额勒赛水电站RG5石料场规划方案.doc

上大坝RG5石料场施工规划
1概述
RG5石料场位于上电站上坝址下游SW侧，距离坝址约1.5km右岸，距离下电站约11km。地表高程约398~420m，料场S侧地形陡峻，形成20~40m高陡崖，为峻坡地形，400~420m高程地形起伏不大，缓坡地形，在料场东侧及西侧植被较茂密。料场场内发育一较大冲沟，沟底较平缓。浅表基岩裸露，岩层近水平状（NW320~350°，倾SW<2~3°），出露的地层岩性为侏罗系中统灰白色砂岩、紫红色粉~细砂岩，间夹紫红色~青灰色泥岩。
石料场分A区、B区，A区微新灰白色砂岩作为人工骨料料源；A区弱风化灰白色砂岩和西侧B区灰白色砂岩作为堆石料料源。本工程石料场需提供堆石料346万m3，加工系统骨料加工80.2万m3，共需开采石料170万m3。
根据监理、设计要求，采用灰白色砂岩作为上坝料及加工骨料，但实际剥离情况与地质情况不符，目前石料场灰白色砂岩层厚约10~15m，而石料的饱和抗压强度过低，一般饱和抗压强度只有40~60Mp，基本没有超过合同给定下限要求，造成雨季施工堆石体坝面泥化严重，合格堆石料储量与合同给定的条件有很大出入。
2合同地质条件与实际剥露地质条件对比分析
2.1投标期地质描述
2.1.1基本地质条件
RG5石料场共布置4个钻孔，各钻孔揭示的地层岩性及风化深度见表2-1。
表2-1 上电站石料场（RG5）勘探综合表
钻孔
编号
孔口高程
（m）
孔深
（m）
风化深度（m）
人工骨料
开采高程
（m）
泥岩所占比例
(%)
灰白色砂岩底板高程（m）
强
弱
微
ZKLD001
400.34
80.12
/
2.6

359.14(41.2)
6~7%
381.4
ZKLD002
389.70
70.15
/
2.7

360.70(29.0)
10~15%
372.2
ZKLD003
411.39
75.17
1.6
6.0

371.39(40.0)
6~7%
359.0
ZKLD004
397.36
68.30
1.0
7.4

372.16(25.2)
10~12%
360.7
依据料场勘探孔揭示的岩性，划分为4个工程地质岩性组，自高高程向下依次为J2S-1、J2S-2、J2n-3、J2s+n。简单描述如下：
①J2S-1：灰白色石英砂岩，偶夹紫红色泥岩、泥质粉砂岩，中~细粒，主要矿物成分为石英，含少量的岩屑，中厚层~厚层状，该层厚度约35~40m，较稳定。钻孔揭示，泥岩含量小于1.5%
②J2S-2：紫红色~淡紫红泥质砂岩夹紫红色粉砂岩、泥岩。砂岩细粒为主，主要成分为石英，岩屑和粘土质含量少于10%。中厚层状，厚度约17~25m。钻孔揭示泥岩含量小于5%。
③J2n-3：灰黑色~青灰色泥岩，主要矿物成分为水云母，薄层状，厚度约4~6m。
④J2s+n：紫红色砂岩夹紫红色泥岩、粉砂质泥岩，中厚层状，厚度大于25m。泥岩含量大于15%
工程区砂岩与泥岩具有相变，从上表可以看出，泥岩的含量在ZKLD001、ZKLD003中最少，拟将料场分为2个区，东侧为A区，作为人工骨料料源；西侧为B区，作为堆石料料源。
2.1.2人工骨料（A区）
A区位于宽缓冲沟东侧，地表高程397~410m，地形起伏不大，地形坡度约6°，缓坡地形，地表植被稀少。出露有侏罗系中统灰白色石英砂岩，夹泥岩透镜体，岩层近水平，岩层产状约NW320°，倾SW∠2~3°。地表无强风化岩体，弱风化约2~7m。
该区上部为J2S-1，厚度约35~40m岩层较稳定，岩石单轴饱和抗压强度60~100MPa，岩石坚硬致密，采用该层作为人工骨料料源。
2.1.3上电站筑坝填筑料
B区位于宽缓冲沟东侧，地表高程387~395m，地形起伏不大，地形坡度约5°，缓坡地形，地表植被稀少，冲沟段植被茂密。出露有侏罗系中统灰白色石英砂岩，夹泥岩透镜体，岩层近水平，岩层产状约NW320°，倾SW∠2~3°。地表基本无强风化岩体，弱风化约3~8m。
该区330m高程以上出露主要为砂岩夹泥岩，砂岩单轴饱和抗压强度60~100MPa，岩石坚硬致密。砂岩均可做为堆石料。A区370m~340m高程段，以砂岩为主，夹透镜状泥岩，亦可作为堆石料料源。砂岩单轴饱和抗压强度大于60MPa，质量满足要求上电站石料场总储量约650万方，储量满足要求。
2.2施工期补充勘探地质描述
施工期补充勘探孔6个，其中A区5个，B区1个。
2.2.1人工骨料场（A区）
A区位于宽缓冲沟东侧，地表高程397~410m，地形起伏不大，地形坡度约6°，缓坡地形，地表植被稀少。出露有侏罗系中统灰白色石英砂岩，夹泥岩透镜体，岩层近水平，岩层产状约NW320°，倾SW∠2~3°。地表无强风化岩体，弱风化约2~8m，最大为17.1m。该区上部为J2S-1灰白色砂岩，厚度约35~40m，岩层较稳定，含泥量小，岩石较坚硬。
从各钻孔揭示的J2S-1地层的底板高程来看，底板高程一般在359.14~377.9m之间， J2S-1地层的厚度自S侧向N侧有减少的趋势。综合分析各钻孔资料，建议采用该层微新灰白色砂岩作为人工骨料料源，选取372m高程作为料场底板开挖计算高程，采用平行断面法计算储量，见表2-2。
表2-2 RG5石料场储量计算表（A区）
位 置
距坝址
路程
（km）
储量计算
覆盖层及全强风化带
体积
（万m3）
弱风化带体积
（万m3）
微新岩体体积
（万m3）
可利用人工骨料
储量
（万m3）
计算
剖面
面积
（m2）
间距（m）
总储量
（万m3）
A区

距上坝址1.5km距下坝址11km
1-1
13125
32
42.00
0.59
12.9
28.51
170.62
100
151.83
4.67
50.16
97.00
2-2
17240
43
74.13
3.22
25.80
45.11
RG5石料场A区人工骨料料源储量约170.62万方，储量满足要求。
由试验成果可知，微新灰白色石英砂岩的饱和抗压强度一般在60MPa以上，硫酸盐及硫化物含量小于1%，为非碱活性骨料，原岩质量基本满足要求。
综上，RG5石料场作为上、下电站人工骨料料源时，质量、储量满足规范要求。
2.2.2上电站坝体堆石料场（B区及A区弱风化灰白色砂岩）
B区位于宽缓冲沟西侧，地表高程387~395m，地形起伏不大，地形坡度约5°，缓坡地形，地表植被稀少，冲沟段植被茂密。出露有侏罗系中统灰白色石英砂岩，夹泥岩透镜体，岩层近水平，岩层产状约NW320°，倾SW∠2~3°。地表基本无强风化岩体，弱风化带厚约3~8m。
综合分析各钻孔资料，选取372m高程为料场底板开挖计算高程，采用平行断面法计算储量，见表2-3。
表2-3 RG5石料场储量计算表（B区及A区弱风化层）
位 置
距坝址
路程
（km）
储量计算
覆盖层及全强风化带体积（万m3）
弱风化带体积 （万m3）
有用层总体积
（万m3）
可利用上电站堆石料体积
（万m3）
计算
剖面
面积
（m2）
间距（m）
总储量
（万m3）
堆石 料场

距上坝址1.5km
Ⅰ-Ⅰ
11000
40
44.00
1.12
42.90
525.82
420.36
103
124.01
2.40
121.61
Ⅱ-Ⅱ
13080
120
156.48
4.09
152.39
Ⅲ-Ⅲ
13000
120
158.88
5.09
153.79
Ⅳ-Ⅳ
13480
42
56.62
1.49
55.13
上电站RG5石料场勘探区内堆石料料源约405.07万m³，总储量小于1.5倍设计需要量，不满足规范要求。但工程区岩层近水平，料场区该层岩性比较稳定，可往E侧及N侧扩大开采范围，储量可满足设计要求（如向东开采长度延长100m，通过平行断面法计算，则可增加可利用堆石料200万m³）。以上储量计算堆石料总量没有减去A区骨料加工所用的170万m³。
可研阶段在钻孔中取样进行堆石料原岩试验，弱风化及微新灰白色石英砂岩的干密度一般为2.44~2.46g/cm3，饱和抗压强度一般大于40MPa，硫酸盐及硫化物含量小于1%，原岩质量满足要求。J2S-1下覆岩层主要为紫红色或深灰色泥岩、砂岩互层，性状差，建议不作为堆石料源。（这点补勘结果就和招标地质资料不符，只是为了储量计算的需要，但主堆石填筑料质量要求与招标时有差别，给施工质量控制带来难度。）
综上，RG5石料场作为堆石料料源时，质量、储量满足规范要求。
2.3施工期实际开采地质情况
截止今日，RG5石料场堆石料开采约50万m3，A区加工料开采约18万m3，当前开采掌子面揭露的地质情况如下：
2.3.1人工骨料场（A区）
清表后顶部高程为EL397~EL402m，地形起伏不大。表层风化层约2~8m，上部J2S-1灰白色弱风化砂岩厚度约10~15m，岩石较坚硬。其下为约10m层厚淡紫红泥质砂岩夹泥岩。岩石破碎、强度低不能作为加工骨料使用。下部全为紫红色泥岩，不可利用。按合同要求也不能用于大坝堆石料填筑。
根据石料场设计规划面积，前期开采断面地质构造结合水平岩层特性，暂按10~15m开采可用料计算，A区储量为75.76~113.64万m3。EL385以下多为紫红色泥质砂岩，饱和强度低，无法作为混凝土骨料使用。
约5m灰褐色砂岩
顶部1-2m强风化
约5~6m淡紫红色砂岩
其下为紫红色泥质砂岩

图2-1 A区自陡崖侧挖进30m工作面EL385~400
约8~10m较坚硬砂岩
约5m灰褐色砂岩
顶部1-2m强风化

图2-2 A区自陡崖侧挖进100m工作面EL385~400
目前对上不风化料进行剥离后，开采梯段12~15m，开采原料强度较低，基本不属于微新岩石，根据成品骨料试验，有多项指标超出设计技术要求。如破碎系数指标应小于16，实测为23；磨耗指标应小于40，实际为73~78；吸水率指标要求不大于2.5，实测均大于设计，最高5.0；石料破碎易成粉，目前在未用制砂机的情况下，一次成砂率达到44~53%，石粉含量达22~28%，造成骨料生产级配与砼需求骨料级配差异过大，后期将造成大量人工砂浪费。
A区开采可用层厚度仅为10~15m，大大小于合同给定的35~40m开采厚度。本工程共需砂石系统生产骨料80.2万m3。A区储量为75.76~113.64万m3，按1.5倍系数计算，尚需向范围外扩大20~110m方可保证。根据地形，东侧目前范围外均为森林地带，清表量大，覆盖层厚，增加清理工程量约12万m3以上。
2.3.2堆石料场（B区）
清表后顶部高程为EL386~EL395m，表层风化层约3~8m，上部J2S-1灰白色弱风化砂岩厚度约10~15m，岩石较坚硬。其下全部为紫红色~淡紫红泥质砂岩夹泥岩。目前即在开采上部约17~20m梯段。
根据石料场设计规划面积，暂按EL372以上为可用料计算，B区可开采储量为114.8万m3（目前已开挖量约为29.56万m3），远不满足储量要求。
其下紫红色泥质砂岩
5~7m灰白色砂岩
5m淡紫红色泥质砂岩
7~8m弱微风化砂岩
5m风化砂岩EL395以上
约2~5m覆盖层EL395以上

图2-3 B区西侧开采面地质情况EL330~400
3~5m灰白色砂岩
7~8m淡紫红色泥质砂岩
3~4m灰白色砂岩

图2-4 B区中间开采面地质情况EL372~385（表层部分风化）
7~8m淡紫红色泥质砂岩
7~8m灰白色砂岩
2~3m风化层砂岩

图2-5 B区东侧开采面地质情况EL372~390
根据石料场地形及设计地勘资料，如采用B区及A区EL372~EL385料都作为堆石料，其储量为231.3万m3（其中50%为紫红色泥质砂岩）。上大坝石料场开采需346万m3，采用1.5倍料场储备系数，则尚缺少346*1.5-231.3=287.7万m3。需要向山体西侧扩挖350m。增加清表面积12.6万m2，增加清理工程量约50~60万m3。
如向下开挖，因EL372下部多为紫红色泥质砂岩，是否可行还需业主、设计、监理提出相关规划及要求。
2.4试验检验情况
试验室采用取芯机，采取岩芯切割后做干燥状态抗压强度及饱和抗压强度试验，经过检验灰白色砂岩饱和抗压强度值为40~60MPa，远小于合同给定的地质勘测结果饱和抗压强度值为60~100MPa。淡紫红色~紫红色含泥质砂岩、泥岩层，经过浸泡后，表面泥化无法成型，抗压强度过低，坝面车辆、振动碾碾压后破碎率大，且易形成泥状物。
表2-4 RG5石料场岩石物理性能试验检验成果表
试块
取样
部位
外观描述
天然密度kg/m3
表观密度kg/m3
吸水率%
饱和抗压强度
平均强度Mpa
干燥抗压强度
平均强度Mpa
1
B区堆石料开采部分
灰白色砂岩、密实无裂缝
2495
2630
2.8
51.7
50.7
48.7
61.3
2
42.6
59.1
3
57.8
76.1
4
B区堆石料开采部分
褐色砂岩、密实无裂缝
2470
2615
3
40.5
40.6
53.9
56.2
5
47.9
55.2
6
33.5
59.5
7
泄洪洞洞挖料
灰白色砂岩、密实无裂缝
2670
2710
0.23
76.4
74.4
87.2
93.5
8
68.8
94.4
9
77.9
98.8
10
A区加工料开采部分
灰白色砂岩、密实无裂缝
2510
2650
2.4
50.4
57.4
72.5
75.1
11
64.1
77.9
12
57.6
74.8
根据试验室检测成果，紫红色泥质砂岩强度低、遇水泥化严重，不建议雨季使用。但目前石料场地质为灰白色砂岩、紫红色泥质砂岩交替分布，水平分层，层厚5~10m。与设计地质资料的35~40m灰白色砂岩J2S-1层分布差异甚大，大方量爆破开挖无法分离。如分层开采，施工进度缓慢、施工难度加大。
3石料场施工规划
根据监理、设计要求，为控制雨季泥化物，需对坝面上形成的表层泥化物进行清理，清理完毕并验收后方可进行回填。雨季施工采用上部灰白色弱微风化砂岩回填，不允许采用紫红色泥质砂岩上坝。
针对现场实际地质出露情况，目前可开采有用层厚度平均为15m。目前大坝临时断面回填至EL181，总回填方量约为51万m3（回填方）。根据进度计划要求，至2011年11月12日，上大坝完成EL203以下回填，汛期为5~10月，即2011年10月底前尚需完成103万m3堆石回填（回填方）。即RG5石料场还需开采弱微风化石料89.6万m3（自然方）=103万m3（压实方）/1.15（折算系数）＞（114.8-29.56）/2=42.62万m3（自然方），无法满足雨季施工要求。
3.1雨季施工规划
为保证雨季大坝回填质量，2011年汛期回填开采石料场B区弱微风化灰白色砂岩上坝。目前清理范围内可开采量为42.62万m3，尚需46.98万m3，根据目前地质条件，灰白色砂岩层厚不足10m，即要向外侧开挖4.7万m2（约120m宽）范围，才可满足汛期填筑。
为满足监理、设计对坝体填筑泥化物处理的要求，尽量采用灰白色砂岩作为堆石料上坝，并采用推土机对现场泥化物进行清理，集中后用反铲配20t自卸汽车挖运至渣场。
3.2表层清理
为满足施工进度及堆石料质量要求，需在2011年9月30日前完成向外扩展段的开挖，开挖方量约20~25万m3。开挖强度10~12.5万m3/月。拟配置4台1.0~1.2m3反铲、1台SD32推土机、20~25台20t自卸汽车、10台手风钻，进行表层植被清理及覆盖层、强风化层挖除，弃渣至石料场开采范围外。
3.3堆石料开采
根据料场爆破试验结果，按上报监理的最终爆破参数，指导现场施工作业，对目前开挖工作面逐步提高，形成只开挖上部弱微风化灰白色砂岩的工作面。下部紫红色~淡紫红色含泥质砂岩暂不采用作为堆石料。
爆破施工梯段高度10~15m，为达到施工强度要求，爆破开挖高峰强度约10000m3/月。目前料场配置有CM351钻机2台、KT11S液压钻机1台，可满足高峰强度要求。
配置8台1.0~1.2m3反铲、60~70台20t自卸汽车作为挖运设备；1台SD32推土机、1台18t振动碾作为道路修整设备；10台手风钻、12m3/min空压机2台、3m3/min空压机4台，作为大石解炮设备。
3.4过渡料开采
根据监理大坝填筑专题会要求，过渡料需单独分块进行爆破开采，不允许与其他堆石料混料，考虑到过渡料颗粒较小且总工程量及月强度不大，不适于在B区同主堆石开采，影响开挖工作面整体规划。
本部拟在A区靠近B区侧设置过渡料开采区，采用表层弱微风化灰白色砂岩，初步拟定孔网参数3m*2m，孔深10~15m，具体参数及单耗药量根据爆破试验结果确定。
过渡料随大坝上升，每层工程量增加，EL181高程约200m3/层。拟配置配置1台1.0~1.2m3反铲、3~4台20t自卸汽车作为挖运设备；2台手风钻、3m3/min空压机2台、液压锤1台作为大石解炮设备。
4大坝填筑质量保证措施
根据监理《关于要求加强上大坝填筑面施工质量控制的函》（ELS/工程/JL-2011-01）、设计《关于改善上大坝填筑面泥状物措施的联系单》（额勒赛设联[2011]025号）及上电站大坝填筑质量专题会的要求，为保证大坝填筑质量，采取如下措施：
（1）复核料场爆破试验、爆破参数及碾压试验成果，细颗粒含量严格按《混凝土面板堆石坝坝体填筑施工技术要求》中规定控制；
（2）对覆盖层清理后，方可进行梯段钻孔，并按爆破设计进行钻孔、装药、爆破，并对超径石进行解炮，确保不合格料不出料场、不上坝；
（3）对上坝填筑车辆装运不同区域的石料进行挂牌标注，方便于填筑现场指挥人员辨识，提高填筑车辆的卸料速度，避免混料填筑；
（4）加强对现场管理人员及反铲操作人员的技术交底工作，明确装料标准，避免不合格料装车上坝，质安部给相关人员发放大坝填筑施工质量明白卡，同时加大柬民操作手的教育力度，制定相关技术说明，对挖装超径石的，对操作手进行处罚，确保现场施工质量；
（5）配置1台SD22推土机、1台1.0m3反铲、3台自卸汽车，对坝面泥状物进行清理、挖除。不影响坝体渗透的情况下，经过监理现场验收后进行下一层回填；
（6）对坝体两侧截排水沟定时进行维护、清理，保证排水畅通，尽量减少降雨汇水对坝面的冲刷影响；
（7）坝体填筑顺序为主堆石→过渡料→垫层料→上层挤压边墙→上层过渡料→上层垫层料→上层主堆石，填筑过渡料前挖除堆石区接触面大于30cm石料，填筑垫层料前挖除接触面大于10cm的过渡料；
（8）岸坡处按设计、监理要求填筑1~2m宽过渡料，待岸坡风化层清理完毕并经验收合格后，填筑过渡料40cm一层，分层碾压合格后才可进行上层回填。