许田地

（安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司 合肥 230088）

1 工程概况

牛岭水库地处安徽省宣城市泾县境内，是国务院确定的172项重大水利工程之一。水库规模为大（2）型水库，工程等别为Ⅱ等，水库总库容1.69 亿m3。枢纽工程由混凝土重力坝、坝顶泄洪表孔、坝身泄洪中孔、坝内埋管式发电引水系统、坝后式发电厂房和升压开关站、鱼道等建筑物组成。混凝土重力坝、泄洪表孔、坝身泄洪中孔、引水系统、鱼道出口等为2 级建筑物；坝后式发电厂房、升压开关站为3级建筑物。大坝主体工程混凝土总量约41.0 万m3。

2 混凝土骨料的设计需要量

坝体混凝土为大体积混凝土，骨料配合比以四级配为主，上游坝面、墩墙、溢洪道、厂房等部位骨料配合比以二级配为主。根据水工设计计算工程量及配合比试验成果，计算混凝土各级配骨料的设计需要量，骨料总设计需要量为75.7 万t，见表1。

表1 工程混凝土骨料设计需要量分析表

3 混凝土骨料料场的调查选择

3.1 天然砂砾料场调查

根据地质调查，工程区域共分布有8 个砂砾石料场，从上游至下游分别为上坝址砂砾石料场、下坝址砂砾石料场、园潭湾砂砾石料场、姚村砂砾石料场、吴村砂砾石料场、湖村砂砾石料场、湖村下游砂砾石料场以及下坝址河床砂砾开挖料。

调查的这8 处砂砾料场的地层结构简单，为新近沉积的砂砾石层，表层含少量漂石，厚度一般大于2m，砾石的岩性主要为微风化的石英细砂岩，少量花岗闪长岩。砂的矿物成分以石英及长石为主，夹部分深灰色页岩碎屑，砂呈棱角状，磨圆度较差，砂料多为中粗砂，岩性指标等满足工程设计要求。

由表2可知，本次调查的砂砾料场总储量为131.6 万t，本次设计骨料需要量为76 万t，储量满足规范1.5 倍的要求。根据料场砂砾料的减活性试验及破碎试验成果，骨料质量满足设计要求。

表2 砂砾料场天然级配储量表

3.2 其他料场的调查

地质揭示，工程区的地层以石英细砂岩夹页岩、石英细砂岩和砂质页岩互层、石英细砂岩夹细砂岩和砂质页岩以及石英细砂岩夹细砂岩五种组合为主，其中砂质页岩及细砂岩层状分布间有泥质胶结，且泥质含量大，强度低，分布以层状分布为主。

工程区的大坝开挖范围及周边可选的块石料场，砂质页岩及细砂岩组合层广泛分布，泥质胶结层难以排除，不宜作为混凝土骨料加工原料。工程的坝基开挖石料不具备加工成品骨料的条件，同时工程区域也不具备块石料场开采的条件。

3.3 料场的选择

根据天然砂砾料筛分成果，砂砾料的级配良好，开采后经分级筛分，可直接转运至砂石料堆场作为混凝土骨料使用，其开采加工工艺简单，骨料供应强度高，工程经济性好。在料场储量充足的前提下，经过单一筛分工艺可获得混凝土骨料则最为经济。

工程区附近共调查确定了8 处可供开采的天然砂砾料场。按照施工组织设计的进度安排及土石方平衡规划，大坝基础开挖砂砾料及下坝址料场的砂砾料主要用于大坝上游围堰的填筑骨料，其余的6处料场均选择作为大坝混凝土骨料的砂砾料场使用，储量约121.1 万t。

4 天然砂砾料存在的问题及级配调整措施

4.1 天然砂砾料存在的问题分析

根据《水利水电工程施工组织设计规范》SL303 中的关于料场骨料开采、运输、加工损耗补偿的相关计算规定进行混凝土骨料料场原料设计需要量计算。

混凝土骨料料场原料设计需要量可按公式C.0.3计算，均为自然方。

VH需=1.2×〔VH场+VH场存×（K3-1）〕×K4×K5

式中：

VH需—混凝土骨料料场原料设计需要量，万t；VH场—扣除工程开挖可利用量后的加工混凝土骨料所需原料，万t；

VH场存—来自料场的需转存的混凝土骨料原料量，万t。该工程的上坝址料场受围堰雍水淹没影响需转存外，其余均从料场直接取用。

K3为转存损耗补偿系数，取1.1；K4为运输损耗补偿系数，取1.04；K5为开采损耗系数，水上取1.08，水下取1.2。

根据上式可知，VH需混凝土骨料料场原料设计需要量约83.4 万t，大于大坝混凝土的设计计算需要量为76 万t，选定的天然砂砾料场的料源数量基本满足大坝混凝土骨料需求。

除满足数量的要求外，对料场的天然级配与设计配合比级配进行了比较，对比情况见表3，由表可知，在本次调查的6 个砂砾料场全部开采筛分的情况下，天然砂砾料中的中石、小石及砂料数量仍小于设计需求量，而蛮石、超大石及大石等超径石则大于设计需要量。由于工程区附近已无再可利用的天然砂砾料场，无法利用更多的砂砾料源筛分出足够的中石、小石以及砂料。因此，需利用现有资源对天然砂砾料的级配进行调整。

4.2 天然砂砾料的级配调整措施

料场的天然砂石料在扣除损耗补偿后，粒径大于150mm 的蛮石含量约为11 万t，150～40mm 特大石及大石含量约35.5 万t，40～5mm 中小石含量约21.8 万t，砂料含量约13.8 万t，含泥量约为1.2 万t。工程设计各级配混凝土骨料需要的特大石及大石为10.5 万t，中小石约40.4 万t，砂料24.7 万t。天然砂砾石料中的特大石及大石储量较高，大于设计需要的数量约24.9 万t；中小石及砂料储量较低，中小石缺18.6 万t，砂料缺10.9 万t。

工程拟采用天然砂砾料中多余的36.1 万t 中、大石及蛮石等超径石进行级配调整，利用这些粒径范围在300mm 以下超径石，通过一道简易的中碎加工，形成粒径更小的中、小石，以增加中小石数量，同时还可利用加工后的中、小石，二次加工成人工砂。超径石经过破碎加工后，有效地补充了砂石料中的中小石含量，优化了混凝土骨料的级配，满足了设计级配需求。

采取超径石加工破碎补充中小粒径骨料优化骨料级配的措施，既能充分利用砂砾石资源，同时兼顾工程经济性及工程设计需求。

根据表3计算可知，天然砂砾石料场直接筛分用于大坝混凝土浇筑的骨料量为46.2 万t，多余用于中碎加工的40～300mm 的超径石为36.1 万t，扣除损耗后，破碎加工可获得中石9.4 万t，小石9.2万t，人工砂10.9 万t。根据大坝混凝土施工强度，天然砂砾石料筛分能力为400t/h，碎石加工生产能力为208t/h，人工砂加工原料采用破碎后的中小石（40～5mm），生产能力为50t/h。

表3 主体工程混凝土设计骨料级配平衡计算表

5 结语

工程区附近的天然砂砾石料源较为丰富，开采加工便利，其质量及储量均能满足工程需求，工程经济性好。料场的天然骨料的级配分布较为均匀，但受总储量限制，混凝土骨料的级配仍需采取超径石料破碎来调整。在工程实施阶段，应根据料场复勘成果以及混凝土浇筑计划，试验确定天然骨料及人工砂石料的联合使用配合比方案，做好骨料的生产与大坝混凝土的浇筑顺畅衔接，确保大坝施工顺利开展■