玉瓦水电站混凝土骨料料源选择.pdf

第9 期 ( 总第 1 1 4 期 ) 2 0 1 4 年9 月 中国水能及电气化 N o 9 ( T OTALNo 1 l 4) Ch i n a W a t e r Po we r& El e c t r i f i c a t i o n 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6 1 0 0 7 2 ) 摘 要：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。 关键词 ：玉瓦水电站；混凝土骨料；料源选择 中图分类号：T V 4 3 1 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 6 7 3 8 2 4 1 ( 2 0 1 4 )0 9 0 0 2 3 - 0 5 S e l e c t i o n o f Co n c r e t e Ag g r e g a t e S o u r c e f o r Yu wa Hy d r o p o we r S t a t i o n ZHANG Hu i x i a ( C h e n g d u I n v e s t i g a t i o n a n d D e s i g n R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C h i n a H y d r o p o w e r C o n s u l t i n g G r o u p，C h e n g d u 6 1 0 0 7 2 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： C o n c r e t e a g g r e g a t e s o u r c e s o f Y u w a Hy d r o p o w e r S t a t i o n i n c l u d e n a t u r a l s a n d a n d g r a v e l q u a r ， e x c a v a t i o n ma t e r i a l s f r o m t h eu n d a t i o n p i t i n t h e wo r k s h o p，t u n n e l e x c a v a t i o n ma t e r i a l a n d ma n u a l a g g r e g a t e q u a r r y S i n c e t he r e a r e ma n y a g g r e g a t e s o u r c e s， s i ng l e a g g r e g a t e s o u r c e a n d c o mb i n a t i o n s c he me s a r e r a t h e r c o mp l i c a t e d Ai mi ng a t t h i s c h a r a c t e r i s t i c，t e c h n i c a l a n d e c o n o mi c a g g r e g a t e s o u r c e s c h e me s c o mp a r i s o n i s n e e d e d F i n a l l y，e x c a v a t i o n ma t e r i a l s f r o m t h e fou n d a t i o n p i t i n t h e w o r k s h o p，t u n n e l e x c a v a t i o n ma t e r i a l a n d ma n u a l a g g r e g a t e q u a r r y a r e c h o s e n a s t h e c o n c r e t e a g g r e g a t e s o u r c e s f o r m a i n p r o j e c t Ke y wo r d s ：Yu wa h y d r o p o we r s t a t i o n ；c o n c r e t e a g g r e g a t e ；ma t e r i a l s o u r c e s e l e c t i o n 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 7 0 k in，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 4 9 MW。 该工程 混 凝 土 ( 包 括 喷 混 凝 土 、 昆凝 土 防渗 墙 )总量 约 1 6万 1T I ，共需 成 品骨料 约 3 8万 t 、毛 料 约 5 0万 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1 5 3 万 I l l ， 各 料场特性见下页表 1 。 23 建设管理 Co ns t r uc t i o n Ma n a g e me n t 表 1 天 然 砂 砾 石 料 源 汇 总 产 地 八郎料场 大圆坝料场 厂房基坑开挖料 产地面积 ( 万 m ) 5 0 1 0 0 2 0 总储量 ( 万 m ) 5 3 0 4 有效层厚度 ( m) 5 3 2 无用层厚度 ( m) l 1 l 距闸址 ( k m) 0 1 1 5 2 0 距厂址 ( k m) 2 0 5 0 2 1 1 八 郎料 场 该料场位于玉瓦闸址左岸的 级 阶地上 ，阶面高 程 2 0 2 1 O O m，阶地 长约 1 2 5 m，宽 8 0 m，产 地 面积约 1 万 r n 2 。 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 5 m计 ，储量约 5万 m 。 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 1 8 8 5 0 0 m，阶地长 约 1 0 0 0 m，平均 宽 1 0 0 m，产地 面 积 约 1 0万 m 。距 闸址 区约 1 5 k m， 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 8 m为 耕植土 ，下部为砂卵砾 石层 ，有 用层厚按 3 m计 ，储 量约3 0万 m 。( 其中，水上按 1 m计，水下按2 m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 1 8 6 0 0 0 m，基 坑 开 挖 最 大 深 度 约 1 6 m，施 工 弃 渣 6万 m 。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 m 。 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 A 1 0 、 C a O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。 2 4 根据 水工混凝土砂石骨料试验规程( D L T 5 l 5 l 2 o 0 1 ) ，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 3 0万 m ，可利 用量约 7万 m 。料源 可利 用洞 段岩 性多 为薄 板状一 条纹状 灰 岩 、中厚 层 砂质 灰 岩 、砂 岩 ，建 议 用 于制 砂。岩体微风化一新鲜 ，完整性较差，呈薄层状结 构 ，围岩稳定性差 ，以 1 1 1 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 5 k m， 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 1 4万 m ，可利用量储量 约 4 0 万 m ，剥采比约为 0 3 0 。 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 4 4 3 MP a 。冻融损失率满足标准要求 。 根据原岩矿化分析成果 ，砂岩以 S i O 为 主要化 学 成分 ，其次为 A 1 0 ， 、C a O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 2 0 4 0 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。 建设管理 Co n s t r u c t i o n Ma n a g e me nt 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 级灰抑制效果好。 c 当粉煤灰掺量大于 3 0 ，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 3 0 时，满足 水工 混凝 土砂 石 骨料 试 验 规 程 ( D L T 5 1 5 1 -2 0 0 1 ) 中 “ 抑制骨料碱活性效能试验 ”抑 制率不小 于 7 5 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 3 0 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 2 1 7 k m，距玉瓦水 电站厂房约 4 1 7 k m，有公路 相通 ， 对外交通方便 ，但运距偏长。 开采 范 围初 拟 高 程 2 2 5 0 0 02 4 7 0 0 0 m，高 差 2 2 0 m，按分区计算下坝址块石料场剥离层约为 1 2 4 3 万 m 。 ，有用层储量约为 4 7 9 3万 13 3 。 。 I区 ：沿河长 1 5 0 m、宽 2 5 0 m，开采 开 口线 控制 高程为 2 4 7 0 0 0 m，底部控制高程为 2 2 5 0 0 0 m，高差 为 2 2 0 m，面积约 3 5万 m 。 。该 区地形 较为平 缓 ，覆 盖层分布广泛，最厚约 5 0 m，剥离方量约 5 9万 m ， 有用 层可开采储 量约 1 3 9万 m ，剥采 比约 0 4 2 。 区 ：沿河长 3 0 0 m、宽 2 0 0 m，开采 开 口线 高程 为 2 4 0 0 0 0 2 4 7 0 0 0 m，底 部控 制 高程 为 2 2 5 0 0 0 m， 开采最大高差为 2 2 0 m，面积为 6万 m 。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 3 7万 m ，有 用 层 可 开 采 储 量 约 3 2 3 5万 m ，剥采 比约0 1 1 。 根据岩石物理力学试验成果，板岩湿抗压强度为 5 4 1 2 M P a ，砂岩湿抗压强度平均值为 8 8 0 7 M P a ，属 中硬一坚硬 岩类 ，其岩石强度均能满足 S L 2 5 1 -2 0 0 0 大于4 0 M P a 的要求；岩石冻融重量损失率亦能满足 小于 1 0 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 m ， 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 m ，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 m ， 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 m 、 3 5万 m ，能满足约 4 5万 m 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 l 4万 m ， 尚有 9 5万 m 。 混凝 土所 需 的成 品骨料考 虑 采用 人工 2 5 建设 管理 Co n s t r uc t i o n Ma n a g e me n t 骨料加工 ，需要开采 毛料 约 1 1 5万 m 。 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 1 1 5万 m ( 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 2 6 k m，毛料 运输需 利用 $ 2 0 5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 m ( 折 1 0 2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 3 2 0 0 0元 亩计， 征地 总费用 约 3 2 6万元。 b 料 场剥 离 。绕纳 沟块 石 料场 剥离 土方 开 挖约 9 3 2 万 m ，剥离石方开挖约 4 7 5 万 m ，剥离土方开 挖单 价按 1 6元 m 计 ，剥离石方 开挖单 价按 3 0元 m 计 ，料场剥离 费用合计约 2 9 2 万元 。 c 料场 道路 、桥梁 。开采 绕 纳 沟块 石料 场 ，需 26 要新建至料场道路 ，道路等级 4级 ，路 面宽度 3 5 m， 长约 4 k m，修 建 单价 按 8 0万 元 k in计 ，修建 道 路 费 用合计约 3 2 0万元 。另 需新建 两座 跨绕 纳沟施 工桥 ， 荷载等级 汽 一2 0 ，桥长 均 为 2 0 m，单价 按 5万元 m 计 ，两座桥费用合计约 2 0 0万元。新 建道路 、桥梁 费 用 总计约 5 2 0 万 元。 d 料场支护。绕纳沟块石料场支护费用合计约 1 0 6 5万元 。 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 5 k in，运 费 按 1 6 ( t k m) 计，运输毛料 1 1 5万 m ，折合 3 1 万 t ，运费合计约 3 2 2万元 。 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 6 7万元 。 b 毛料运输 。该 料场 距玉 瓦水 电站人 工骨 料加 工厂约 2 6 k m，运费按 0 9 3元 ( t k m)计 ，运输 毛 料 1 1 5万 m ，折合 3 l 万 t ，运费合计约 7 5 0万元 。 两个料场费用 比较 见表 2 。 表 2 绕纳沟块石料场 、多诺下坝址块石料场费用 比较 绕纳沟 多诺下坝址 块石料场 块 石料场 料场征地费 ( 万元 ) 3 2 6 料场剥离费 ( 万元 ) 2 9 2 新建道路 、桥梁费用 ( 万元 ) 5 2 0 料场支护费用 ( 万元 ) 1 0 6 5 6 7 毛料运输费 ( 万元 ) 3 2 2 7 5 0 合计 ( 万元 ) 2 5 2 5 8 l 7 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 1 7 0 8万 元。从 经 济上 比较 ，采用 多诺 下坝址块石料场较经济 。 建设管理 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 m 、3 5万 1 T I 、1 1 5万 m 。 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 3 0 时 ，满 足 水 工混 凝 土砂 石 骨料 试验 规程 ( D L T 5 1 5 1 2 0 0 1 )中 “ 抑制骨料碱 活性效 能试验 ” 抑制率不小于 7 5 的要求。因此 ，采取掺入粉煤灰 ( 上接 第 3 7页)水平 及增加设备容 量 、导 线截 面等一 系列办法 ，提高直供 电片 区的供 电可靠率 和 电压合 格 率 ，减小损耗 ，提高效益 。 4实施建议 4 1 保障电网改造工程顺利实施的措施 成立电网改造县级领 导管理机 构 ，建 立项 目法人 责任制 ，直供电片区抽调技术骨干人员组建电网改造 组织机构 ，通过招标 确定施工 队伍 ，严格 执行质 量监 督和工程监理管理制度，具体由法人代表负责组织实施。 4 2 政策建议 进贤县张王庙水电站直供片区和全国的农村小电 直供片区一样，在垄断市场的夹缝中求生存，通过盘 活 自有土地 ，开拓小片供 电区 ，实属 不易 ，度过不 少 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 m 。 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 。7 昆凝 土 总 量 约 1 2 4万 m ，加工成 品骨料约 3 1 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。 参考文献 1 D L T 5 3 9 7 2 0 0 7水 电工程施工组织设计规范 S 2 D L T 5 1 5 l _ 2 O O 1水工混凝 土砂石骨料试验规程 S 艰难 时期 。要想使 小水 电直供 片区长远发展 ，必须 打 破电力垄 断市场 ，允许发 电厂直 接 向用户供 电 ，丰水 期余电可上网、枯水期电量不足时可直接向网上购电 补充 ，通过 上述政 策性 支持 ，确保小水 电直供 片区稳 定和发展。 5 结语 通过对张王庙水电站直供电片区的电网全面升级 改造 ，可提 高发 、供 、用 电效益 ，保 障使用安全 。加 上政 策大力 支持 ，对农村 小水 电直供 电片 区来说是及 时雨 ，也是 救命 草 ，更是 发展 的大好 机遇 ，对城 乡经 济发 展和农 村实体经济的壮大有现实作用 ，为新农 村 建设和城镇化发展增添了动力，对进贤县域经济的发 展也 将带来 一个好机遇 。 27