乌拉哈达水利枢纽工程东库混凝土骨料场的选取

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　　摘    要：混凝土骨料是水利工程建设的主要材料之一，混凝土骨料的选取对于工程质量有着重要的影响，混凝土骨料的价格也直接影响工程投资规模，因此混凝土骨料场选择的科学性、合理性在施工组织设计乃至整个工程设计中尤为重要。要充分考虑骨料场的质量、储量、运输条件、经济性，才能确定最终合理的混凝土骨料场。
　　关键词：混凝土骨料;工程质量;投资规模
　　1  工程简介
　　乌拉哈达水利枢纽工程东库位于河北省张家口市以北清水河东支，距张家口市约28km，距离张家口市宣化区约65km，距崇礼县约32km，水库总库容6258万m3。永久性主要建筑物包括拦河坝、溢洪道、泄洪排沙洞及放水洞进水口。
　　2  骨料料场基本情况
　　经统计本工程混凝土工程量为10.99万m3，混凝土骨料设计需要量为：砂18.29万m3，碎石38.64万m3，其中5～20mm为16万m3，20～40mm为22.64万m3。
　　根据地质勘察报告，可供工程选择的骨料料场有：南地砂砾石骨料场、新营子砂砾石骨料场、西望山骨料场、新营子石料场（人工骨料），或从张家口市区直接购买骨料。其中南地砂砾石骨料场、新营子砂砾石骨料场及市区购买的骨料均含有碱活性，而碱-骨料反应又是影响混凝土耐久性的重要因素之一，因此需对这些骨料料场进行了骨料碱活性试验。试验结果表明，通过掺加20%或30%的粉煤灰可以使砂浆试件28天的膨胀率均小于0.1%，依据DL/T 5151-2014《水工混凝土砂石骨料试验规程》，判定该掺量下粉煤灰对这两种骨料的碱-硅酸反应危害抑制有效; 西望山骨料场、新营子石料场（人工骨料）为非活性骨料，满足混凝土骨料技术指标要求。
　　3  料场的选定
　　首先，对南地砂砾石料场、新营子砂砾石料场、西望山料场的砂砾石料试验指标与混凝土骨料质量技术指标对比，对新营子石料场（人工骨料）进行了原岩试验指标与技术指标对比，结果如下
　　南地砂砾石料场和新营子砂砾石料场中的砾石料、砂料均为碱活性骨料，若采用上述两个料场的砂砾石料作为混凝土骨料，一方面应采用低碱水泥（不大于0.6%），且严格控制外加剂中的碱含量;另一方面对混凝土采用碱-骨料反应抑制措施。
　　西望山料场中的砂料及砾石料均为非活性骨料。试验指标中除砂料的堆积密度略低、含泥量偏高外，其它指标满足规程要求。可以作为混凝土骨料使用。
　　新营子石料场（人工骨料）为非活性骨料，碱活性试验（砂浆棒快速法）检测结果为：14天膨胀率0.01%～0.02%，平均值0.015%;石料的饱和抗压强度、软化系数、干密度、冻融损失率（质量）、碱活性及硫酸盐及硫化物含量（换算为SO3）试验指标均满足人工骨料原岩质量技术要求。
　　其次，分析了各个骨料场的储量。砂砾石料储量计算采用平均厚度法，砂及砾石储量结果如下
　　南地砂砾石料场，2016年10月勘察时，料场范围内地下水埋深1.0m～3.0m，部分砂砾石料需要进行水下开采，砂、砾石料总储量447.1万m3。其中水下开采砂、砾石料储量分别为133.1万m3、165.0万m3，水上开采砂、砾石料储量分别为66.5万m3、82.5万m3。
　　新营子砂砾石料场，2016年10月勘察时，料场范围内地下水埋深1.3m～3.2m，部分砂、砾石料需要进行水下开采，砂、砾石料总储量537.7万m3。其中水下开采砂、砾石料储量分别为166.1万m3、180.3万m3，水上开采砂、砾石料储量分别为92.3万m3、99.0万m3。
　　西望山料场，地下水埋藏较深，砂、砾石料均为水上开采。
　　新营子石料场（人工骨料）储量约2452.0万m3。
　　3.1  各个骨料场运输条件分析
　　各个料场紧邻公路可通往坝址区，交通较为便利。南地砂砾石料场距坝址运距约3.5km，新营子砂砾石料场距坝址运距约4.5km。西望山料场距坝址约51km。新营子石料场（人工骨料）距坝址约6km，交通便利。从张家口市就近料场购买或联营加工距工程坝址约28km。
　　3.2  经济性对比
　　（1）南地砂砾石料场和新营子砂砾石料场中的骨料都含有碱活性，需添加粉煤灰进行抑制。因南地砂砾石料场距工程位置更近，开采价格低，优先选择南地砂砾石料场作为天然料场方案。
　　南地砂砾石料场天然骨料开采加工工艺：清除覆盖层—毛料开采运输—预筛分超径石—筛洗—骨料堆存—成品骨料运输。
　　覆盖层清除采用120hp推土机推运50m。
　　毛料开采运输采用3m3反铲挖掘机挖装20t自卸汽车运输1.5km，103kW推土机集料。
　　筛洗后骨料堆存采用皮带机运输。成品骨料运3km至拌和系统的骨料仓。
　　砂石弃料运输采用挖掘机装自卸汽车运至开采区，运距1.5km。
　　经计算砂（骨料）单价为54.52元/m3，石（骨料）单价为55.66元/m3。
　　（2）从西望山料场购买骨料，运距51km，经计算砂（骨料）单价为87.55元/m3，石（骨料）单价为112.89元/m3。
　　（3）新營子石料场（人工骨料）开采加工工艺：清除覆盖层—碎石原料开采-制碎石和砂（粗碎、筛分、中碎、筛分、细碎、筛分）-成品骨料运输。
　　经计算砂（骨料）单价为140.16元/m3，石（骨料）单价为85.45元/m3。
　　（4）从张家口市就近料场购买或联营加工骨料，骨料中含有碱活性，需要添加粉煤灰进行抑制。
　　经计算砂（骨料）单价为70元/m3，石（骨料）单价为94元/m3。
　　4  结论
　　在满足混凝土质量技术指标的前提下，通过对料场储量、运输条件、粉煤灰外加剂等因素分析比较，南地砂砾石骨料场更为经济合理，因此选定南地砂砾石骨料场作为本工程骨料来源。考虑南地砂砾料场的地理位置（库区下游河道），受汛期影响，工程汛期施工所需骨料需要在汛前备料。
　　参考文献：
　　[1] 张家口市乌拉哈达水利枢纽工程东库可行性研究报告.
　　[2] SL303-2017.水利水电工程施工组织设计规范[S].
　　[3]《水利工程设计概（估）算编制规定》水利部水总[2014]429号文.
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