何 良，张理理，王 君

（1.中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，成都 610072；2.四川二滩国际工程咨询有限责任公司，成都 610072）

1 前 言

硬梁包水电站位于四川省泸定县境内，是大渡河干流水电规划22级开发方案的第13个梯级电站。采用引水式开发，装机容量1200MW，与上游双江口水电站水库联合运行，多年平均年发电量53.5亿kWh。枢纽建筑物由闸坝、引水系统、地下厂房等组成。

本工程混凝土（包括喷混凝土、混凝土防渗墙）总量323.9万m3、反滤料4.5万m3、垫层料3.4万m3，共需成品砂石骨料770万t，需毛料920万t，成品骨料最大粒径为80mm。

2 水电站混凝土骨料介绍

水电工程混凝土骨料的料源包括建筑物开挖料、天然砂砾料场及石料场的开采料。

混凝土骨料料源可选择建筑物开挖料、天然砂砾料或石料场开采料，也可选择三种料的不同组合。选用建筑物开挖料有利于环境保护和水土保持，应优先选用。天然砂砾料储量丰富，剥采比较小，级配和开采运输条件较好时，也可作为优先选用料源。

由于碱活性骨料在一定条件下会与混凝土中的水泥、外加剂、掺合剂等材料中的碱物质发生化学反应，导致混凝土结构产生膨胀、开裂甚至破坏，故混凝土骨料料源应进行碱活性检验。主体工程混凝土骨料选用具有潜在碱硅酸反应的骨料料源时，应经过专门论证，并采取抑制骨料碱活性的有效措施。

3 电站料源概况

3.1 天然砂砾石料源

本工程天然砂砾石料源主要有乌支索、德威、二里坝等3个砂砾石料场，总储量156万m3，各料场特性见表1。

试验成果表明，各天然砂砾石料场除细骨料的含泥（泥块）量超标外（可通过加水冲洗解决），其余指标均满足规范要求。

根据《水工混凝土砂石骨料试验规程》骨料碱活性检验（化学法）评定标准，天然料碱度值Rc<70，且二氧化硅浓度Sc<35+Rc/2，均为非碱活性骨料。

天然砂砾石料场试验成果见表2～4。

表1 天然砂砾石料源汇总表

表2 粗骨料物理性质试验成果

表3 细骨料物理性质试验成果

表4 粗细骨料试验成果

表5 石料场特性表

表6 石料场试验成果表

3.2 人工骨料料源

人工骨料料源质量稳定，加工费用较天然料高，主要包括工程开挖料和石料场。

3.2.1 工程开挖料

本工程石方洞挖总量约1027万m3，其中引水隧洞、调压室及地下厂房主要洞室洞挖总量927万m3，尾水洞及附属洞室开挖渣料100万m3。根据试验资料，其中60%可用作加工混凝土骨料，约616万m3。

引水隧洞进口段岩性为灰白色花岗岩，洞身主要为闪长岩、花岗岩；地下厂房及调压室等主要洞室为闪长岩、花岗岩和辉绿岩。

据岩石室内力学试验成果：岩石弱风化弱卸荷岩石平均普通吸水率0.68%，平均湿抗压强度73.8MPa。

试验表明，除地下厂房尾水洞出口浅表部位的花岗岩存在潜在的碱活性外，其余部位质量均满足规范要求。

3.2.2 石料场

工程区引水隧洞洞线上有磨子沟和加郡沟两个人工骨料料场，各料场特性见表5，试验成果见表6。

试验成果表明，各石料场质量均基本满足规范要求。根据《水工混凝土砂石骨料试验规程》骨料碱活性检验（砂浆棒快速法）评定标准，砂浆试件14d的膨胀率均小于0.1%，磨子沟石料场和加郡沟石料场骨料均为非碱活性骨料。

4 料源选择

4.1 料源分析

（1）天然砂砾石料源

本工程三个天然砂砾石料场中，由于德威料场位于导流明渠及面板坝等水工建筑物范围内，储量不大，且已将建筑物开挖料规划为导流围堰填筑料料源，故混凝土骨料不能利用。

乌支索料场位于闸址左岸上游700m处，储量约43万m3，分布高程1230～1240m，位于库区，宜优先选作首部工程骨料料源。

二里坝料场位于坝址右岸下游5.5km处，储量约81万m3，大部分为耕地，河边少量为河滩地。

因此，本工程天然砂砾石料可用储量为124万m3。

（2）工程开挖料

为有利于环保水保，节约工程投资，人工料宜优先考虑利用工程开挖料。

根据地质资料，石方洞挖料中约616万m3可用作加工混凝土骨料。

（3） 石料场

工程区有磨子沟和加郡沟两个人工骨料料场，储量均约500万m3，岩性和工程开挖料一致，均为花岗岩，质量均基本满足规程规范要求。

根据施工总布置规划，在磨子沟沟内设置有渣场，布置有施工公路，开采运输条件较加郡沟料场好，料场无用层较浅，故石料场宜优先选择磨子沟石料场。

4.2 方案拟定

本工程天然砂砾石料源和人工骨料料源均位于厂区和坝区之间，运距较近，质量均基本满足要求。天然料为非活性骨料，人工骨料料源除地下厂房尾水洞出口浅表部位的花岗岩开挖渣料存在潜在的碱活性外，其余均为非活性骨料。碱活性骨料通过采取适当的碱活性抑制措施，可以满足加工混凝土骨料的要求。

虽然天然砂砾石料源加工费用较低，但储量较少，故本工程混凝土骨料料源应以人工骨料料源为主，结合天然砂砾石料源进行综合比较。

天然砂砾石料源和工程开挖料储量已经能够满足加工本工程所需的混凝土骨料，故不考虑开采石料场。

综合以上对各个天然料场、开挖料、石料场的分布、储量、质量等分析，同时考虑到二里坝回采渣场布置在二里坝天然砂砾料场上方，天然砂砾料加工单价低于人工骨料，优先利用工程开挖料不仅减少堆渣占地、节省弃渣费用，还有利于环境保护和水土保持，料源选择应不占或少占耕地等情况和要求，拟定了两个骨料料源组合建厂方案。

方案一：优先利用天然砂砾料场，不足部分由工程开挖料补充。即前期工程及首部枢纽混凝土骨料、反滤料和垫层料采用天然砂砾石料场，引水发电系统混凝土骨料采用工程开挖料。

建两个砂石加工厂，分别位于乌支索及刘河坝，均需在工程前期建厂投产。

乌支索天然砂石加工厂料源为乌支索天然料场和二里坝天然料场，供应导流工程及首部枢纽的混凝土、反滤料、垫层料等骨料，处理能力410t/h。

刘河坝人工砂石加工厂料源为二里坝回采渣场、磨子沟回采渣场，供应引水发电系统的混凝土骨料，处理能力1100t/h。

方案二：优先利用工程开挖料，仅前期临建工程采用天然砂砾料。即前期工程混凝土骨料采用天然砂砾石料场，主体工程采用工程开挖料。

建两个砂石加工厂，位置同方案一。乌支索天然砂石加工厂需前期建成投产，刘河坝人工砂石加工厂可在后期主体工程施工前建成。

表7 各方案概况表

乌支索天然砂石加工厂料源为乌支索天然料场，供应导流工程及引水隧洞施工支洞的混凝土骨料，处理能力115t/h。

刘河坝人工砂石加工厂料源为磨子沟回采渣场，供应首部枢纽、引水发电系统的混凝土、反滤料、垫层料等骨料，处理能力1500t/h。

各方案概况见表7。

4.3 方案比较

上述两个方案需从经济和技术可靠性两方面进行比较。

4.3.1 经济方面

各方案的经济比较主要从建安费用、骨料加工费用、毛料运输费用、成品骨料运输费用、征地移民费用等几方面进行比较。

（1） 建安费用

方案一乌支索、刘河坝砂石厂建安费用分别约800万元、4000万元，合计4800万元。

方案二乌支索、刘河坝砂石厂建安费用分别约300万元、5000万元，合计5300万元。

（2）骨料加工费用

天然砂石加工费用综合单价取17元/m3，人工砂石加工费用综合单价取27元/m3。

方案一天然砂石用量120万m3，人工砂石用量360万m3，加工费用11760万元。

方案二天然砂石用量35万m3，人工砂石用量445万m3，加工费用12610万元。

（3）毛料运输费用

方案一乌支索砂石厂需毛料230万t，运距约1km，其中二里坝料场毛料（156万t）需前期堆存于乌支索料场上，运距10km，后期回采；刘河坝砂石厂需毛料690万t，综合运距约1.7km。

方案一毛料运输费用合计7679万元。

方案二乌支索砂石厂需毛料70万t，运距1km；刘河坝砂石厂需毛料850万t，运距2km。

方案二骨料运输费用合计6043万元。

（4）成品骨料运输费用

方案一乌支索砂石厂生产成品骨料190万t，运距0.3km；刘河坝砂石厂生产成品骨料580万t，综合运距4.7km。

方案一骨料运输费用合计5001万元。

方案二乌支索砂石厂生产成品骨料60万t，综合运距2.7km；刘河坝砂石厂生产成品骨料710万t，综合运距5.7km。

方案二骨料运输费用合计6531万元。

（5）征地移民费用

除方案一比方案二多占用二里坝料场外，其余料场及砂石厂占地范围基本相同。二里坝料场范围内主要涉及耕地190亩，林地20亩，人口20人，总费用约1000万元。

各方案经济比较详见表8。

表8 各方案费用比较表

由表8可知，经济方面两方案相差不大。

4.3.2 技术可靠性方面

（1） 料源

方案一天然料总储量124万m3，开采量103万m3。工程开挖料可用渣料616万m3，回采量267万m3，回采率约44%。

方案二天然料储量43万m3，开采量32万m3。工程开挖料可用渣料616万m3，回采量327万m3，回采率约53%。

根据《水电工程施工组织设计规范》要求，可研阶段料场的规划开采量应考虑地质和施工因素，按设计需用量的1.25～1.5倍选取。本工程需用量较大，可按设计需用量的1.25倍选取，方案一规划开采量的回采率约55%，方案二规划开采量的回采率约67%。

两方案的料源质量相同，方案一的天然料开采率较方案二高，工程开挖料回采率较方案二低，均满足规范要求。

（2）系统运行管理

方案一乌支索砂石加工厂承担导流工程及首部枢纽的骨料，刘河坝砂石加工厂承担引水发电系统的骨料，便于分标管理，混凝土高峰由两个砂石厂共同承担，保证性较高，但两个规模较大的加工厂均需在工程前期建厂投产。

方案二乌支索砂石加工厂（小厂）承担前期工程的混凝土骨料，刘河坝砂石加工厂（大厂）承担主体工程的骨料。小厂可归属导流工程，便于分标管理。工程前期仅需建厂投产小厂，后期投产大厂，从时间上更有保证。

（3）环境保护和征地移民

方案一比方案二多选择了二里坝天然料场，该料场主要涉及耕地190亩（水田），林地20亩，人口20人，占用该料场对当地居民有较大影响，移民安置难度大，复耕难度较大。

方案二充分利用开挖料，有利于环境保护和水土保持。

4.4 推荐方案

在料源和建厂条件方面，两方案差别不大；在系统运行管理和环境保护、征地移民方面，方案二比方案一更优。

综上所述，根据施工总布置及渣场规划、料场储量、位置、环境保护、征地移民等因素，考虑技术的可靠性和经济的合理性，选择方案二作为本工程混凝土骨料料源的推荐方案。

5 结语

在水利水电工程施工组织设计中，料源的选择相当重要，其选择的恰当与否直接关系到混凝土质量和单价，以致影响工程质量和造价。不同的工程在料源选择上又有各自不同的特点，需因地制宜进行综合分析比较。本工程前期工程采用天然料，主体工程采用工程开挖料，不仅减少堆渣占地、节省弃渣费用，还有利于环境保护和水土保持。在水电站混凝土骨料料源选择时，不能仅因为天然砂砾料加工费用较人工骨料低就优先选用，而应结合工程开挖料的可利用情况、环境保护、水土保持、征地移民等因素综合考虑，最终选择一个技术可行、环境友好、节省资源、经济合理的方案。

[1]DL/T5397-2007水电工程施工组织设计规范[S].中华人民共和国国家发展和改革委员会，2007.

[2]DL/T5388-2007水电水利工程天然建筑材料勘察规程[S].中华人民共和国国家发展和改革委员会，2007.

[3]水利电力部水利水电建设总局.水利水电工程施工组织设计手册[M].北京：中国水利水电出版社，1997.

[4]全国水利水电施工技术信息网.水利水电工程施工手册[M].北京：中国电力出版社，2002.

[5]谭建平.向家坝水电站混凝土骨料料源选择[J].中国水利，2006（6）：51-53.

[6]黄河，等.溪洛渡水电站混凝土骨料料源选择[J].中国水利，2006（4）：21-23.