孟底沟水电站工程混凝土骨料料源选择.pdf

规划设计 东北水利水电 2 0 1 4 年第 1 0 期 【 文章编号】 1 0 0 2 一O 6 2 4 ( 2 0 1 4 ) 1 0 0 0 1 2 一O 2 孟底沟水电站工程混凝土骨料料源选择 王永刚， 张慧霞， 胡海涛 ( 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司， 四川 成都 6 1 1 1 3 0 ) 【 摘 要】孟底沟水电站混凝土全部采用人工骨料。经综合比较 ， 选择杨家坪石料场开采料、 主 体工程石方开挖料的组合料源方案， 以上料源储量、 质量均满足要求。文章根据孟底沟水电站 工程特点和实际情况。 提 出了混凝土骨料料源选择、 砂石加工系统布置设计方案。 关键词】 孟底沟水电站； 混凝土骨料； 料源选择 中图分类号】 T v 7 4 【 文献标识码 B 1 概述 孟底沟水电站导流洞工程及前期临建设施、 主体工程 混凝土总量约 3 3 5 万 ( 已考虑超挖回填) ， 围堰垫层料及 反滤料 1 4 万 m 3 ， 共需成品砂石骨料 7 8 0 万 t ， 其中粗骨料 5 4 5 万 t t 砂 2 3 5 万 t 。 考虑石料开采、 运输、 加工及存储等损 失后， 共需原岩 1 0 4 5 万 t ， 折合 自然方 3 9 0 万 ， 其中， 主 体工程混凝土需原岩 3 6 0万 m 3 。 2 料源概况及评价 在料源初查基础上， 可研阶段选择距坝址较近的杨家 坪石料场、 孟底沟村石料场及工程开挖石料开展详查和试 验工作。 2 1 杨家坪石料场 该料场位于坝址上游左岸的孟底沟内、 孟底沟右岸， 距 坝区直线距离约 2 3 k m。 料场高程 2 4 5 0 2 8 5 0 m， 为上缓 下陡斜坡地带， 2 5 5 0 m高程以上坡度 3 5 一 4 5 ， 2 5 5 0 m高 程以下为陡崖 ， 2 6 5 0 m高程以上岩体卸荷强烈、深度较 大。经计算 ，开采2 6 5 0 m高程以下料场有用层总储量约 3 5 0万r n 3 ， 需剥离表层 2 - 5 m强风化及覆盖层 ， 无用层体积 约 1 5 万 ，有用层间的强风化夹层、岩脉等无用层约 2 O 万 ， 需剥离的无用层约 占 1 0 。 该料场岩性较为单一、 均匀， 强度较高 ， 据原岩试验成 果， 岩石( 弱风化和新鲜岩石强度差别较小 ) 干密度 2 7 1 2 7 3 g c m s ， 饱和吸水率 0 2 1 - 0 3 5 ， 湿抗 压强度 7 0 9 5 MP a ， 软化系数 O 6 4 - 0 8 6 。 试验成果表明， 花岗岩为非碱活 性骨料 ， 人工粗、 细骨料质量技术指标参数基本满足规范 要求， 可作为人工骨料料源。 】 2 2 2 孟底沟村 石料场 该料场位于坝址上游左岸的孟底沟内、孟底沟左岸， 距坝区直线距离约 0 5 k m、 距开关站约 0 2 k m。料场高程 2 2 8 0 2 6 3 0 m， 地形坡度 4 0 0 4 5 ， 局部为陡崖。 经计算， 开 采 2 6 0 0 m高程以下料场有用层总储量约 8 0 0万 ， 需剥 离表层 5 - 2 0 m强风化及覆盖层， 无用层体积约 1 0 0万 m 】 ， 有用层间的小断层及强风化夹层等无用层约 2 0万 ， 需 剥离的无用层约 占 1 5 。 试验结果表明 ， 该料场岩性、 岩石质量技术指标参 数基本 同杨家坪石料场 ， 可作为人工骨料料源 。 2 3 工程暗挖料 地下引水发电系统暗挖料总量约 2 2 0 万 ( 自然方 ， 下同) ； 导流洞工程暗挖料总量约 5 7 万 。地下引水发电 系统及导流洞工程基岩岩性均为花岗岩， 夹有热气液蚀变 的花岗岩化和粘土化蚀变带 ，主要星宽 1 2 m 条带状分 布。根据勘探资料， 地下引水发 电系统主副厂房、 主变室、 尾水调压室等无用层( 蚀变带、 断层及影响带 ) 所 占比例为 1 0 ，压力管道、尾水洞及导流洞工程无用层所占比例为 2 0 。因此， 主体工程暗挖料有用料约 1 9 0 万 m 3 ， 导流洞工 程暗挖料有用料约 4 5 m 3 ， 总计 2 3 5 万 。 暗挖料多为新鲜 、 少量弱风化岩石 ， 试验成果表明暗 挖料岩性、岩石质量技术指标参数基本同杨家坪石料场 ， 可作为人工骨料料源 。 2 4 工程明挖石料 该工程坝区发育多条蚀变带、 蚀变集中带及断层， 根据 勘探、 试验资料 ， 可作为人工骨料料源的明挖石料 见表 1 。 2 0 1 4 年第 1 O 4 水电规划设计 裹 1坝区可利用石方明挖料一览表 注 ： 多为弱风化、 少量新鲜岩石， 弱风化花岗岩湿抗压 强度 6 2 8 4 MP a ， 软化系数 O 6 2 0 8 2 ， 质量技术指标参数 基本满足规范要求。 3 混凝土骨料料源选择 3 1 筹建准备工程 筹建工程中的沟水处理、 场内交通等项 目由于较早开 工 ， 其混凝土骨料料源选择利用相应项 目的石方开挖料自 行生产供应。 导流洞工程及前期临建设施的混凝土总量约 2 6 万 r n 3 ， 需原岩 8 O 万 t 9 折合自然方 3 O 万 m 3 。导流洞工程可用 石方暗挖料约 4 5万 m3 ， 可用石方明挖料约 2 8万 ， 共计 7 3 万 r n 3 ， 考虑开挖损失 1 0 ， 无用夹层剥离损失 2 5 ， 运输 损失 5 后 ， 堆存至回采渣场 的总量约 4 8 万 ， 为设计需 要量的 1 6 倍。 满足规范要求 ， 因此 ， 导流洞工程及前期临 建设施的混凝土骨料料源选择导流洞工程 的石方开挖可 用料。 3 2 主体工程 主体工程混凝土总量约 3 0 9 万 ， 垫层料及反滤料约 1 4万 ， 共需原岩 9 6 5 万 t ， 折合 自然方 3 6 0 万 耵 n 3 。料源 优先选择主体工程石方开挖可用料 ， 不足部分开采石料场 补充。 1 ) 石方开挖可用料。 主体工程石方暗挖有用料总量约 1 9 0 万 ， 考虑开挖损失 1 0 ， 无用夹层剥离损失 1 5 ， 运 输损失 5 后， 堆存至回采渣场的可用料总量约 1 3 8 万 。 主体工程石方明挖有用料总量约 1 3 2 万 m 3 ， 见表 1 。 结 合 工方法， 左、 右岸拱肩槽 2 1 6 0 0 0 m高程以下部位天然边坡达 7 0 ，此部位的石方明挖计划 在截流后进行，开挖采用直接翻渣至基坑的出渣方式， 因 此， 右岸拱 肩槽绝大部分有用料 、 左岸拱肩槽约 5 0 有用 料不易获得。经计算 ， 堆存至回采渣场的可用料总量约 4 9 万 ， 见表 2 。 综上， 主体工程石方暗挖有用料和石方明挖有用料堆 存至 回采渣场的可用料总量为 1 8 7 万 ，按可采储量 1 5 倍计算 ， 可满足原岩设计需要量约 1 2 5 万 。 2 ) 石料场开采料。主体工程混凝土需原岩 3 6 0 万 r n 3 ， 尚缺 2 3 5 万 m 3 原岩需要从石料场开采。 工程可选择 的人工骨料料场有杨家坪石料场和孟底 沟村石料场。 2 个石料场的储量、 质量均满足人工骨料料源 的要求。 孟底沟村石料场距坝区直线距离约 O 5 k m， 距开关站 约 0 2 k m； 料场下部为孟底沟渣场 ， 渣场上布置大量施工 设施 ，料场开采对主体工程和施工临时设施影响均较大。 杨家坪石料场距坝区直线距离约2 3 k m， 料场开采对主体 工程及施工临时设施无影响。 孟底沟村石料场需剥离的无 用层约占 1 5 ， 杨家坪石料场需剥离的无用层约 占 1 0 。 综合两个料场储量、 质量、 开采施工对工程 的干扰及 开挖剥离量等因素 ， 推荐选择杨家坪石料场作为主体工程 混凝土人工骨料补充料源。 3 ) 主体工程料源规划， 见表 2 。 裹 2 主体工程料源规划衷 万 m 】 注： 堆存至回采渣场的可用料总量 1 8 7万r n 3 o 4 砂石加工 系统布 置 筹建工程中的沟水处理、场内交通等项目混凝土骨料 选择利用相应项目的石方开挖料自行生产。 导流洞工程及前期临建设施混凝土骨料料源为导流 洞工程石方开挖可用料 ， 暂存于孟底沟渣场沟 口。在坝址 上游约 1 5 k m的雅砻江左岸集 中布置砂石加工系统和混 凝土生产系统。 主体 工程料源为主体 工程石方开挖可用料和杨家坪 石料场开采料。根据主体工程料源选择和施工场地条件 ， 主体工程砂石加工系统 的布置拟定 2 个方案进行技术、 经 济比较 。 方案 1 ： 分别布置两个砂石加工系统。在左岸坝址上 游约 0 3 k m 的孟底沟和左岸坝址下游约 5 k m的张牙沟 分别布置砂石加工系统。孟底沟砂石加工系统料源为杨家 坪石料场开采料 ， 主要供应大坝 、 电站进水 口约 2 0 2 万 混凝土所需的成品骨料。张牙沟砂石加工系统料源为张牙 沟回采渣场的石方开挖可用料 ， 主要供应地下引水发电系 统、 水垫塘和二道坝约 1 0 7 万 混凝土所需的成品骨料。 混凝土生产系统也分两处布置 ， 高线混凝土生产系统与孟 底沟砂石加工系统集中布置 ， 低线混凝土生产系统布置在 坝址下游约 3 k m的雅砻江左岸。 方案 2 ： 集中布置一个砂石加工系统。在孟底沟渣场 2 3 2 0 m高程平台集中布置一个砂石加工系统 ，回采渣场 ( 下转第 2 6 页 ) 1 3 工程施工 东北水利水电 2 0 1 4年第 1 0 期 1 ) S M 植物胶无固相泥浆和 S M 植物胶低固 相泥浆性能优良， 具有很强的护壁防塌能力， 在砂 卵石覆盖层钻进中与金刚石双管钻具相配合 ， 大 大地提高了覆盖层中的钻进效率，取得了明显的 经济效益。 2 ) 采用S M植物胶金刚石钻进工艺钻进覆盖层， 可降低钻探成本， 同时使岩芯采取也得到了保障， 特别是取出了常规钻进所无法取得的近似原状的 纯砂样。 5 结语 S M 植物胶浆液在多布水电站深厚覆盖层中 的应用得到了良好的效果，极大地降低了造孔成 本 ， 保证工期及勘探质量。 但在使用过程中仍需解 决好以下问题。 1 ) S M 植物胶成本高 ，在水电地质勘探中， 期 待着更为低廉的低固相冲洗液应用。 2 ) S M 植物胶造孔遇地下水位稀释及强漏失 地层， 仍需加强钻探工艺研究。 3 ) 深厚覆盖层造孔过程中， 套管用量较大， 尤其 受孔壁泥浆对套管起拨阻力较大， 管材损失严重。 总之， S M植物胶浆液可用于不同结构的覆盖 层或破碎基岩护壁钻进 ，能极大提高岩芯采取率 和钻孔质量。今后将在类似工程中， 以降低工程造 价、 新型低固相浆液方面加强研究。 参 考 文 献 1 李世忠钻探工艺学( 钻孔冲洗与护壁堵漏) M 北京： 地质出版社， 1 9 8 8 2 张明全 S M 植物胶浆液在地质钻孔中的试验和应用 J 西部探矿工程( 岩土钻掘矿业工程 ) ， 1 9 9 6 ( 5 ) 3 罗冠平 L G植物胶无固相冲洗液在富煤二矿 9 0 6 号孔 的应用 I 探矿工程( 岩土钻掘工程) ， 2 0 1 1 ( 2 ) 4 乌效鸣， 等 钻井液与岩土工程浆液 M 武汉： 中国地质 大学出版社， 2 0 0 2 5 张晓静， 等 L G植物胶泥浆在煤田复杂地层钻探中的应 用研究 1 探矿工程( 岩土钻掘工程 ) ， 2 0 0 6 ( 1 2 ) 6 乌效鸣， 等 L G植物胶处理剂的实验研究 J 钻井液与 6 完井液， 2 0 0 5 ( 1 ) 【 收稿 日 期】 2 0 1 3 - 1 0 - 2 4 ( 上接第 1 3页) 布置在孟底沟渣场范围内，混凝土生产系统布置与方案 I 基本相 同， 受场地限制， 高线混凝土系统无法与砂石加 工 系统集中布置 ， 只能布置在左坝肩下游侧 ， 低线混凝土生 产系统布置及供应部位与方案一相同 技术上 ， 方案 1 在系统布置及施工用地、 成品骨料物 流流向、 工程分标及管理等方面均较方案 2有优势 ； 经济 上， 方案 1 较方案 2 节约 4 2 9 2 万元， 从可用料、 成品骨料、 混凝土运输、 砂石加工系统和混凝土生产系统建安费等方 面进行比较。综合技术、 经济比较 ， 推荐方案 1 。 5 结论 1 ) 混凝土骨料料源选择是可研阶段施工组织设计中的 一 项重要工作 ， 其选择恰当与否关系到工程建设过程 中骨 料供应的可靠性、 混凝土质量及工程 的安全 ； 在施工总布 置方案中直接影响砂石骨料加工系统、混凝土生产系统、 弃渣场、回采渣场及场内运输道路等临建设施的布置 ， 并 将影响到工程投资。根据孟底沟水电站工程特点和实际情 况 ，在可研阶段 因地制宜的提出了混凝土骨料料源选择、 砂石加工系统布置设计方案。 2 ) 通过对孟底沟水电站工程开挖进度分析， 本工程具 2 6 备堆存回采渣料的条件。因此 ， 可充分利用工程开挖料作 为混凝土人工骨料料源 ， 减少料场开采 ， 对环境保护和水 土保持有利， 限于篇幅 ， 此部分内容未做阐述。 3 ) 工程主体工程料源选择为主体工程石方开挖可用料 和杨家坪石料场开采料， 布置两个砂石加工系统。为保证 拱坝混凝土质量并遵循就近供料原则， 坝体及进水口混凝 土骨料采用杨家坪石料场开采料 。 其他工程部位混凝土骨 料采用工程开挖石料。 4 ) 在实际施工过程中 ， 各方需加强管理 ， 尽可能避免 有用料、 无用料的掺杂 ， 保证石方开挖可用料的质量、 数量 满足工程需要。 参 考文 献】 1 孟底沟水 电站混凝土骨料料源选择与开采专题研究报 告 R 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司， 201 4 2 D L T 5 3 9 7 2 0 0 7 ， 水电工程施工组织设计规范I s 【 收稿 日 期】 2 0 1 4 0 6 3 0