布古斯工程料場(chǎng)勘探結(jié)果的應(yīng)用分析

徐道鈺

中國(guó)水利水電第十六工程局有限公司（350001）

布古斯工程料場(chǎng)勘探結(jié)果的應(yīng)用分析

徐道鈺

中國(guó)水利水電第十六工程局有限公司（350001）

布古斯水壩是一座黏土心墻壩，使用黏土、沖積料、拋石料作為大壩的填筑材料，因而常需進(jìn)行料場(chǎng)勘察。為了給布古斯水壩的施工提供科學(xué)依據(jù)，料場(chǎng)勘探需要從料場(chǎng)分布、布置等方面進(jìn)行分析，以便提出相應(yīng)的勘探比較與選擇。

黏土心墻壩；勘探料場(chǎng)；質(zhì)量

1 工程概況

布古斯水壩位于阿爾及利亞烏埃往布古地區(qū)。在塔爾夫省以東20 km處。水壩高度71.30 m，壩頂長(zhǎng)635.61 m。正常水位139 m，蓄水量6.6億m3。工程以供水為主，兼為下游的默格斯那水壩補(bǔ)充水量。工程從2005年1月25日開(kāi)工，2010年4月31日完工，由中國(guó)水利水電工程16局承建。合同造價(jià)5 922萬(wàn)美元。布古斯水壩是一座黏土心墻壩。心墻黏土需48.63萬(wàn)m3，壩殼沖積料填筑需255.68萬(wàn)m3，拋石需13.5萬(wàn)m3，反濾層、排水溝、過(guò)渡段需反濾料64.48萬(wàn)m3。水壩設(shè)一條長(zhǎng)303.75 m的導(dǎo)流洞、一座取水塔、一條長(zhǎng)200 m的溢洪道，混凝土量12萬(wàn)m3。

2 料場(chǎng)分布和勘探點(diǎn)布置

2.1 MJD料場(chǎng)勘探

在地形圖上布置50 m×50 m的方格網(wǎng)，按地形的情況布置了62個(gè)勘探點(diǎn)。采用反鏟挖27個(gè)探坑,開(kāi)挖深度為能揭示到下部的原狀基巖（泥灰?guī)r）。人工開(kāi)挖35個(gè)勘探點(diǎn)，采用洛陽(yáng)鏟和人工開(kāi)挖探井的方式。由于下部的卵石較大，人工開(kāi)挖與洛陽(yáng)鏟的勘探深度和使用有限，重點(diǎn)對(duì)上部黏土料進(jìn)行勘探，勘探面積46.9萬(wàn)m2，分階地和山坡兩個(gè)區(qū)域。

2.2 G3料場(chǎng)勘探

在地形圖上按50 m×50 m布置方格網(wǎng)，布置了122個(gè)勘探點(diǎn)。采用反鏟挖10個(gè)探坑，開(kāi)挖深度為能揭示到下部的泥灰?guī)r。人工挖112個(gè)勘探點(diǎn)。人工勘探點(diǎn)采用洛陽(yáng)鏟和人工挖探井的方式，重點(diǎn)對(duì)上部黏土料進(jìn)行勘探?？碧矫娣e為95.1萬(wàn)m2，分右岸階地、左岸階地、河床三個(gè)區(qū)域。

2.3 G2料場(chǎng)勘探

G2料場(chǎng)是一個(gè)比河床較高的山坡,基本無(wú)覆蓋黏土，沖積料厚度較厚，從設(shè)計(jì)勘探資料看厚度在15～55 m，主要做為大壩沖積料的補(bǔ)充，勘探共開(kāi)挖23個(gè)探坑，采用反鏟挖掘機(jī)完成。

3 勘探與試驗(yàn)結(jié)果

3.1 勘探方式

由于工程剛開(kāi)始，施工機(jī)械設(shè)備有限，料場(chǎng)勘探又迫在眉睫,勘探方式先采用人工挖探井的方式，勘探?jīng)_積料的構(gòu)成。配合洛陽(yáng)鏟，加密勘探點(diǎn)，勘探上部黏土。探井規(guī)格：上部1.2 m×1.5 m，下部為1.2 m×1.0 m。在確定的井探點(diǎn)位上，把井探點(diǎn)中挖出的不同土質(zhì)，分開(kāi)堆放。井深3 m設(shè)一個(gè)平臺(tái)，開(kāi)挖深度以盡量接近泥灰?guī)r層、保證安全為度。

3.2 各料場(chǎng)的地質(zhì)組成

MZD料場(chǎng)的地質(zhì)是由第一層腐殖土0.3～1.0 m，第二層黏土2.5～4 m,第三層沖積料5～7.3 m，第四層由泥灰?guī)r組成。地下水位較低,平均為-6.2 m。

G3料場(chǎng)右岸階地的地質(zhì)是由第一層腐殖土0.2～2.1 m，第二層黏土0.7～3.5 m，第三層沖積料3.5～5.7 m，第四層由泥灰?guī)r組成。地下水位平均為-4.4 m。左岸階地的地質(zhì)是由第一層腐殖土0.5～1.2 m，第二層黏土0.9～4.2 m,第三層沖積料2.5～5.6 m，第四層由泥灰?guī)r組成。地下水位平均為-3.4 m。河床的地質(zhì)是由第一層沖積料3～4.8 m，第二層泥灰?guī)r組成。地下水位平均為-1.2 m。

G2料場(chǎng)的地質(zhì)是由第一層腐殖土0.3～1.0 m，第二層沖積料15～55 m，第三層由泥灰?guī)r組成。未見(jiàn)地下水位。

3.3 試驗(yàn)成果

MZD料場(chǎng)黏土顆粒級(jí)配較細(xì)，黏粒與膠粒含量均較高，塑性好，滲透系數(shù)小，具有一定的黏結(jié)力，但摩擦角較小，土料具有中等壓縮性和低膨脹性。從防滲方面評(píng)價(jià)，黏土是大壩十分理想的防滲體材料。合同文件大壩技術(shù)條款的規(guī)定：6.62＜IP＜23.5，23.5＜WL＜43.5。在山坡區(qū)域大部分黏土液限、塑性指數(shù)超過(guò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求,為高塑性黏土，平均的液限與塑性指數(shù)大多超過(guò)合同文件規(guī)定。黏土的天然密度為1.65 g/cm3，平均干密度為1.68 g/cm3。沖積料主要分布在河床階地部位，地下水位較低，易于開(kāi)采。粒徑大于400 mm的超徑料為26.86%，下部沖積料的含水量大，呈糊狀、團(tuán)狀，施工中須作好降水的措施。

G3料場(chǎng)左右岸階地黏土為洪積層，以低液限黏土為主，部分為含砂低液限黏土。黏土為砂巖與頁(yè)巖的風(fēng)化物，主要呈黃色、黃灰色，部分含鐵質(zhì)呈紅褐色，主要礦物成分為SiO2，SiO2以小于2 mm顆粒為主。黏土顆粒較細(xì)，黏粒與膠粒含量較高，塑性較好，土質(zhì)較為均勻，是十分理想的壩體防滲材料。

G3料場(chǎng)沖積料埋藏在黏土下，由礫石、卵石、塊石、砂巖、頁(yè)巖的風(fēng)化黏粒組成，左岸均處于穩(wěn)定地下水位以下,右岸部分處于穩(wěn)定地下水位以下，沖積料級(jí)配連續(xù),粒徑400～37.5 mm顆粒含量占57.2%，粒徑37.5～10 mm顆粒含量占19.6%,粒徑10～2 mm顆粒含量占9.1%，粒徑2～0.075 mm顆粒含量占17.4%，粒徑小于0.075 mm顆粒含量占6.1%,沖積料D50大于10 mm，滿足合同文件大壩技術(shù)條款對(duì)沖積料的要求，可作為壩殼料使用。

3.4 各料場(chǎng)的儲(chǔ)量

MZD料場(chǎng)沖積料有用儲(chǔ)量76.4萬(wàn)m3,可用填筑量為55.8萬(wàn)m3,其中山坡區(qū)域儲(chǔ)量?jī)H2.05萬(wàn)m3，而且上部覆蓋厚達(dá)4.73 m的高塑性黏土，沖積料不具備開(kāi)采價(jià)值。階地區(qū)域儲(chǔ)量61.48萬(wàn)m3，但開(kāi)采下部的沖積料，必須剝離上部的多余覆蓋黏土層。

G3料場(chǎng)黏土儲(chǔ)量為100.1萬(wàn)m3，為設(shè)計(jì)量的2.09倍，滿足工程對(duì)黏土需求量2～2.5倍的一般要求。沖積料儲(chǔ)量為295.8萬(wàn)m3，扣除19.67%的超徑料，可用沖積料為237.8萬(wàn)m3，約為需求沖積料的1倍，扣除與黏土接觸的過(guò)渡層細(xì)料以及開(kāi)采時(shí)底部保留的厚度，勘探儲(chǔ)量不能滿足工程需求量1.5～2倍的要求。沖積料均埋藏在黏土層下部，要開(kāi)采沖積料，必須剝除上部無(wú)用層和超過(guò)大壩黏土需求量的多余黏土。

G2的沖積料可采儲(chǔ)量為195.7萬(wàn)m3，料源充足，無(wú)地下水。沖積料中超粒徑石料含量較少，基本無(wú)覆蓋黏土，剝離層少，不受雨季含水量影響，但運(yùn)距較遠(yuǎn)，開(kāi)采時(shí)要進(jìn)行道路修建，在運(yùn)輸費(fèi)用上要綜合考慮。在阿爾及利亞的旱季施工，氣候炎熱干燥，水分蒸發(fā)快，要保證沖積料的碾壓含水量，需要采取相應(yīng)的補(bǔ)水措施。

4 勘探分析比較與選擇

MZD料場(chǎng)黏土與沖積料的比例為1∶1.86，大壩實(shí)際黏土與沖積料的需求比例為1∶5.02，存在不平衡開(kāi)采的問(wèn)題,開(kāi)采沖積料不僅需要?jiǎng)兂采w層，還必須剝除沖積料上層超過(guò)大壩同期需求黏土量的黏土料。

G3料場(chǎng)地勢(shì)平坦,排水對(duì)料場(chǎng)開(kāi)采有一定的影響。G3右岸階地地下水位略低，首先考慮開(kāi)采。開(kāi)采方式為：根據(jù)地形情況設(shè)置排水溝，降低地下水位→清除覆蓋層→開(kāi)采、儲(chǔ)備黏土料（或挖除多余的黏土料）→清除沖積料與黏土層交接處較細(xì)的無(wú)用料→沖積料含水量調(diào)整、備料→沖積料開(kāi)采、運(yùn)輸、填筑。

根據(jù)G3料場(chǎng)的勘探結(jié)果，G3料場(chǎng)存在黏土料與沖積料開(kāi)采不平衡的問(wèn)題,開(kāi)采G3的沖積料需要?jiǎng)兂龥_積料上多余的黏土層。對(duì)開(kāi)采黏土料范圍內(nèi)的沖積料進(jìn)行開(kāi)采，能有效控制開(kāi)采成本。開(kāi)采沖積料而對(duì)富余黏土覆蓋層進(jìn)行處理，將導(dǎo)致剝采比（無(wú)用料與有用料的比值）增大，占用大量的機(jī)械設(shè)備，成本較高，同時(shí)也增加了今后還耕的工程量。

河床內(nèi)有41.6萬(wàn)m3砂礫料可作為生產(chǎn)混凝土用料和反濾料F1、F2、F3使用。在沖積料中約占有19.67%的超粒徑石料，這些超粒徑石料，一部分用于上下游拋石料13.5萬(wàn)m3，尚有45.9萬(wàn)m3的超粒徑石料可用于生產(chǎn)各種反濾料。根據(jù)壩體工程設(shè)計(jì)用量，反濾料需要62.6萬(wàn)m3，勘探儲(chǔ)量不能滿足工程需求量的1.5～2倍要求。

G2料場(chǎng)距壩址6 km,沿途有村莊，在開(kāi)采G2時(shí)要進(jìn)行道路修建和維護(hù)，要保證塵土不對(duì)村莊的污染，還要與當(dāng)?shù)貐f(xié)調(diào)，這些都是需要考慮的。

5 結(jié)論與建議

通過(guò)料場(chǎng)勘探，對(duì)各料場(chǎng)的料源儲(chǔ)量、分布、質(zhì)量有了宏觀的了解，MZD、G3料場(chǎng)儲(chǔ)量大,運(yùn)距近,有利于大壩高強(qiáng)度填筑。影響本工程的問(wèn)題有兩個(gè)：第一，河床砂不能作為混凝土的生產(chǎn)用砂，砂石料生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)模和適用機(jī)型須作重大調(diào)整；第二，反濾料的料源不足，只靠超粒徑石料供應(yīng)，生產(chǎn)時(shí)料源供應(yīng)將在時(shí)間上受限，不能形成大規(guī)模的連續(xù)生產(chǎn)，勢(shì)必影響工期。重新尋找反濾料料源是迫在眉睫需要解決的問(wèn)題。

[1]SL 251—2000,水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程[S].

[2]陸士平,耿宏斌.水利工程土料場(chǎng)勘察存在的問(wèn)題與對(duì)策[J].治淮,2008(8)：24-25.