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(中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,貴陽(yáng),550081)
達(dá)維水電站料源選擇
劉淑芳,孫楠,李志偉
(中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,貴陽(yáng),550081)
達(dá)維水電站工程區(qū)內(nèi)天然料貧乏,人工料源有三處,但各有利弊,本文針對(duì)三大人工骨料場(chǎng),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)條件,質(zhì)量分析、開采運(yùn)輸條件、征地費(fèi)用、加工方案及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià),最后推薦了距離壩址最遠(yuǎn)的火燒山料場(chǎng)為工程的主料源?;馃搅蠄?chǎng)同時(shí)也是上游巴拉電站的主料源,充分證明上下游梯級(jí)的資源共享、綜合開發(fā)也是節(jié)約工程投資的一種方式,對(duì)類似工程具有參考意義。
料源 選擇 加工 混凝土 達(dá)維水電站
達(dá)維水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州馬爾康縣境內(nèi)腳木足河上,系大渡河干流水電規(guī)劃“三庫(kù)22級(jí)”的第3級(jí)水電站,上接巴拉水電站,下游為卜寺溝水電站。壩址控制流域面積為17683km2,多年平均徑流量67.0億m3,壩址多年平均流量為207m3/s。
電站為Ⅱ等工程,工程規(guī)模為大(2)型。主要建筑物為2級(jí)建筑物,次要建筑物為3級(jí)建筑物。
電站采用壩式開發(fā),樞紐由碾壓混凝土重力壩、壩身溢流表孔和泄洪底孔、壩后廠前挑流式引水發(fā)電系統(tǒng)組成。正常蓄水位2686m,相應(yīng)庫(kù)容為1.766億m3,水庫(kù)具有日調(diào)節(jié)能力,最大壩高111.0m,電站裝機(jī)容量300MW,開發(fā)任務(wù)為發(fā)電。
達(dá)維水電站主體工程混凝土總量(碾壓+常態(tài))約87.15萬(wàn)m3,共需生產(chǎn)成品砂石骨料約191.73萬(wàn)t。料場(chǎng)設(shè)計(jì)需要量約97.7萬(wàn)m3,料場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)劃開采量約122.1萬(wàn)m3。
2.1 天然砂礫料
工程區(qū)地處高山峽谷,河道狹窄,天然砂礫料料源貧乏,僅在草登鄉(xiāng)、康山鄉(xiāng)、五都村三處有砂礫石料料源地,距壩址分別為13.2km、1.9km、19.1km,但儲(chǔ)量均較小且分散,質(zhì)量不好,故不考慮作為本工程料源。
2.2 工程開挖料
壩址區(qū)基巖主要為三疊系上統(tǒng)侏倭組(T3zh)地層,巖性為灰~深灰色中厚~厚層變質(zhì)砂巖與深灰至灰黑色薄層板巖,為互層結(jié)構(gòu),間夾極少量千枚巖及極薄層板巖,砂巖、板巖之比總體為1∶1~3∶2。開挖料為互層結(jié)構(gòu),不宜用于加工生產(chǎn)混凝土骨料。
2.3 人工料場(chǎng)
2.3.1 雅爾珠溝石料場(chǎng)
2.3.1.1 基本地質(zhì)條件
雅爾珠溝石料場(chǎng)位于雅爾珠溝右岸,距離雅爾珠溝口距離約4.5km。料場(chǎng)呈一條形的小山脊,其西側(cè)為雅爾珠沖溝,北東側(cè)發(fā)育一小沖溝。雅爾珠沖溝流向近SN向,水面高程2772m~2782m,沖溝寬20m左右,山頂高程3060m,相對(duì)高差達(dá)280m,西側(cè)自然坡度50°~70°。北東側(cè)小沖溝走向N64°W,溝谷切割深50m左右,沖溝地形坡度10°~20°,溝內(nèi)有水流,流量約為20L/s,小沖溝NE側(cè)地形坡度較陡,一般為40°~60°,SW側(cè)(料場(chǎng)區(qū))地形坡度一般為30°~40°左右。
料場(chǎng)區(qū)地層為三疊系中統(tǒng)雜谷腦組(T2z)灰~深灰色中厚~厚層變質(zhì)砂巖、板巖夾極少量千枚巖,為互層狀結(jié)構(gòu)。砂巖與板巖之比約為16∶9(砂巖占64%,板巖占36%),變質(zhì)砂巖多為中厚層~厚層狀,板巖多為薄層狀,少量為極薄層。料場(chǎng)區(qū)以山脊為界,其NE側(cè)殘坡積覆蓋層廣布,成份為砂質(zhì)粘土夾碎石,厚度一般3m~5m,基巖零星出露;山脊SW側(cè)基巖裸露,覆蓋層零星分布。邊坡區(qū)地層單斜,巖層產(chǎn)狀總體為N68°E,SE∠60°,中部發(fā)育小斷層f13,斷層產(chǎn)狀N80°W,NE∠66°,正斷層,斷距2m~3m,破碎帶20cm~30cm,為碎裂巖。
料場(chǎng)區(qū)弱風(fēng)化水平深度一般為20m~30m,下部稍淺。地下水主要為基巖裂隙水及第四系松散堆積層孔隙性潛水,區(qū)內(nèi)未見泉水出露,開采范圍內(nèi)局部位于地下水位之下。
2.3.1.2 質(zhì)量、儲(chǔ)量及開采運(yùn)輸條件評(píng)價(jià)
雅爾珠溝石料場(chǎng)無(wú)用層剝離厚度為5m~12m,下部開采按2800m高程計(jì),比溝水面高近10m~20m,根據(jù)以上開采條件,擬采料場(chǎng)區(qū)可采儲(chǔ)量約1087.32×104m3,考慮剔除極薄層的板巖及千枚巖,可采儲(chǔ)量約978.58×104m3,剝采比約為1∶4.74,儲(chǔ)量滿足設(shè)計(jì)用料要求。
表1 雅爾珠溝石料場(chǎng)化學(xué)成分分析成果
表2 雅爾珠溝石料場(chǎng)巖塊物理力學(xué)試驗(yàn)成果
料場(chǎng)變質(zhì)砂巖及板巖飽和抗壓強(qiáng)度均大于40MPa,軟化系數(shù)為0.63~0.84,重度為25.9kN/m3~26.5kN/m3,強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。砂板巖中SiO2含量均較高,具潛在堿活性危害可能,本階段取樣3組(2組變質(zhì)砂巖及1組板巖試件)進(jìn)行砂漿條帶法堿活性試驗(yàn),試驗(yàn)表明3組均為具有潛在危害性的活性骨料。料場(chǎng)巖體為互層狀結(jié)構(gòu),其中變質(zhì)砂巖為中厚層~厚層狀(64%),板巖為薄層狀?yuàn)A少量極薄層(36%)。料場(chǎng)夾有極薄層狀的板巖及千枚巖,易呈片狀,質(zhì)量不能滿足規(guī)范要求,應(yīng)剔除。
料場(chǎng)區(qū)現(xiàn)有簡(jiǎn)易公路與中壩址相連,交通比較便利。料場(chǎng)地形較陡,開采邊坡較高,頂部植被較發(fā)育,開采條件較差。后坡為橫向坡,穩(wěn)定性較好,下游側(cè)邊坡為順向坡,發(fā)育一沖溝,上游側(cè)為逆向坡,總體邊坡穩(wěn)定性較好。
2.3.2 火燒山石料場(chǎng)
2.3.2.1 基本地質(zhì)條件
火燒山石料場(chǎng)位于達(dá)維水電站庫(kù)尾日部吊橋上游6.7km右岸,距壩址直線距離約20km(公路距離約30km)。料場(chǎng)區(qū)臨河展布,河流流向近SN向,順河長(zhǎng)約700m,橫河寬約320m,上游為火燒山,切割深80m~100m。料場(chǎng)區(qū)山體雄厚,自然坡角一般40°~55°,下部稍緩,局部自然坡角20°~35°。
2.3.2.2 質(zhì)量、儲(chǔ)量及開采運(yùn)輸條件評(píng)價(jià)
料場(chǎng)無(wú)用層剝離厚度為5m,考慮料場(chǎng)區(qū)下部地形較緩,覆蓋層較多,下部開采高程按2800m計(jì),高出河床水面近40m,建議綜合開采坡度1∶0.5,上部開采高程3100m。根據(jù)以上開采條件,擬采料場(chǎng)區(qū)可采儲(chǔ)量約1248.71×104m3,剝采比約1∶131.8,儲(chǔ)量滿足設(shè)計(jì)用料要求。
花崗巖主要化學(xué)成分為SiO2(含量68.7%~72.8%)、R2O3(含量17.29%~20.51%)和Al2O3(含量13.93%~16.64%)。骨料堿度降低值Rc=54.29mmol/L~63.42mmol/L,二氧化硅濃度Sc=18.79mmol/L~23.47mmol/L,因Rc<70mmol/L,且Sc<35+Rc/2=62.15mmol/L~66.71mmol/L,因此骨料為非活性骨料?;◢弾r干密度為26.8kN/m3,飽和吸水率0.13%~0.27%,單軸飽和抗壓強(qiáng)度75.4MPa~89.3MPa,軟化系數(shù)0.83~0.90,凍融系數(shù)0.94~0.97,SO3含量0.15%,質(zhì)量滿足筑壩骨料的技術(shù)要求。
料場(chǎng)區(qū)距離本電站庫(kù)尾日部吊橋約6.7km,僅有人行小道(可結(jié)合巴接水電站進(jìn)場(chǎng)公路),日部吊橋有公路直通中壩址右岸,交通比較便利。料場(chǎng)地形上部較陡,下部較緩,開采邊坡較高,開采條件相對(duì)一般。邊坡巖體為塊狀,邊坡主要受裂隙及擠壓破碎帶等結(jié)構(gòu)面控制,總體邊坡穩(wěn)定性較好。
同時(shí),火燒山料場(chǎng)也為上游巴拉電站的人工石料場(chǎng)。
2.3.3 熱水塘溝石料場(chǎng)
2.3.3.1 基本地質(zhì)條件
熱水塘溝花崗巖體位于壩址左岸熱水塘沖溝上游,距溝口水平距離約8km。巖體出露面積約為0.64km2,呈一穹窿狀小巖株,分布高程3500m~4000m,長(zhǎng)約800m,寬約700m,花崗巖體沿沖溝展布,至溝谷兩側(cè)山坡由圍巖覆蓋其上,沖溝左側(cè)自然邊坡30°~40°,右側(cè)自然邊坡40°~60°,沖溝切割深300m~500m,底寬50m~100m,溝內(nèi)有常年性流水。
料場(chǎng)區(qū)沖溝兩側(cè)下部覆蓋層廣布,兩側(cè)為崩塌堆積塊碎石夾少量粘土,溝底為洪積塊碎石夾少量砂質(zhì)粘土,推測(cè)厚度20m左右。兩側(cè)上部基巖裸露,巖性為燕山晚期細(xì)至中粒二長(zhǎng)花崗巖組成,具細(xì)至中?;◢徑Y(jié)構(gòu),少量為二長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、變余花崗結(jié)構(gòu)。料場(chǎng)沖溝下游約1km處發(fā)育有多個(gè)溫泉,溫度高低不等,流量總計(jì)約2L/s~5L/s。
2.3.3.2 質(zhì)量、儲(chǔ)量及開采運(yùn)輸條件評(píng)價(jià)
熱水塘溝石料場(chǎng)下部開采高程按3600m,上部開采高程至3900m左右,擬開采面積按0.2km2考慮,初估可開采儲(chǔ)量大于1000×104m3,儲(chǔ)量滿足設(shè)計(jì)用料要求。
根據(jù)試驗(yàn)成果,花崗巖主要化學(xué)成分為SiO2,含量為72%左右,Al2O3含量在14%~15%之間?;◢弾r干密度為26.9kN/m3,單軸飽和抗壓強(qiáng)度88MPa,軟化系數(shù)0.85,質(zhì)量滿足筑壩骨料的技術(shù)要求。
料場(chǎng)區(qū)距離熱水塘沖溝溝口直線距離約8km,需修建公路。沖溝兩側(cè)地形坡度較陡,高差大,需新修公路約20km,施工難度較大。
工程區(qū)天然砂礫料資源欠缺,開挖料質(zhì)量又不能滿足工程需求,人工料發(fā)達(dá),因此,料源選擇重點(diǎn)是對(duì)三個(gè)人工骨料場(chǎng)進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析,詳細(xì)對(duì)比內(nèi)容見表3,綜合投資比較見表4。
表4 石料場(chǎng)綜合投資比較表 單位:萬(wàn)元
綜上,從各比選料場(chǎng)的地質(zhì)條件來(lái)講,雅爾珠溝石料場(chǎng)儲(chǔ)量豐富,但主要為砂板巖地層,具有潛在堿活性危害性,且其中夾有極薄層的板巖及千枚巖,極薄層板巖分布間距大小不一,一般多在20cm~100cm之間,分選難度較大,開采工藝復(fù)雜,剝采比也較大,質(zhì)量難以保證,同時(shí)料場(chǎng)區(qū)地形較陡,開挖高差大,垂直運(yùn)輸難度大;火燒山石料場(chǎng)及熱水塘溝石料場(chǎng)儲(chǔ)量、質(zhì)量滿足規(guī)范要求,質(zhì)量明顯優(yōu)于雅爾珠溝石料場(chǎng)。火燒山石料場(chǎng)因運(yùn)距較遠(yuǎn),運(yùn)輸強(qiáng)度大,需改擴(kuò)建梯級(jí)公路;熱水塘溝石料場(chǎng)需在熱水塘溝新修建約20km的公路,難度較大,且料場(chǎng)高程較高,開采條件很差。
結(jié)合投資對(duì)比,熱水塘溝石料場(chǎng)方案投資最大,較火燒山石料場(chǎng)方案高6624.28萬(wàn),開采條件最差,難度最大,不宜選擇;雅爾珠溝料場(chǎng)和火燒山料場(chǎng)的投資相差2148.44萬(wàn),雅爾珠溝料場(chǎng)略優(yōu),但由于雅爾珠溝料場(chǎng)無(wú)用夾層發(fā)育,開采剔除難度大,施工工藝復(fù)雜,質(zhì)量難以保證,因此,推薦火燒山石料場(chǎng)作為本工程的砂石骨料料源。
在水電工程中,料場(chǎng)作為工程所需混凝土料或者堆石料的糧倉(cāng),料場(chǎng)的質(zhì)量關(guān)系著工程的質(zhì)量,料場(chǎng)的選擇、規(guī)劃、開采、運(yùn)輸方式又關(guān)系著工程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo),因此,工程建設(shè)中,必須對(duì)工程區(qū)域內(nèi)各種、各個(gè)料源進(jìn)行質(zhì)量、儲(chǔ)量、經(jīng)濟(jì)等各方面的對(duì)比論證及綜合分析,在優(yōu)先保證質(zhì)量可靠的前提下,選出經(jīng)濟(jì)可行的料場(chǎng),才能在保證工程質(zhì)量的前提下,節(jié)約工程投資。
表3 料源對(duì)比分析
備注:1.針對(duì)雅爾珠溝料場(chǎng),砂石加工系統(tǒng)就近布置在雅爾珠溝內(nèi)的平緩臺(tái)地;2.針對(duì)火燒山料場(chǎng),砂石加工系統(tǒng)布置在巴拉電站廠區(qū)規(guī)劃的砂石加工系統(tǒng)位置(巴郎村臺(tái)地);3.針對(duì)熱水塘溝,砂石加工系統(tǒng)布置在熱水塘溝內(nèi)。
達(dá)維水電站最終推薦的火燒山料場(chǎng)距離壩址最遠(yuǎn),公路運(yùn)距約30km,火燒山料場(chǎng)同時(shí)也是上游巴拉電站的主料源,充分證明上下游梯級(jí)的資源共享、綜合開發(fā)也是節(jié)約工程投資的一種方式,對(duì)類似工程具有參考意義。
TV422∶TV73
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2095-1809(2017)05-0057-04
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