锦凌水库砂砾料料场规划与开采分析

王美多

(法库县水土保持监督管理办公室，沈阳110400)

0 前言

锦凌水库工程位于锦州市境内的小凌河干流上，坝址位于锦州市近郊区的后山河营子村，距锦州市中心9.5 km，水库总库容8.08×108m3。

水库任务是以承担锦州市的防洪和供水为主，并兼顾改善地下水环境。

工程等别为II等，工程规模为大(2)型，永久性主要建筑物(挡水坝段、溢流坝段、底孔坝段、引水坝段及连接建筑物)为2级，右岸下游导墙等次要建筑物为3级，临时性建筑物为4级。

锦凌水库枢纽是以土坝为基本坝型的混合坝。大坝坝顶高程64.80 m，最大坝高48.3 m，坝长1 148.0 m。

土坝分左右岸布置，主河槽混凝土坝段布置有右连接段、引水坝段、底孔坝段、溢流坝段、挡水坝段、左连接段。

其中左岸土坝长499.0 m，右岸土坝长351.5 m，引水坝段长20.0 m;底孔坝段长40.0 m，溢流坝段长177.5 m，挡水坝段总长54.0 m，左、右岸连接段坝顶均为3.0 m。

1 料场概述

根据对招标文件提供资料的认真分析，坝壳填筑砂砾石料选择上游Ⅱ号料场及下游Ⅲ号料场。

1.1 Ⅱ号料场

Ⅱ号砂砾石料场位于坝址上游，距坝址1.5 km，料场面积约为280 467 m2，料场内有用层储量为251.54万 m3。

1.2 Ⅲ号料场

Ⅲ号砂砾石料场位于坝址下游，距坝址4.5 km，料场面积约为423 600 m2，料场内有用层储量为296.4万 m3。

砂卵(砾)石料场大部分为水下开采。进行砂砾石填筑料开采前，需对以上料场进行复查。

认真核实坝料的有效储量、坝体所需各种坝料的数量和质量、开采条件与运输条件。复核后方可进行砂砾石料的开采[1]。

2 料场复查

2.1 复查内容

复查内容包括以下5点:

1)体填筑采用的砂砾料开采范围和数量。

2)砂砾料场开采区表土开挖厚度及有效开采层厚度。

3)根据施工图纸要求对上述(1)项所列各种土料进行物理力学性能复核试验。

4)砂砾料场的开采、加工、储存和装运条件。

5)砂砾料场的工程地质和水文地质条件[2－3]。

2.2 复查的方法

2.2.1 网点的布设

勘探网点的布设采取逐渐加密原则，间距100～200 m。勘探采用探坑方法进行:水上部分采用坑槽，水下部分以钻探为主，必要时布置少量沉井[4]。各勘探点均揭穿有用层。

水下层过厚情况下，坑孔深度达到最大开采深度以下1 m左右。主要描述颗粒组成及泥、砂、砾石的大致含量，砂的矿物成分及砾石的密实度、夹层。记录勘探时地下水位与相应的河水位、取样地点和深度等。

2.2.2 勘探试验

采用混合取样法进行取样。试验项目包括天然含水量、容重、比重、颗粒分析、击实、相对密度、渗透、含泥量、自然休止角等。

2.2.3 储量计算

计算料场有用层总储量和上覆无用层及夹层的体积，并分区、分层、水上、水下和分级进行计算。

3 料场规划

依据对各料场复查的资料，通过比较选择合理的开采、运输、加工、堆存方式，配置相应的施工设备[5]。确定不同料场的开采程序、数量和填筑部位，作出料场全面而具体的布置和安排。

大坝填筑工程共需从料场开采砂砾石料1 261 206 m3(其中包括坝壳料及过渡料均为压实方)，相应的开采方为1 248 719 m3(自然方)。

分别从Ⅱ号砂砾石料场取料383 121 m3(自然方)，Ⅲ号砂砾石料场取料865 598 m3(自然方)。

其中Ⅱ号砂砾石料场主要为坝体左岸滩地149 m段及明渠及纵向围堰占压段底部填筑提供料源，Ⅲ号砂砾石料场主要为明渠及纵向围堰占压段填筑提供料源。

根据施工总计划中各年度各部位砂砾料的需要量，按计划进行开采，并考虑沥水时间。同时为下一年开采出一定数量的备用料。

Ⅱ号砂砾料料场主要开采时间为2010年4月末—2011年6月末，有效开采时间为10个月。

Ⅲ号砂砾料料场主要开采时间为2010年3月中旬—2012年6月末，有效开采时间为20个月。

4 坝料的开采

4.1 料场各储量

Ⅱ号砂砾料场表层需剥离的覆盖层系数为10.3%，根据Ⅱ号砂砾料场开采383 121 m3计算需剥离覆盖层39 462 m3。

Ⅲ号砂砾料场表层需剥离的覆盖层系数为16.7%，根据Ⅲ号砂砾料场开采865 598 m3计算需剥离覆盖层144 555 m3，则表层剥离总量约为184 017 m3。

4.2 施工方法

表层剥离根据开采规划采用分期剥离的方法进行，采用2 m3液压挖掘机配合162 kW推土机装20 t自卸车，先期剥离料用于料场靠河一侧填筑形成挡水临时围堰及修筑与施工主道的连接路[6]。

第Ⅱ、第Ⅲ砂砾石料场有用层砂砾料大都处于水下，因此砂砾石料以水下开采为主，采用立采的开挖方式进行。

开挖设备采用3 m3索式挖掘机，采用3 m3装载机装车配合20 t自卸车运输上坝。

水面以上部位直接利用2 m3挖掘机，装20 t自卸车运输上坝。

根据砂砾石料的高峰需量，配置索式挖掘机的数量，将砂砾石料场按纵向平均分作几个作业区，横向方面先剥离宽度≥60 m的表层覆盖土和废料，以便于索式挖掘机展开工作和砂砾料的装载、运输。

每台索式挖掘机在自己的作业区的起点同方向作业，采用“条带开采法”[7]。

根据索式挖掘机的有效旋转半径，确定索式挖掘机每条开挖宽度在10 m左右，将抓出来的料堆放在与开挖条带平行的索式挖掘机运行方向的镜像位置，即另外一侧进行堆放。

开采后的砂砾料经沥水后(沥水时间依据现场试验而确定)运输上坝进行填筑。坝料由3 m3装载机装车，20 t自卸车运输上坝。

为了取得良好的循环施工，提高功效，装载运料同样从各作业区的起点开始，以便为完成第一条带开挖的索式挖掘机提供作业位置。

采用此法施工，可以尽可能地减少砂砾料开采的损耗，保证有用料的的全面开采。

表层被污染的砂砾料直接由推土机推入已经开采过的带沟中，其余部分的表层剥离物除监理制定和工程另有需要外，也将弃入已经开采过的条带沟中[8]。

第Ⅱ、第Ⅲ料场开采方法相同，作业区划分根据实际开采区进行局部

调整。

5 砂砾料场开采进度计划

根据施工需要及施工总进度计划的安排，料场施工进度安排如下:2010年进场后，在施工准备阶段就首先进行Ⅱ、Ⅲ号砂砾石料场的表层剥离开采工作，为坝体填筑作准备工作。

两个料场的调配如下:

1)2010年4月末—2011年6月末，上坝料主要为Ⅱ号料场，计划在Ⅱ号砂砾石料场取料383 121 m3(自然方)。

2)2010年3月末—2011年6月末Ⅲ号料场主要为开采备料工作，待2011年大汛及大汛以后，Ⅱ号料场被淹没，坝体填筑料源将改为Ⅲ号料场，计划在Ⅲ号料场取料865 598 m3(自然方)。

主坝填筑砂砾石料年度需用量计划见表1。

表1 主坝砂砾石料年度需用量计划表 m3

6 开采机械设备与人员配置

6.1 机械设备

2 m3索式挖掘机10台，2 m3液压挖掘机6台，3 m3装载机6台，162 kW推土机3台，20 t自卸车30台。

6.2 人员配置

司机100人，修理工20人，管理人员10人，技术人员5人，力工15人。

7 结语

锦凌水库是辽宁省重点水利工程建设项目，它是兼顾防洪、发电等综合利用的大Ⅱ型水库枢纽工程。

砂砾料的质量和生产是保证大坝安全和工期的关键，通过对水库砂砾料料场选择、复核和规划与开采的研究与分析，以确保水库的砂砾料的供应，为水库修建提供坚实的基础保障。

[1]闫电红.张峰水库砂砾料场规划[J].山西水利，2006(04):87.

[2]史碧娟，姚玉广.云南大水沟水库石料场规划及开采[J].西北水力发电，2004(01):49 －50.

[3]穆庆华，王美多.锦凌水库土料料场规划及开采分析[J].黑龙江水利科技，2013，41(10):81 －83.

[4]赵世隆.乌江思林水电站料场选择与开采规划[J].贵州水力发电，1997(03):27－30.

[5]陈明波，吴年超.浅谈料场规划管理与控制[J].公路交通科技:应用技术版，2010(05):26－28.

[6]赵世隆.乌江思林水电站料场选择与开采规划[J].贵州水力发电，1997(03):27－30.

[7]赵世隆，刘淑芳，路文珍.锦屏一级水电站料场规划及砂石加工系统方案设计[J].水力发电，2008(07):67－70.

[8]程富.天然砂砾料开采平衡分析[J].黑龙江水利科技，2012，40(10):183 －184.