胶凝砂砾石在猫猫河山塘工程中的经济性分析

苗新虎 杨胜品 潘智章

(雷山县水务局，贵州 雷山 557199)

工程投资是评价工程效益的重要指标，通过运用新型建筑材料，降低工程建设成本，缩短工程建设周期，是目前降低工程投资的途径之一。胶凝砂砾石是介于碾压混凝土与堆石材料之间的一种筑坝材料，兼顾了碾压混凝土坝和面板堆石坝的优势，可有效降低工程建设成本，缩短建设周期，同时避免了大规模开采石料带来的生态环境破坏，目前已在多项水利工程中进行了应用，本文主要探讨胶凝砂砾石在小型农业水利工程项目应用中的经济优势。

1 工程概况

猫猫河山塘是猫猫河灌区的水源工程，也是贵州省水利厅第一批胶凝砂砾石筑坝试验项目，其主要作用是探索贵州省山塘筑坝新材料，提升工程建设速度、降低工程造价以及灌溉猫猫河灌区610亩农田。猫猫河山塘位于雷山县丹江镇猫猫河村，坝体设计为胶凝砂砾石坝，工程规模为小(2)型，工程等别为Ⅴ等，坝高18.2m，坝底宽16.35m，坝顶宽3.5m，坝顶轴线长59.5m，上游坝面坡比为1∶0.3，下游坝面坡比为1∶0.5，坝体主要材料为胶凝砂砾石，其中坝体采用C18010胶凝砂砾石，坝体底部以及两岸的坝体底部设计为厚1.0m的C18020富浆胶凝砂砾石基础垫层，坝体上游坝面、非溢流坝段下游坝面均采用厚0.5m的C18020富浆胶凝砂砾石进行防渗。

2 应用优势分析

由于雷山县位于贵州省东南部，地处云贵高原湘、桂丘陵盆地过渡的斜坡地带，地势东北高，西南低，坝址地形多为U形河谷，致使该县农业水利水源工程主要采用细石混凝土砌石重力坝。因此为了更好地分析胶凝砂砾石坝在西南山区农业水利工程中的应用优势，本文主要以细石混凝土砌石重力坝作为对比分析坝型。

2.1 胶凝砂砾石生态优势分析

2005年习近平提出“绿水青山就是金山银山”的理念，减少建筑原材料开采对生态环境的破坏是践行这一理念的最好例证。雷山县猫猫河山塘胶凝砂砾石采自距离坝址处约15km的丹江镇巴拉河天然河床，有效地避免了石料开采带来的生态环境破坏，由表1数据可知猫猫河山塘胶凝砂砾石坝相比细石混凝土砌石坝，可减少8841.56m3石料开采，按照雷山县鸡鸠水库石料开采每立方石料破坏0.076m2生态环境类比分析，该批石料可以减少671.96m2生态环境破坏。与此同时，河床砂砾石的开采在一定程度上疏通了淤积河道，提高了河床的行洪能力，减少了洪水对生态环境的破坏。综上所述，胶凝砂砾石材料的应用可使工程建设减少对生态环境的破坏，尤其是在山丘地区，效果十分显著。

表1 猫猫河山塘两种坝型材料用量对比 单位：m3

2.2 胶凝砂砾石加工优势分析

胶凝砂砾石施工现场加工的可操作性和简易性，对其能否在山区农田水利建设中推广使用具有重要的参考价值。目前，由于细石混凝土砌石坝对细石混凝土骨料以及块石质量要求较高，通过现场加工开采无法满足质量要求，导致细石混凝土砌石坝的原材料全部外购，工程投资增大；而胶凝砂砾石对原材料品质要求不高，加上河床砂砾石级配良好，可直接通过反铲挖掘机开挖，配合自卸汽车运输至施工现场人工简易剔除超径石(≥150mm)后备用，通过人工计量水泥、砂石料、补充砂后(外加剂和水自动计量)，按照砂砾石料、水泥、补充砂、水和外加剂的投料顺序，采用JZC1000型自落式滚筒搅拌机拌和。综上所述，胶凝砂砾石的加工过程与细石混凝土的加工过程无异，但胶凝砂砾石骨料的加工明显优于细石混凝土骨料加工。

2.3 胶凝砂砾石施工工艺优势分析

施工工艺决定了施工效率。农业水利常用的细石混凝土砌石坝施工主要采用自落式滚筒拌和机拌和细石混凝土配合自制溜槽入仓，反铲挖掘机配合人工摊铺细石混凝土后人工砌筑块石并振捣的方式进行，可见细石混凝土砌石坝主要以人工砌筑块石为主的施工方式进行，存在施工方式单一、机械化利用程度低、质量控制难度大、效率低下等不足。而国内已建成的四川顺江堰胶凝砂砾石坝工程施工采用连续滚筒式专用搅拌机拌和，自卸汽车入仓，机械摊铺和碾压，局部配合振捣施工的方式进行；雷山县猫猫河山塘胶凝砂砾石坝施工采用自落式滚筒拌和机拌和并溜槽入仓，反铲挖掘机配合人工摊平，采用插入式振捣的方式进行。由此可见，胶凝砂砾石材料具备可碾压可浇筑振捣的特性，兼顾了碾压混凝土和普通混凝土的施工工艺，极大地提高了工程的施工效率。综上所述，胶凝砂砾石坝施工机械化程度优于细石混凝土砌石坝，胶凝砂砾石坝施工工艺的可选择性优于细石混凝土砌石坝，从而也使胶凝砂砾石坝施工质量优于细石混凝土砌石坝。胶凝砂砾石材料在山区的推广应用，可在最大程度上结合施工现场实际情况选取相应便捷经济的施工工艺，提高机械设备利用率，保证工程建设质量。

2.4 胶凝砂砾石经济优势分析

胶凝砂砾石材料能否在农田水利工程项目建设中推广使用，其经济价值起到了至关重要的作用。为了更好地分析胶凝砂砾石材料的经济适用性，将雷山县猫猫河山塘可采用的胶凝砂砾石坝和细石混凝土砌石坝进行对比分析。

2.4.1 经济分析基础参数

2.4.1.1 工程费率标准的确定

猫猫河山塘两种坝型中胶凝砂砾石和细石混凝土砌石施工单价以及工程造价计算办法与费用构成依据贵州省水利厅文件黔水建〔2012〕6号《关于发布〈贵州省小型水利水电工程设计概(估)算编制规定(试行)〉及贵州省水利水电工程系列定额(2011版)的通知》，各项工程费率标准见表2。

表2 工程费率标准 单位：%

2.4.1.2 材料配合比的确定

根据雷山县小型农田水利细石混凝土砌石坝筑坝经验，细石混凝土砌石坝常用筑坝材料为C15混凝土(二级配)砌块石；雷山县猫猫河山塘胶凝砂砾石坝采用C18010胶凝砂砾石和C18020富浆胶凝砂砾石两种类型的筑坝材料，其配合比见表3。

表3 胶凝砂砾石材料配合比 单位：kg/m3

2.4.2 两种材料单价分析

由于雷山县猫猫河山塘筑坝材料最大用量为C18010 胶凝砂砾石，故选取C18010胶凝砂砾石与C15混凝土(二级配)砌块石两种筑坝材料进行单价对比分析。

2.4.2.1 胶凝砂砾石单价分析

雷山县猫猫河山塘胶凝砂砾石颗粒料砂砾石主要通过反铲挖掘机开挖，然后筛选指定粒径的砂砾石，配合自卸车运输15km至搅拌站，可知颗粒料砂砾石开采过程符合《贵州省水利水电建筑工程概算定额(试行)》中0.6m3挖掘机开挖Ⅳ类土，自卸汽车配合运输15km至搅拌站的开挖方式,通过计算可知砂砾石开采费用单价为56.62元/m3。

雷山县猫猫河山塘胶凝砂砾石采用胶轮车运输水泥、砂石料、中砂至JZC1000型自落式滚筒拌和机进行拌和，配合自制溜槽入仓，胶轮车仓内运输，反铲挖掘机配合人工摊平，并采用插入式振捣的方式进行施工，上述胶凝砂砾石拌制、运输以及浇筑符合《贵州省水利水电建筑工程概算定额(试行)》中场内配运水泥、骨料并投料、加水和外加剂的搅拌方式，胶轮车运输混凝土至仓内各个部位，采用机械化浇筑混凝土的施工方式；通过计算可知胶凝砂砾石拌和费用单价为26.85元/m3，运输费用单价为8.07元/m3，机械化浇筑胶凝砂砾石单价为281.1元/m3。

2.4.2.2 细石混凝土砌石单价分析

细石混凝土砌石坝施工主要采用自落式滚筒拌和机拌和细石混凝土配合自制溜槽入仓，反铲挖掘机配合人工摊铺细石混凝土后人工砌筑块石并振捣的方式进行，可知其施工方式符合《贵州省水利水电建筑工程概算定额(试行)》中砌石坝混凝土砌筑作业内容，经过计算可知细石混凝土砌石单价为323.09元/m3。

综上所述，在不考虑胶凝砂砾石模板费用以及细石混凝土块石上下游预制块砌筑费用条件下，胶凝砂砾石每立方米造价比细石混凝土块石节省41.99元。

2.4.3 两种坝型工程造价分析

以雷山县猫猫河山塘胶凝砂砾石坝与境内农田水利水源工程常用坝型细石混凝土砌块石坝的工程造价进行分析比较，探索胶凝砂砾石坝的经济性。根据《贵州省小型水利水电工程设计概(估)算编制规定(试行)》，按照同一价格水平对两种水源工程造价(包括大坝基础工程、大坝挡水工程及相应的临时工程)进行计算，其工程费用见表4。

表4 不同坝型工程费概算 单位：万元

从表4中可以看出，胶凝砂砾石坝比细石混凝土砌石坝的工程投资在建筑工程、临时工程中可节省投资23.62万元，节省幅度为7.7%。

因此，结合两种材料单价和两种坝型的工程造价综合分析，胶凝砂砾石坝较细石混凝土砌块石在工程造价上具有一定的经济优势，尤其是在胶凝砂砾石原材料获取方便的西南山区，可以大幅度地减少农业水利工程费用支出，降低财政经费预算，优化财政资金使用。

3 结 语

本文从胶凝砂砾石坝的经济优势、施工工艺优势以及生态优势三个方面同细石混凝土砌石坝进行了对比分析，证明胶凝砂砾石坝在农业水利工程中的应用可以节约工程建设成本，提高施工效率，保证工程建设质量，减少生态环境破坏，优化财政资金使用。因此，胶凝砂砾石坝在农业水利工程中具有广泛的应用前景，应在农业水利工程中大力推广。