三河口水利樞紐混凝土骨料料場選擇

武小龍，王云濤，燕軍樂

(1.陜西省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710001；2.陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司，陜西 西安 710024)

1 工程概況

三河口水利樞紐主要由大壩、壩身泄洪放空系統(tǒng)、壩后供水系統(tǒng)、生態(tài)基流放水管等組成。三河口樞紐大壩為1級，其他主要建筑物為2級。碾壓混凝土拱壩體型采用拋物線雙曲拱壩，拱壩壩頂高程為646.00 m，壩底高程504.50 m，最大壩高141.50 m，壩頂寬9.0 m，壩底厚37.0 m。泄洪建筑物由壩身泄洪表孔、泄洪底孔及下游消能防沖建筑物等組成。供水系統(tǒng)由進(jìn)水口、壓力管道、尾水系統(tǒng)及連接洞等四部分組成。廠房主要包括：主廠房、副廠房、主變室GIS樓、減壓調(diào)流閥室、檢修間等。

三河口水利樞紐混凝土用量145萬m3，共需成品骨料319萬t，其中粗骨料209萬t，細(xì)骨料110萬t。

2 三河口水利樞紐料場概況

2.1 天然砂礫料場

Ⅰ1號料場位于壩址上游八子臺村附近的蒲河河漫灘上，距壩址約3.5 km，為全新統(tǒng)沖、洪積堆積(Q42al+pl)，灘面高程為552.0 m～535.0 m，河谷相對較為寬闊，砂礫石厚度大于4.0 m，表部漂石含量較大。有用層儲量為200.35萬m3、無用層儲量8.27萬m3。

Ⅰ2號料場位于壩址上游十畝地村下游400 m處到三河口村附近的椒溪河河漫灘上，距離壩址4.0 km～11.0 km左右，為全新統(tǒng)沖、洪積堆積(Q42al+pl)，河谷較為狹窄，砂礫石厚度普遍大于4.0 m。料場灘面高程為591.7 m～537.5 m。有用層儲量為263.06萬m3、無用層儲量0.305萬m3。

Ⅰ3號料場選位于壩址上游椒溪河與蒲河交匯地帶(三河口村附近)的河漫灘，距離壩區(qū)1.50 km左右，為全新統(tǒng)沖、洪積堆積(Q42al+pl)，此處河谷相對較為寬闊，水下厚度大于4 m。料場灘面高程為538.0 m～531.0 m。有用層儲量為72.26萬m3。

Ⅰ4號料場位于壩址下游艾心村附近的子午河河漫灘上，距離壩址約10.0 km～11.0 km左右，料場灘面高程為502.0 m～485.0 m。有用層儲量為204.29萬m3、無用層儲量1.785萬m3。

Ⅰ5號料場位于壩址下游兩河鎮(zhèn)附近的子午河河漫灘上，距離壩址約13.0 km～15.0 km左右，料場灘面高程為478.0 m～463.0 m。有用層儲量為156.14萬m3、無用層儲量9.243萬m3。

各料場(圖1)總的特點(diǎn)是，枯水期料場地下水位以上厚度一般0.5 m～4.5 m，水下厚度一般大于4.0 m～5.0 m，汛期料場大部分被洪水淹沒。各料場河谷狹窄，受河流分割，單塊面積小，位置較分散。各料場均有公路相連，運(yùn)輸條件較好。各料場主要為水下開采，且壩上游料場受圍堰截流影響，應(yīng)預(yù)采堆放。料場篩分砂料含泥量和孔隙率偏大、堆積密度偏小，其它各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合現(xiàn)行規(guī)范[1]對砼細(xì)骨料的質(zhì)量要求，篩分砂作為砼細(xì)骨料使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行洗泥。料場篩分礫石孔隙率及含泥量偏大、粒度模式偏大，其余各項(xiàng)技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)基本符合現(xiàn)行規(guī)范[1]對砼粗骨料的質(zhì)量要求。

圖1 料場分布圖

2.2 人工料場

兩個(gè)人工料場分別為二郞砭Ⅱ1號人工骨料場、柳木溝Ⅱ2號人工骨料場。

二郞砭Ⅱ1號人工骨料場：位于壩址下游左岸的雞公寨山梁上，距壩址直線距離約2.0 km左右。該料場分布高程950 m～1220 m左右，高于河床430 m～730 m，屬基巖斜坡，山體地形較陡，露巖性為奧陶系～志留系斑鳩關(guān)組((O-S)b)硅質(zhì)板巖及石英巖。

柳木溝Ⅱ2號人工骨料場：位于壩址上游黃泥包附近的左岸山梁上，距壩址約9.0 km，分布高程580.0 m～800.0 m，地形較陡，山體高度大于200 m，料場基巖裸露，山體雄厚，料場儲量較大。出露巖性為印支期混合花崗巖(γ51)，以石英、斜長石為主，內(nèi)含有肉紅色的鉀長石斑晶及黑云母等暗色礦物，夾有薄層條帶狀石英巖脈，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，致密堅(jiān)硬；料場局部夾有少量變質(zhì)砂巖，硬度較大，單層厚度0.4 m～0.8 m，巖性變化較大。

2.3 骨料的堿活性研究

(1)天然砂石料堿活性試驗(yàn)

天然砂石料骨料堿活性試驗(yàn)采用堿-硅酸反應(yīng)的快速法。壩址上游Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3天然砂礫石砂漿試件14 d膨脹率均小于0.1%，為不具有潛在危害反應(yīng)的非堿活性骨料；壩址下游Ⅰ4、Ⅰ5砂礫石14 d膨脹率稍大于0.1%，為弱堿活性骨料。

(2)人工骨料堿活性試驗(yàn)

人工骨料堿活性試驗(yàn)采用砂漿棒快速法，二郎砭料場人工骨料砂漿試件14 d膨脹率均大于0.2%，為具有潛在堿—硅酸反應(yīng)的活性骨料。柳木溝料場人工骨料砂漿試件14d膨脹率均小于0.1%，為非活性骨料。測試結(jié)果見表1。

表1 人工骨料堿活性膨脹率試驗(yàn)測試成果表

(3)堿活性應(yīng)對措施

要滿足抑制要求，二郎砭人工骨料需要摻入25%的粉煤灰，對天然骨料，摻入20%粉煤灰。

3 料場選擇

3.1 天然砂礫料比選

砂石料源選擇以料場至樞紐距離較近，天然級配接近工程所需骨料的級配且滿足設(shè)計(jì)用量為基本原則。由于Ⅰ4號料場及Ⅰ5號料場具有堿活性，Ⅰ2料場運(yùn)距較遠(yuǎn)，考慮利用Ⅰ1、Ⅰ3號料場作為推薦的天然砂礫料場。

3.2 人工骨料比選

柳木溝人工骨料料場優(yōu)點(diǎn)：儲量豐富，可滿足要求，料場場地開闊，開采條件較好，巖性較單一，巖脈相對較少，不存在堿活性。缺點(diǎn)：距壩址9.0 km，運(yùn)距較遠(yuǎn)；位于壩址上游，汛期時(shí)對交通運(yùn)輸有一定影響，需堆存部分骨料；需改建1.5 km道路，新建0.2 km道路，新建2座臨時(shí)橋。

二郎砭人工骨料料場優(yōu)點(diǎn)：儲量豐富，可滿足要求；位于壩址下游，運(yùn)距較近；巖性較單一，巖脈相對較少，無用層剝離量較小。缺點(diǎn)：存在堿活性；料場分布高程過高，運(yùn)輸較差。砂石加工廠距生活辦公區(qū)較近，噪音影響較大。需新建3.15 km道路，新建3 km便道。

二郎砭Ⅱ1號人工骨料場、柳木溝Ⅱ2號人工骨料場的單價(jià)比較見表2。

表2 人工骨料單價(jià)比較表

兩處人工料場儲量均滿足設(shè)計(jì)要求，均適宜機(jī)械化開采。二郎砭人工骨料混凝土粗骨料單價(jià)58.77元/m3，細(xì)骨料單價(jià)101.66元/m3，柳木溝人工骨料混凝土粗骨料單價(jià)70.88元/m3，細(xì)骨料單價(jià)109.2元/m3。柳木溝料場人工骨料總價(jià)比二郎砭料場人工骨料高2319.83萬元。雖然柳木溝料場比二郎砭料場骨料總價(jià)稍高，但二郎砭料場硅質(zhì)板巖具有堿活性，從工程運(yùn)行的耐久性考慮，推薦柳木溝人工骨料料場作為三河口水利樞紐的混凝土骨料料場。

3.3 人工骨料和天然骨料比選

人工骨料和天然骨料兩種料源質(zhì)量及儲量均滿足設(shè)計(jì)要求。

天然料場的優(yōu)點(diǎn)：每方混凝土骨料綜合單價(jià)較人工骨料略低。缺點(diǎn)：料場大部分為水下開采，受汛期影響，開采較困難，不適合連續(xù)機(jī)械化生產(chǎn)；料場較分散，施工管理困難；超徑石含量較大，需破碎；需要添加石粉。

人工骨料場的優(yōu)點(diǎn)：料源集中，管理方便；開采不受汛期影響，可連續(xù)均勻生產(chǎn)；人工骨料拌制的碾壓混凝土抗分離性好，可碾性好。缺點(diǎn)：每方混凝土骨料綜合單價(jià)較天然骨料略高，料場高程較高。

通過對地質(zhì)推薦的5個(gè)天然砂石料和2個(gè)人工骨料場進(jìn)行比較，分析認(rèn)為本工程天然料場較分散，多為水下開采，開采受汛期洪水影響，較難保證混凝土澆筑強(qiáng)度的要求，而柳木溝人工骨料場的石料質(zhì)量較好，開采和運(yùn)輸條件較優(yōu)越，同時(shí)料場附近有適宜的場地可供布置骨料加工系統(tǒng)，雖然骨料單價(jià)略高，但可保證成品料供應(yīng)和混凝土的質(zhì)量，因此決定推薦采用柳木溝人工骨料場為本工程的混凝土骨料料場。前期施工項(xiàng)目混凝土用料較少，人工砂石料料場不具備生產(chǎn)的能力，可以采用運(yùn)距較近的Ⅰ3天然砂石料料場。

4 結(jié)語

料場的選擇與規(guī)劃是施工組織設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，對工程的投資具有重大的影響。通過從交通運(yùn)輸條件、級配、堿活性、投資等多角度對天然骨料和人工骨料進(jìn)行比選，選擇推薦柳木溝人工骨料場，現(xiàn)大壩已建成蓄水，粗、細(xì)骨料質(zhì)量及儲量滿足工程要求，經(jīng)過工程實(shí)踐證明是正確的。