孟底沟水电站工程混凝土骨料料源选择

王永刚，张慧霞，胡海涛

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 611130）

1 概述

孟底沟水电站导流洞工程及前期临建设施、主体工程混凝土总量约335万m3（已考虑超挖回填），围堰垫层料及反滤料1.4万m3，共需成品砂石骨料780万t，其中粗骨料545万t，砂235万t。考虑石料开采、运输、加工及存储等损失后，共需原岩1045万t，折合自然方390万m3，其中，主体工程混凝土需原岩360万m3。

2 料源概况及评价

在料源初查基础上，可研阶段选择距坝址较近的杨家坪石料场、孟底沟村石料场及工程开挖石料开展详查和试验工作。

2.1 杨家坪石料场

该料场位于坝址上游左岸的孟底沟内、孟底沟右岸，距坝区直线距离约2.3 km。料场高程2450～2850 m，为上缓下陡斜坡地带，2550 m高程以上坡度35°～45°，2550 m高程以下为陡崖，2650 m高程以上岩体卸荷强烈、深度较大。经计算，开采2650 m高程以下料场有用层总储量约350万m3，需剥离表层2～5 m强风化及覆盖层，无用层体积约15万m3，有用层间的强风化夹层、岩脉等无用层约20万m3，需剥离的无用层约占10%。

该料场岩性较为单一、均匀，强度较高，据原岩试验成果，岩石（弱风化和新鲜岩石强度差别较小）干密度2.71～2.73 g/cm3，饱和吸水率 0.21%～0.35%，湿抗压强度 70～95 MPa，软化系数0.64～0.86。试验成果表明，花岗岩为非碱活性骨料，人工粗、细骨料质量技术指标参数基本满足规范要求，可作为人工骨料料源。

2.2 孟底沟村石料场

该料场位于坝址上游左岸的孟底沟内、孟底沟左岸，距坝区直线距离约0.5 km、距开关站约0.2 km。料场高程2280～2630 m，地形坡度 40°～45°，局部为陡崖。经计算，开采2600 m高程以下料场有用层总储量约800万m3，需剥离表层5～20 m强风化及覆盖层，无用层体积约100万m3，有用层间的小断层及强风化夹层等无用层约20万m3，需剥离的无用层约占15%。

试验结果表明，该料场岩性、岩石质量技术指标参数基本同杨家坪石料场，可作为人工骨料料源。

2.3 工程暗挖料

地下引水发电系统暗挖料总量约220万m3（自然方，下同）；导流洞工程暗挖料总量约57万m3。地下引水发电系统及导流洞工程基岩岩性均为花岗岩，夹有热气液蚀变的花岗岩化和粘土化蚀变带，主要呈宽1～2 m条带状分布。根据勘探资料，地下引水发电系统主副厂房、主变室、尾水调压室等无用层（蚀变带、断层及影响带）所占比例为10%，压力管道、尾水洞及导流洞工程无用层所占比例为20%。因此，主体工程暗挖料有用料约190万m3，导流洞工程暗挖料有用料约45 m3，总计235万m3。

暗挖料多为新鲜、少量弱风化岩石，试验成果表明暗挖料岩性、岩石质量技术指标参数基本同杨家坪石料场，可作为人工骨料料源。

2.4 工程明挖石料

该工程坝区发育多条蚀变带、蚀变集中带及断层，根据勘探、试验资料，可作为人工骨料料源的明挖石料见表1。

表1 坝区可利用石方明挖料一览表

3 混凝土骨料料源选择

3.1 筹建准备工程

筹建工程中的沟水处理、场内交通等项目由于较早开工，其混凝土骨料料源选择利用相应项目的石方开挖料自行生产供应。

导流洞工程及前期临建设施的混凝土总量约26万m3，需原岩80万t，折合自然方30万m3。导流洞工程可用石方暗挖料约45万m3，可用石方明挖料约28万m3，共计73万m3，考虑开挖损失10%，无用夹层剥离损失25%，运输损失5%后，堆存至回采渣场的总量约48万m3，为设计需要量的1.6倍，满足规范要求，因此，导流洞工程及前期临建设施的混凝土骨料料源选择导流洞工程的石方开挖可用料。

3.2 主体工程

主体工程混凝土总量约309万m3，垫层料及反滤料约1.4万m3，共需原岩965万t，折合自然方360万m3。料源优先选择主体工程石方开挖可用料，不足部分开采石料场补充。

1）石方开挖可用料。主体工程石方暗挖有用料总量约190万m3，考虑开挖损失10%，无用夹层剥离损失15%，运输损失5%后，堆存至回采渣场的可用料总量约138万m3。

主体工程石方明挖有用料总量约132万m3，见表1。结合上述部位石方明挖开挖施工方法，左、右岸拱肩槽2160.00 m高程以下部位天然边坡达70°，此部位的石方明挖计划在截流后进行，开挖采用直接翻渣至基坑的出渣方式，因此，右岸拱肩槽绝大部分有用料、左岸拱肩槽约50%有用料不易获得。经计算，堆存至回采渣场的可用料总量约49万 m3，见表 2。

综上，主体工程石方暗挖有用料和石方明挖有用料堆存至回采渣场的可用料总量为187万m3，按可采储量1.5倍计算，可满足原岩设计需要量约125万m3。

2）石料场开采料。主体工程混凝土需原岩360万m3，尚缺235万m3原岩需要从石料场开采。

工程可选择的人工骨料料场有杨家坪石料场和孟底沟村石料场。2个石料场的储量、质量均满足人工骨料料源的要求。

孟底沟村石料场距坝区直线距离约0.5 km，距开关站约0.2 km；料场下部为孟底沟渣场，渣场上布置大量施工设施，料场开采对主体工程和施工临时设施影响均较大。杨家坪石料场距坝区直线距离约2.3 km，料场开采对主体工程及施工临时设施无影响。孟底沟村石料场需剥离的无用层约占15%，杨家坪石料场需剥离的无用层约占10%。

综合两个料场储量、质量、开采施工对工程的干扰及开挖剥离量等因素，推荐选择杨家坪石料场作为主体工程混凝土人工骨料补充料源。

3）主体工程料源规划，见表2。

表2 主体工程料源规划表 万m3

4 砂石加工系统布置

筹建工程中的沟水处理、场内交通等项目混凝土骨料选择利用相应项目的石方开挖料自行生产。

导流洞工程及前期临建设施混凝土骨料料源为导流洞工程石方开挖可用料，暂存于孟底沟渣场沟口。在坝址上游约1.5 km的雅砻江左岸集中布置砂石加工系统和混凝土生产系统。

主体工程料源为主体工程石方开挖可用料和杨家坪石料场开采料。根据主体工程料源选择和施工场地条件，主体工程砂石加工系统的布置拟定2个方案进行技术、经济比较。

方案1：分别布置两个砂石加工系统。在左岸坝址上游约0.3 km的孟底沟和左岸坝址下游约5 km的张牙沟分别布置砂石加工系统。孟底沟砂石加工系统料源为杨家坪石料场开采料，主要供应大坝、电站进水口约202万m3混凝土所需的成品骨料。张牙沟砂石加工系统料源为张牙沟回采渣场的石方开挖可用料，主要供应地下引水发电系统、水垫塘和二道坝约107万m3混凝土所需的成品骨料。混凝土生产系统也分两处布置，高线混凝土生产系统与孟底沟砂石加工系统集中布置，低线混凝土生产系统布置在坝址下游约3 km的雅砻江左岸。

方案2：集中布置一个砂石加工系统。在孟底沟渣场2320 m高程平台集中布置一个砂石加工系统，回采渣场布置在孟底沟渣场范围内，混凝土生产系统布置与方案1基本相同，受场地限制，高线混凝土系统无法与砂石加工系统集中布置，只能布置在左坝肩下游侧，低线混凝土生产系统布置及供应部位与方案一相同。

技术上，方案1在系统布置及施工用地、成品骨料物流流向、工程分标及管理等方面均较方案2有优势；经济上，方案1较方案2节约4292万元，从可用料、成品骨料、混凝土运输、砂石加工系统和混凝土生产系统建安费等方面进行比较。综合技术、经济比较，推荐方案1。

5 结论

1）混凝土骨料料源选择是可研阶段施工组织设计中的一项重要工作，其选择恰当与否关系到工程建设过程中骨料供应的可靠性、混凝土质量及工程的安全；在施工总布置方案中直接影响砂石骨料加工系统、混凝土生产系统、弃渣场、回采渣场及场内运输道路等临建设施的布置，并将影响到工程投资。根据孟底沟水电站工程特点和实际情况，在可研阶段因地制宜的提出了混凝土骨料料源选择、砂石加工系统布置设计方案。

2）通过对孟底沟水电站工程开挖进度分析，本工程具备堆存回采渣料的条件。因此，可充分利用工程开挖料作为混凝土人工骨料料源，减少料场开采，对环境保护和水土保持有利，限于篇幅，此部分内容未做阐述。

3）工程主体工程料源选择为主体工程石方开挖可用料和杨家坪石料场开采料，布置两个砂石加工系统。为保证拱坝混凝土质量并遵循就近供料原则，坝体及进水口混凝土骨料采用杨家坪石料场开采料，其他工程部位混凝土骨料采用工程开挖石料。

4）在实际施工过程中，各方需加强管理，尽可能避免有用料、无用料的掺杂，保证石方开挖可用料的质量、数量满足工程需要。

[1]孟底沟水电站混凝土骨料料源选择与开采专题研究报告[R].中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，2014.

[2]DL/T 5397-2007，水电工程施工组织设计规范[S].