达维水电站料源选择

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(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵阳，550081)

达维水电站料源选择

刘淑芳，孙楠，李志伟

(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵阳，550081)

达维水电站工程区内天然料贫乏，人工料源有三处，但各有利弊，本文针对三大人工骨料场，结合现场地形地质条件，质量分析、开采运输条件、征地费用、加工方案及经济性评价，最后推荐了距离坝址最远的火烧山料场为工程的主料源。火烧山料场同时也是上游巴拉电站的主料源，充分证明上下游梯级的资源共享、综合开发也是节约工程投资的一种方式，对类似工程具有参考意义。

料源 选择 加工 混凝土 达维水电站

1 工程概况

达维水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州马尔康县境内脚木足河上，系大渡河干流水电规划“三库22级”的第3级水电站，上接巴拉水电站，下游为卜寺沟水电站。坝址控制流域面积为17683km2，多年平均径流量67.0亿m3，坝址多年平均流量为207m3/s。

电站为Ⅱ等工程，工程规模为大(2)型。主要建筑物为2级建筑物，次要建筑物为3级建筑物。

电站采用坝式开发，枢纽由碾压混凝土重力坝、坝身溢流表孔和泄洪底孔、坝后厂前挑流式引水发电系统组成。正常蓄水位2686m，相应库容为1.766亿m3，水库具有日调节能力，最大坝高111.0m，电站装机容量300MW，开发任务为发电。

达维水电站主体工程混凝土总量(碾压+常态)约87.15万m3，共需生产成品砂石骨料约191.73万t。料场设计需要量约97.7万m3，料场设计规划开采量约122.1万m3。

2 料场概况

2.1 天然砂砾料

工程区地处高山峡谷，河道狭窄，天然砂砾料料源贫乏，仅在草登乡、康山乡、五都村三处有砂砾石料料源地，距坝址分别为13.2km、1.9km、19.1km，但储量均较小且分散，质量不好，故不考虑作为本工程料源。

2.2 工程开挖料

坝址区基岩主要为三叠系上统侏倭组(T3zh)地层，岩性为灰～深灰色中厚～厚层变质砂岩与深灰至灰黑色薄层板岩，为互层结构，间夹极少量千枚岩及极薄层板岩，砂岩、板岩之比总体为1∶1～3∶2。开挖料为互层结构，不宜用于加工生产混凝土骨料。

2.3 人工料场

2.3.1 雅尔珠沟石料场

2.3.1.1 基本地质条件

雅尔珠沟石料场位于雅尔珠沟右岸，距离雅尔珠沟口距离约4.5km。料场呈一条形的小山脊，其西侧为雅尔珠冲沟，北东侧发育一小冲沟。雅尔珠冲沟流向近SN向，水面高程2772m～2782m，冲沟宽20m左右，山顶高程3060m，相对高差达280m，西侧自然坡度50°～70°。北东侧小冲沟走向N64°W，沟谷切割深50m左右，冲沟地形坡度10°～20°，沟内有水流，流量约为20L/s，小冲沟NE侧地形坡度较陡，一般为40°～60°，SW侧(料场区)地形坡度一般为30°～40°左右。

料场区地层为三叠系中统杂谷脑组(T2z)灰～深灰色中厚～厚层变质砂岩、板岩夹极少量千枚岩，为互层状结构。砂岩与板岩之比约为16∶9(砂岩占64%，板岩占36%)，变质砂岩多为中厚层～厚层状，板岩多为薄层状，少量为极薄层。料场区以山脊为界，其NE侧残坡积覆盖层广布，成份为砂质粘土夹碎石，厚度一般3m～5m，基岩零星出露；山脊SW侧基岩裸露，覆盖层零星分布。边坡区地层单斜，岩层产状总体为N68°E，SE∠60°，中部发育小断层f13，断层产状N80°W，NE∠66°，正断层，断距2m～3m，破碎带20cm～30cm，为碎裂岩。

料场区弱风化水平深度一般为20m～30m，下部稍浅。地下水主要为基岩裂隙水及第四系松散堆积层孔隙性潜水，区内未见泉水出露，开采范围内局部位于地下水位之下。

2.3.1.2 质量、储量及开采运输条件评价

雅尔珠沟石料场无用层剥离厚度为5m～12m，下部开采按2800m高程计，比沟水面高近10m～20m，根据以上开采条件，拟采料场区可采储量约1087.32×104m3，考虑剔除极薄层的板岩及千枚岩，可采储量约978.58×104m3，剥采比约为1∶4.74，储量满足设计用料要求。

表1 雅尔珠沟石料场化学成分分析成果

表2 雅尔珠沟石料场岩块物理力学试验成果

料场变质砂岩及板岩饱和抗压强度均大于40MPa，软化系数为0.63～0.84，重度为25.9kN/m3～26.5kN/m3，强度满足规范要求。砂板岩中SiO2含量均较高，具潜在碱活性危害可能，本阶段取样3组(2组变质砂岩及1组板岩试件)进行砂浆条带法碱活性试验，试验表明3组均为具有潜在危害性的活性骨料。料场岩体为互层状结构，其中变质砂岩为中厚层～厚层状(64%)，板岩为薄层状夹少量极薄层(36%)。料场夹有极薄层状的板岩及千枚岩，易呈片状，质量不能满足规范要求，应剔除。

料场区现有简易公路与中坝址相连，交通比较便利。料场地形较陡，开采边坡较高，顶部植被较发育，开采条件较差。后坡为横向坡，稳定性较好，下游侧边坡为顺向坡，发育一冲沟，上游侧为逆向坡，总体边坡稳定性较好。

2.3.2 火烧山石料场

2.3.2.1 基本地质条件

火烧山石料场位于达维水电站库尾日部吊桥上游6.7km右岸，距坝址直线距离约20km(公路距离约30km)。料场区临河展布，河流流向近SN向，顺河长约700m，横河宽约320m，上游为火烧山，切割深80m～100m。料场区山体雄厚，自然坡角一般40°～55°，下部稍缓，局部自然坡角20°～35°。

2.3.2.2 质量、储量及开采运输条件评价

料场无用层剥离厚度为5m，考虑料场区下部地形较缓，覆盖层较多，下部开采高程按2800m计，高出河床水面近40m，建议综合开采坡度1∶0.5，上部开采高程3100m。根据以上开采条件，拟采料场区可采储量约1248.71×104m3，剥采比约1∶131.8，储量满足设计用料要求。

花岗岩主要化学成分为SiO2(含量68.7%～72.8%)、R2O3(含量17.29%～20.51%)和Al2O3(含量13.93%～16.64%)。骨料碱度降低值Rc=54.29mmol/L～63.42mmol/L，二氧化硅浓度Sc=18.79mmol/L～23.47mmol/L，因Rc<70mmol/L，且Sc<35+Rc/2=62.15mmol/L～66.71mmol/L，因此骨料为非活性骨料。花岗岩干密度为26.8kN/m3，饱和吸水率0.13%～0.27%，单轴饱和抗压强度75.4MPa～89.3MPa，软化系数0.83～0.90，冻融系数0.94～0.97，SO3含量0.15%，质量满足筑坝骨料的技术要求。

料场区距离本电站库尾日部吊桥约6.7km，仅有人行小道(可结合巴接水电站进场公路)，日部吊桥有公路直通中坝址右岸，交通比较便利。料场地形上部较陡，下部较缓，开采边坡较高，开采条件相对一般。边坡岩体为块状，边坡主要受裂隙及挤压破碎带等结构面控制，总体边坡稳定性较好。

同时，火烧山料场也为上游巴拉电站的人工石料场。

2.3.3 热水塘沟石料场

2.3.3.1 基本地质条件

热水塘沟花岗岩体位于坝址左岸热水塘冲沟上游，距沟口水平距离约8km。岩体出露面积约为0.64km2，呈一穹窿状小岩株，分布高程3500m～4000m，长约800m，宽约700m，花岗岩体沿冲沟展布，至沟谷两侧山坡由围岩覆盖其上，冲沟左侧自然边坡30°～40°，右侧自然边坡40°～60°，冲沟切割深300m～500m，底宽50m～100m，沟内有常年性流水。

料场区冲沟两侧下部覆盖层广布，两侧为崩塌堆积块碎石夹少量粘土，沟底为洪积块碎石夹少量砂质粘土，推测厚度20m左右。两侧上部基岩裸露，岩性为燕山晚期细至中粒二长花岗岩组成，具细至中粒花岗结构，少量为二长结构、变余花岗结构。料场冲沟下游约1km处发育有多个温泉，温度高低不等，流量总计约2L/s～5L/s。

2.3.3.2 质量、储量及开采运输条件评价

热水塘沟石料场下部开采高程按3600m，上部开采高程至3900m左右，拟开采面积按0.2km2考虑，初估可开采储量大于1000×104m3，储量满足设计用料要求。

根据试验成果，花岗岩主要化学成分为SiO2，含量为72%左右，Al2O3含量在14%～15%之间。花岗岩干密度为26.9kN/m3，单轴饱和抗压强度88MPa，软化系数0.85，质量满足筑坝骨料的技术要求。

料场区距离热水塘冲沟沟口直线距离约8km，需修建公路。冲沟两侧地形坡度较陡，高差大，需新修公路约20km，施工难度较大。

3 料源选择

工程区天然砂砾料资源欠缺，开挖料质量又不能满足工程需求，人工料发达，因此，料源选择重点是对三个人工骨料场进行综合技术经济对比分析，详细对比内容见表3，综合投资比较见表4。

表4 石料场综合投资比较表 单位：万元

综上，从各比选料场的地质条件来讲，雅尔珠沟石料场储量丰富，但主要为砂板岩地层，具有潜在碱活性危害性，且其中夹有极薄层的板岩及千枚岩，极薄层板岩分布间距大小不一，一般多在20cm～100cm之间，分选难度较大，开采工艺复杂，剥采比也较大，质量难以保证，同时料场区地形较陡，开挖高差大，垂直运输难度大；火烧山石料场及热水塘沟石料场储量、质量满足规范要求，质量明显优于雅尔珠沟石料场。火烧山石料场因运距较远，运输强度大，需改扩建梯级公路；热水塘沟石料场需在热水塘沟新修建约20km的公路，难度较大，且料场高程较高，开采条件很差。

结合投资对比，热水塘沟石料场方案投资最大，较火烧山石料场方案高6624.28万，开采条件最差，难度最大，不宜选择；雅尔珠沟料场和火烧山料场的投资相差2148.44万，雅尔珠沟料场略优，但由于雅尔珠沟料场无用夹层发育，开采剔除难度大，施工工艺复杂，质量难以保证，因此，推荐火烧山石料场作为本工程的砂石骨料料源。

4 总结

在水电工程中，料场作为工程所需混凝土料或者堆石料的粮仓，料场的质量关系着工程的质量，料场的选择、规划、开采、运输方式又关系着工程的经济指标，因此，工程建设中，必须对工程区域内各种、各个料源进行质量、储量、经济等各方面的对比论证及综合分析，在优先保证质量可靠的前提下，选出经济可行的料场，才能在保证工程质量的前提下，节约工程投资。

表3 料源对比分析

备注：1.针对雅尔珠沟料场，砂石加工系统就近布置在雅尔珠沟内的平缓台地；2.针对火烧山料场，砂石加工系统布置在巴拉电站厂区规划的砂石加工系统位置(巴郎村台地)；3.针对热水塘沟，砂石加工系统布置在热水塘沟内。

达维水电站最终推荐的火烧山料场距离坝址最远，公路运距约30km，火烧山料场同时也是上游巴拉电站的主料源，充分证明上下游梯级的资源共享、综合开发也是节约工程投资的一种方式，对类似工程具有参考意义。

TV422∶TV73

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2095-1809(2017)05-0057-04

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