某水利工程砂礫石料場(chǎng)儲(chǔ)量和質(zhì)量勘查分析

崔江豫

（巴音郭楞蒙古自治州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，新疆 庫(kù)爾勒 841000）

1 工程概況

某水利樞紐工程壩型為砂礫石面板堆石壩，總庫(kù)容22.51 億m3，控制灌溉面積427.5 萬(wàn)畝，屬大（1）型Ⅰ等工程。據(jù)勘察，選取的C1～C4 四個(gè)砂礫料場(chǎng)均位于壩址至發(fā)電廠房區(qū)河漫灘及Ⅰ級(jí)階地上，為全新統(tǒng)沖積砂礫石層，洪水期大部分位于水下，見圖1。砂礫石料儲(chǔ)量豐富，質(zhì)量可以滿足壩殼料質(zhì)量要求，但用作混凝土骨料時(shí)，存在細(xì)骨料粒徑偏細(xì)、含泥量偏高、具有堿活性等缺陷，本文對(duì)主料場(chǎng)C3 砂礫石料場(chǎng)進(jìn)行儲(chǔ)量和質(zhì)量評(píng)價(jià)[1]。

2 砂礫石主料場(chǎng)C3

該料場(chǎng)為砂礫石主料場(chǎng)，位于壩址至水電站河床、河漫灘及Ⅰ級(jí)階地，距壩址1.5 km～7.8 km。料場(chǎng)沿葉爾羌河呈彎曲的條帶狀分布，地面高程1630 m～1665 m，長(zhǎng)7400 m，寬230 m～550 m，面積4.8 km2，巖性為第四系全新統(tǒng)沖積砂卵礫石。該料場(chǎng)大部分位于河漫灘，地下潛水位埋深淺，并受河水漲落影響，平枯水期地下水埋1 m～4 m，7、8 月份洪水期均位于水下。將該料場(chǎng)劃分為C3-1、C3-2、C3-3 三個(gè)料場(chǎng)，并采用探坑、鉆孔及試驗(yàn)手段按詳查精度對(duì)該料場(chǎng)儲(chǔ)量及質(zhì)量進(jìn)一步勘察。

2.1 勘探與取樣

料場(chǎng)勘察以地質(zhì)測(cè)繪、硐探及試驗(yàn)為主，按詳查精度布置順河向勘探縱剖面1 條，橫剖面41 條，鉆孔6 個(gè)，孔深10 m～13 m，孔距300 m～500 m，采用挖掘機(jī)開挖探坑78 個(gè)，坑深4 m～5 m，坑距200 m～400 m。采用四分法取樣50 組，進(jìn)行進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)載荷、鉆孔旁壓試驗(yàn)、密度及顆分試驗(yàn)、砂礫石主料廠物理力學(xué)試驗(yàn)、化學(xué)試驗(yàn)、鹽堿性試驗(yàn)等，并進(jìn)行室內(nèi)大型壓縮實(shí)驗(yàn)[2]。

2.2 儲(chǔ)量

（1）C3-1 砂礫石料場(chǎng)

該料場(chǎng)長(zhǎng)2000 m，寬300 m～800 m，面積1.3 km2，共布置探坑22 個(gè)，地質(zhì)剖面縱4 條，橫10 條，間距100 m～200 m。據(jù)探坑揭露，平枯水期水上有用層厚度1.5 m，水上有用層儲(chǔ)量195 萬(wàn)m3，據(jù)鉆孔揭露，該料場(chǎng)膠結(jié)層埋深在6 m 以下，可水下擴(kuò)大開采，若按水下開采4.5 m 計(jì)，C3-1 砂礫石料場(chǎng)有用層總儲(chǔ)量為585 萬(wàn)m3。

（2）C3-2 砂礫石料場(chǎng)

該料場(chǎng)長(zhǎng)5610 m，寬400 m～800 m，面積3.0 km2，共布置探坑44 個(gè)，地質(zhì)剖面縱5 條，橫24 條，間距100 m～200 m，共取樣試驗(yàn)29 組。據(jù)探坑揭露，平枯水期水上有用層厚度1.5 m，水上有用層儲(chǔ)量360 萬(wàn)m3；水下按開采4.5 m 計(jì)，C3-2 砂礫石料場(chǎng)有用層總儲(chǔ)量為1080 萬(wàn)m3。

（3）C3-3 砂礫石料場(chǎng)

該料場(chǎng)長(zhǎng)1400 m，寬200 m～400 m，面積0.5 km2，共布置探坑12 個(gè)，地質(zhì)剖面縱3 條，橫7 條，間距100 m～200 m，共取樣試驗(yàn)6 組。據(jù)探坑揭露，平枯水期水上有用層厚度1.5 m，水上有用層儲(chǔ)量75 萬(wàn)m3；水下按開采4.5 m 計(jì)，C3-3 砂礫石料場(chǎng)有用層總儲(chǔ)量為225 萬(wàn)m3。

三塊料場(chǎng)水上、水下有用層合計(jì)總儲(chǔ)量為2520 萬(wàn)m3。

2.3 質(zhì)量

據(jù)試驗(yàn)成果，料場(chǎng)粒徑組成為：卵石占9%～13%，礫石含量約占65%，砂占17.5%，不均勻系數(shù)Cu 為208.3，曲率系數(shù)為4.8，屬不良級(jí)配。由試驗(yàn)指標(biāo)與質(zhì)量技術(shù)要求對(duì)比，混凝土粗骨料除軟弱顆粒含量（平均6.65%）略超標(biāo)外，其余指標(biāo)可滿足技術(shù)要求；混凝土細(xì)骨料含泥量嚴(yán)重超標(biāo)，需沖洗，細(xì)度模數(shù)及平均粒徑均偏小。據(jù)堿活性試驗(yàn)成果，該料場(chǎng)骨料具堿活性反映，摻不小于20%粉煤灰后能有效抑制堿—骨料反應(yīng)，以保證混凝土工程的安全性。用作壩殼填筑料，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足技術(shù)要求[3]，部分試驗(yàn)結(jié)果見表1～表4。

表1 水利樞紐C3-1 砂礫石料場(chǎng)鉆孔顆分試驗(yàn)成果表

表2 水利樞紐工程C3-1 砂礫料場(chǎng)砼粗骨料物理化學(xué)性試驗(yàn)成果表

表3 水利樞紐工程C3 砂礫料場(chǎng)砼細(xì)骨料礦物成分鑒定成果表

表4 水利樞紐工程各砂礫石料場(chǎng)砼細(xì)骨料試驗(yàn)指標(biāo)與質(zhì)量技術(shù)要求對(duì)比表

據(jù)C3 料場(chǎng)細(xì)骨料礦物成份鑒定成果，細(xì)骨料單礦物以斜長(zhǎng)石為主，石英、黑云母（綠泥石化）、石榴石、磁鐵礦和普通角閃石少量；巖屑以沉積巖、灰?guī)r為主，其次為火山巖、變質(zhì)巖等。據(jù)料場(chǎng)大型壓縮試驗(yàn)成果[3]，料場(chǎng)砂礫石在1.2 MPa～1.6 MPa 壓力下的孔隙比為e=0.1601～0.1843，壓縮模量Es=219.62 MPa～536.67 MPa。

圖1 C3 砂礫石料場(chǎng)室內(nèi)大型壓縮e-p 關(guān)系曲線

表5 C3 砂礫石料場(chǎng)室內(nèi)大型壓縮試驗(yàn)成果匯總表

續(xù)表5

2.4 評(píng)價(jià)

用作壩殼填筑料各項(xiàng)指標(biāo)滿足質(zhì)量指標(biāo)；用作混凝土粗骨料缺少5 mm～20 mm 的小石，細(xì)骨料含泥量高，需水洗，平均粒徑和細(xì)度模數(shù)偏小，缺少中粗砂，其它指標(biāo)可滿足質(zhì)量指標(biāo)。料場(chǎng)場(chǎng)地開闊，便于機(jī)械化開采，場(chǎng)區(qū)無(wú)民居和耕地分布，有簡(jiǎn)易公路與壩址相連，交通方便。汛期地下水位上升，大部分為水下開采。

3 結(jié)論及建議

工程區(qū)所選砂礫石料場(chǎng)主要位于河床及低階地，用作壩殼填筑料各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求，用作砼骨料，除細(xì)骨料粒徑偏小，含泥量偏高，存在堿活性問題外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，從工程的安全性和耐久性考慮，應(yīng)嚴(yán)格控制水泥堿含量不大于0.60%，或在混凝土中摻不小于20%粉煤灰后能有效抑制堿—骨料反應(yīng)，以保證混凝土工程的安全性。此外，由于砂礫料場(chǎng)大部分處于河床內(nèi)，開采時(shí)受地下水位及洪水的影響。