紅巖水庫水源樞紐工程料場選擇與開采設(shè)計

【摘要】紅巖水庫工程推薦壩型為面板堆石壩，屬當(dāng)?shù)夭牧蠅?，大壩填筑所需堆石料、過渡料以及墊層料數(shù)量較大，料場的選擇對大壩的填筑施工有較大影響。本工程通過對水源樞紐的兩個石料場進(jìn)行了儲量、質(zhì)量以及開采運(yùn)輸條件綜合對比分析。最終選擇運(yùn)距稍遠(yuǎn)，但開采運(yùn)輸條件較好的2號石料場，對大壩的填筑施工起到了有效的控制作用。

【關(guān)鍵詞】面板堆石壩；料場儲量；料場質(zhì)量；料場開采；料場運(yùn)輸

1、工程概況

紅巖水庫工程以城市供水和灌溉為主，兼顧發(fā)電功能。工程由水源樞紐工程、供水管線工程、灌區(qū)工程組成。水源樞紐位于貴陽市花溪區(qū)青巖鎮(zhèn)馬鈴鄉(xiāng)紅巖村境內(nèi)的馬林河上，距貴陽市花溪區(qū)馬鈴鄉(xiāng)5km，距花溪區(qū)31km，距貴陽市城區(qū)50km。推薦壩型為面板堆石壩，壩頂高程1072.6m，最大壩高52.6m，壩頂凈寬度6m，壩頂長150.78m；溢洪道布置于左岸，為岸邊開敞式設(shè)閘溢流，溢洪布置為3（孔）×6m（寬）；供水和發(fā)電系統(tǒng)均布置于左岸，采用有壓取水洞取水； 放空洞初步布置在大壩右岸山體內(nèi)，采用施工導(dǎo)流洞改造成水庫永久放空隧洞。

2、工程需要量及料場儲量計算

2.1 混凝土砂石骨料需要量計算

根據(jù)樞紐建筑物設(shè)計資料，壩區(qū)所需混凝土量為3.65萬m3。本工程混凝土骨料料源不考慮利用開挖料，均需從料場開采，通過分析骨料料場規(guī)劃開采量詳見表2.1。

2.2 填筑料計算

根據(jù)樞紐建筑物設(shè)計資料，大壩填筑石料（堆石料、過渡料、塊石料）為28.01萬m3，墊層料為1.91萬m3。壩址河段分布地層巖性主要為二迭系上統(tǒng)吳家坪組（P2w）的含燧石結(jié)核灰?guī)r及碳質(zhì)、粉砂質(zhì)泥巖。根據(jù)樞紐區(qū)開挖料分析，由于其結(jié)構(gòu)面及裂隙較發(fā)育，軟弱夾層較多，利用的條件較差，因此不考慮利用，所需石料全部從料場開采。壩體所需填筑料及料場規(guī)劃開采量計算詳見表2.2。

2.3 需要儲量計算

根據(jù)上述計算，壩區(qū)砂石骨料總開采量為5.11萬m3，填筑料總開采量為30.62萬m3，合計為35.73萬m3。

3、料場勘查情況

根據(jù)野外地質(zhì)勘察資料，由于工程區(qū)無天然砂料，需采用人工機(jī)制砂。壩址上游庫區(qū)革約村兩岸，分布有大量石炭系及二迭系茅口組的中厚層塊狀灰?guī)r。巖石較為堅硬，品質(zhì)較好?？勺鳛樯啊⑹狭显?。料場分布范圍廣，儲量豐富，易于開采，運(yùn)輸近便，是較為理想的天然建材場地。本工程水源區(qū)有兩個石料場可以比選，分別為壩址上游庫區(qū)革約村左岸的1號石料場和位于上壩址上游右岸約2.2km的貴陽大坡附近的2號石料場。

1號石料場：位于壩址上游左岸，距壩址0.8～1.0km，料場分布高程1100～1180m，場地地形坡度15～20°，料場基巖裸露。分布地層巖性為P2m中厚層塊狀灰?guī)r，巖層傾角一般20°左右，巖石較為堅硬、質(zhì)純，品質(zhì)較好。據(jù)調(diào)查，強(qiáng)風(fēng)化深度2～3m，溶蝕裂隙較為發(fā)育。少量次生紅粘土零星分布于強(qiáng)風(fēng)化帶巖體溶溝、溶槽中，剝離層厚度小，一般3～4m。地下水埋藏深，易于開采。料場分布面積約10.1萬m2，剝采比約為1：5，可開采儲量約212.7萬m3。料場至壩址區(qū)無公路相通，需新建長約1.2km的運(yùn)輸公路。

2號石料場：位于水庫區(qū)革約村右岸，距壩址區(qū)約2.2km，有簡易公路通往壩址區(qū)。料場分布高程1080～1180m。場地自然地形坡度29～38°，料場基巖裸露。分布地層巖性為P2m中厚層塊狀灰?guī)r，巖層傾角一般32°左右，巖石較為堅硬、質(zhì)純，品質(zhì)較好。據(jù)調(diào)查，強(qiáng)風(fēng)化深度1～2m，溶蝕裂隙較為發(fā)育。少量次生紅粘土零星分布于強(qiáng)風(fēng)化帶巖體溶溝、溶槽中，剝離層厚度小，一般2～3m。地下水埋藏深，易于開采。料場分布面積約8.6萬m2，剝采比約為1：6，可開采儲量約179.2萬m3。

4、料場選擇

4.1 儲量和質(zhì)量分析

1號和2號料場均為石炭系及二迭系茅口組的中厚層塊狀灰?guī)r，其天然容重為2.68t/ m3，砂石需要量折算為自然方為5.11萬m3；填筑料（壓實方）折算為自然方為30.62萬m3，料場總需開采量為35.735萬m3。

1、2號石料場可采儲量分別為212.7萬m3和179.2 m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計用量，儲量均滿足設(shè)計要求；1、2號石料場巖性均為P2m中厚層塊狀灰?guī)r，巖石較為堅硬、質(zhì)純，品質(zhì)較好，質(zhì)量均能滿足設(shè)計要求。

4.2 開采運(yùn)輸條件分析

從開采條件看，1、2號石料場地形坡度均較緩，施工公路布置條件均較為方便。且開采的高差均不大，不存在高邊坡問題。但1號石料場為順向坡開采，容易出現(xiàn)切腳開挖，需考慮邊坡支護(hù)；2號石料場為逆向坡開采，邊坡整體穩(wěn)定性較好。由于1號石料場位于革約村附近，距革約村距離約150～200m左右，若在此開采石料，將影響革約村大約有50戶210人，由此造成的移民安置費(fèi)增加約0.45億元。2號石料場周圍主要為荒地和部分耕地，無集中居名點(diǎn)。

從運(yùn)輸條件看，1號石料場至左壩肩約1.2km，需穿過左壩肩繞線至左岸下游，再修建分層公路完成大壩填筑石料的運(yùn)輸，其綜合運(yùn)輸距離約為2.8km。同時由于溢洪道位于左岸，將對溢洪道的開挖和混凝土澆筑均造成較大施工干擾。2號石料場到右岸壩腳運(yùn)距約2.2km，通過分層公路上壩后的綜合運(yùn)距約3.5km。

4.3 料場選擇

從儲量和質(zhì)量分析可知，1、2號石料場的儲量、質(zhì)量均滿足設(shè)計要求，不存在比選的制約因素。從開采運(yùn)輸條件分析可知，1號石料場雖然距大壩較近，但由于存在開采對附近的村寨影響較大，與溢洪道的施工干擾較大等主要因素，所以最終選擇2號石料場作為本工程的推薦料場。

4.4 料場開采規(guī)劃

根據(jù)料場地形地質(zhì)情況，料場開采高程為為1090～1155m，覆蓋層開挖邊坡為1：1，巖體開挖邊坡為1：0.3，待形成臺階后分別在1000m、1110m、1120m、1130m、1140m設(shè)置2m寬的馬道。

料場開采采用自上而下的水平分層開采法，即用常規(guī)鉆爆法揭頂、削幫形成掌子面后，采用微差擠壓爆破進(jìn)行梯段開采，梯段高度控制在8～10m以內(nèi)。開采采用YQ-100型潛孔鉆配YT-25手風(fēng)鉆鉆孔，TY200推土機(jī)集料，3 m3挖掘機(jī)裝20t自卸汽車運(yùn)輸上壩。

5、小結(jié)：

在紅巖水庫工程水源樞紐工程的料場選擇與開采設(shè)計中，通過對樞紐區(qū)料源進(jìn)行儲量與質(zhì)量、開采運(yùn)輸條件進(jìn)行綜合分析比較，最終選擇運(yùn)距較遠(yuǎn)，但開采條件較好，不會對周圍村寨產(chǎn)生影響，同時上壩運(yùn)輸較為順暢的2號石料場，并對選定料場進(jìn)行了相應(yīng)的開采規(guī)劃設(shè)計。在保證料場儲量和質(zhì)量的前提下最大限度的節(jié)省了料場的開采運(yùn)輸成本，有效的控制了料場開采運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用。