝土的施工方法一致[2]。作为一种新型坝型，胶凝砂砾石坝工程造价目前尚无定额依据，文章以冷水河水库为例，参考以往工程的施工条件与方法，在选定施工造价需要的经济评价参数后，对胶凝砂砾石坝的单价组成、不同坝型方案的工程造价进行综合比较，分析探讨胶凝砂砾石坝的经济性优势。

1 工程概况

冷水河水库位于水城县木果镇境内，水库坝址位于长江流域乌江水系乌江的二级支流冷水河的下游河段(一级支流为连山河)。总库容为956万m3。工程规模为小(1)型，工程等别为Ⅳ等。

2 经济性分析参数

冷水河水库的概算编制依据包括：

1)《贵州省小型水利水电工程设计概(估)算编制规定(试行)》(黔水建[2012]6号文)；

2)《贵州省小型水利水电工程营业税改征增值税计价依据调整实施意见(试行)》(黔水建[2016]69号文)。

工程费率标准标准见表1。

表1 费率标准汇总表 %

3 经济性与施工工艺分析

工程的经济性分析与评价和该工程的施工工艺紧密相关。胶凝砂砾石坝工程中砂砾石的配合比、砂砾石的开采、运输、砂砾石拌和方式以及施工过程都影响着其经济性估算[3]。

3.1 经济性分析

以冷水河水库副坝为例，通过砂砾石料级配筛分结果看出现场砂砾石砂率平均值为12.3%，低于《胶结颗粒料筑坝技术导则》SL678-2014建议的最低砂率18%。为保障胶凝砂砾石的碾压质量和工作性，在实际施工中需要补充砂10%-13%,使得整体砂率到25%左右。水泥采用普通硅酸盐水泥(42.5级)，胶凝砂砾石材料配合比见表2。

表2 胶凝砂砾石材料试验配合表 kg/m3

坝体胶粒砂砾料来源于河道床内天然砂砾石(粒径≤150mm)，外掺来源于料场的人工砂。将天然砂砾石和人工砂通过自卸汽车分别运送至搅拌处。

胶凝砂砾石坝主要材料包括砂砾石、水泥、粉煤灰、水等。国内常用的搅拌方式为拌合楼搅拌及CSG不间断搅拌[4]。冷水河水库采用拌制胶凝砂砾石费用较低的CSG不间断搅拌系统。

CSG不间断搅拌系统是一种静态连续拌合生产系统，通过将各拌合料依照配合比放入特制的一组盒子中，通过从上到下的一系列机械搅动达到拌和的目的。根据施工组织设计提供的一次搅拌所需方量，以及以往类似工程的造价咨询参考，采用1×1.5m3搅拌站拌制胶凝材料选用定额。又因搅拌站按租用计费，删除搅拌站机械单价中的一类费用，只保留二类费用。胶凝砂砾石拌制直接费见表3。

表3 胶凝砂砾石拌制直接费计算表

3.2 施工工艺

坝体胶粒砂砾石采用15t自卸汽车从搅拌站接料后直接运输上坝，后退法卸料。用推土机摊铺找平，采用平层通仓连续薄层铺筑法，铺填厚度为50cm。为减少模板用量，上下游坝坡碾压前采用挤压边墙固坡成型，16t振动碾碾压6-8遍(静碾2遍)。碾压方向平行于坝轴线进行，碾压条带间搭接宽度为0.3-0.4m，端头搭接长度≥1m。

连续上升铺筑时，层间间隔时间控制在直接铺筑允许时间以内。施工缝和冷缝应进行缝面处理，处理合格后方可加垫层继续施工。施工缝和冷缝必须通过高压水冲毛后，铺10-15mm垫层砂浆，采用M5砂浆。冲毛以微露砂中粗颗粒为宜，砂浆的配料精度及拌和质量应满足要求，砂浆应由机械拌制。边铺垫层砂浆边覆盖上层胶凝砂砾石，砂浆应与胶凝砂砾石一样逐条带摊铺，并应在规定时间内将上层胶凝砂砾石碾压完毕，严防垫层砂浆失水发白现象。胶凝砂砾石层边缘部位应做专门处理，一般宜碾压成1∶4的斜坡面，恢复施工后将坡脚处厚度<150mm的部分切除。因降雨或其它原因造成施工中断时，应及时对已摊铺的胶凝砂砾石进行平仓碾压。恢复施工时，应对结合面进行处理。

基于上述资料，计算胶凝砂砾石单价见表4。单价组成分析图见图1。

表4 胶凝砂砾石单价表

图1 单价组成分析图

根据图1的单价组成分析图，可以看出费用比例最大的是材料费，超过胶凝砂砾石单价的50%，其中最主要的是水泥、天然砂砾石、人工砂、柴油等。天然砂砾石料料场确定为库尾河床，该砂砾石料源位于库区S2泉上游，开采方便，受河床水位影响小。且该位置位于汛期洪水以上，可常年开采，副坝施工进度有保障。所以，胶凝砂砾石坝能就地取材，既降低材料成本，又具有减少污染，加快施工进度的优点，是一种值得推广的坝型。

4 不同坝型对比

冷水河水库副坝可研阶段推荐黏土心墙坝为基本坝型，初设阶段经过进一步勘察，增加混凝土面板堆石坝方案以及胶凝砂砾石坝方案进行同精度比选。依据《贵州省小型水利水电工程设计概(估)算编制规定(试行)》(黔水建(2012)6号文)；《贵州省小型水利水电工程营业税改征增值税计价依据调整实施意见(试行)》(黔水建[2016]69号文)，按照统一价格水平，综合计算这3种不同坝型挡水工程综合造价。其综合造价主要包括以下几个重要部分：挡水大坝投资，帷幕灌浆投资，土料场占地投资。具体情况见表5。

表5 不同坝型工程造价对比表 万元

从表5可以看出：从工程造价方面分析，胶凝砂砾石坝方案比混凝土面板堆石坝方案的工程总投资节省325万元，节省幅度为11.57%。从生态环境保护方面分析，黏土心墙坝需单独设置符合防渗土料标准的土料场，增加临时占地，不利于当地生态保护；而胶凝砂砾石坝可开采河床天然砂砾石经一定处理后筑坝，无需开采大量石料和土料，有利于生态环境保护。

冷水河水库副坝最终推荐采用了胶凝砂砾石坝，该坝型经济效益较好，并有利于生态环境保护。

5 结 论

通过对胶凝砂砾石坝施工工艺的分析介绍，结合相关概算编制依据，在选定工程造价分析参数后，对胶凝砂砾石坝单价进行了计算和分析。同时对三种不同坝型进行了分析比较，在为胶凝砂砾石坝的经济分析提供参考的同时，也证明了在具有丰富天然砂砾石料的地区进行工程施工时，采用胶凝砂砾石坝工艺，可以降低施工成本、减少环境污染、加快施工进度。因此，胶凝砂砾石坝具有广泛的应用前景。