大型水电工程混凝土骨料料源选择的思考.pdf
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1、水 力 发 电 第 3 7 卷第 1 0 期 2 0 1 1 年1 0月 大型水电工程混凝土骨料料源选择的思考 李太成 ,佘 奎 ,常作维 ,陈惠明 ( 中国水 电工程顾 问集 团公司 ,北 京 1 0 0 1 2 0 ) 摘要 :根据近年来水电工程建设实践 ,对大型水电工程混凝土骨料料源选择中的若干问题 进行了总结 。提 出混凝 土骨料料源选择应在加深地质勘察和相关试验工作的基础上,通过深化研究,最终选择储量足够、原岩性能良好、 易于加工 、开挖料利用恰当 、开采运输合理的料源方案。 关键词 :水电工程 ;混凝土骨料 ;料源选择 Re fl e c ti o n s o n C o n c
2、r e t e Ag g r e g a t e Ma t e r i a l S o u r c e S e l e c t i o n f o r L a r g e - s c a l e Hy d r o p o w e r P r o j e c t s Li Ta i c h e ng ,Yu Ku i ,Ch a ng Zuo we i ,Ch e n Hu i mi n g ( H y d r o C h i n a C o r p o r a t i o n , B e i j i n g 1 0 0 1 2 0 , C h i n a ) A b s t r a c t :
3、 T h e i s s u e s r e l a t i n g t o c o n c r e t e a g g r e g a t e m a t e ri a l s o u r c e s e l e c t i o n f o r l a r g e - s c a l e h y d r o p o w e r p r o j e c t s a r e s t u d i e d a f t e r l e a r n i n g f r o m t h e e n g i n e e r i n g p r a c t i c e s i n r e c e n t y
4、e a r s I t i s p r o p o s e d t h a t t h e ma t e ri a l s o u se p rog r a ms w i 血 s u ff i c i e n t r e s e r v e , g o o d r o c k p e r f o r ma n c e , e a s y p r o c e s s i n g , r a t i o n al u s e o f e x c a v a t e d ma t e ri a l s a n d c o n v e n i e n t e x c a v a t i o n a n
5、 d t r a n s p o r t s h o u l d b e s e l e c t e d o n the b a s i s o f d e t a i l e d g e o l o g i c a l s u e y , s c i e n t i fi c t e s t s a n d r e s e a r c h K e y Wo r d s : h y d mp o w e r p r o j e c t ; c o n c r e t e a g g r e g a t e ; m a t e r i a l s o u r c e s e l e c t i
6、o n 中圈分类号 : W 7 4 1 ; 4 2 文献标识码: A 文章编号 : 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 i ) 1 0 - - 0 0 4 8 - 0 3 近 年 来 , 在 国 内 一 些 大 型 水 电 工 程 实 施 阶 段 , 由于各种 原 因 ,在混凝 土骨 料料源 储量 质量 、加工 、 开 挖料 利用 、料源 开 采 和运 输等 方 面 出现 了不 同程 度 的 问 题 ,有 的 甚 至 出 现 了 料 源 方 案 的 重 大 调 整 , 对 工 程 建 设 造 成 了 影 响 。 1 料源储量和质量 大 型 水 电工 程建 设 表 明 ,料 源储量
7、和 质 量 随着 勘探 、试 验 工作 的 深入 ,及 实 际 开挖 进展 ,可 能会 发 生 较 大 变 化 ,甚 至 会 发 生 重 大 变 化 ,对 料 源 选 择 和 利 用 造 成 较 大 影 响 。 锦 屏 一 级 工 程 兰 坝 大 理 岩 料 场 在 可 研 阶 段 探 明 有 效 储 量 为 8 7 0万 m 其 储 量 和 质 量 均 满 足 要 求 。 招 标 设 计 阶 段 加 深 了 勘 探 工 作 。发 现 其 开 采 条 件 变 差 ,有用 料 分 布范 围 和储 量均 发 生 了 巨大 变化 ,可 采 储 量 仅 为 1 0 9 1万 m ,不 得 不 放 弃
8、其 作 为 主 要 料 场 。实 际 采 用 了质 量 相 对 较 差 的 三 滩 大 理 岩 料 场 。 锦 屏 二 级 东 端 工 程 招 标 阶 段 混 凝 土 总 量 为 2 0 0 万 m 。 工 程 实 施 阶 段 , 由 于 设 计 变 更 、超 挖 、地 质 条件 变化 等 因素 ,混凝 土 总量 增加 了 1 5 0万 m 料 源缺 口 2 0 0多万 1 T I ,后来 通 过锦 屏一 级 工程 三滩 大 啊Wa r e r P o e r V o 1 3 7 N o o 理岩料 场扩 大用料 得到解 决 。 向家 坝工 程 可研 阶段 起 初 将 料场 选 在 离坝 址
9、约 1 8 k m 的 双 河 料 场 ,后 经 详 细 勘 探 , 发 现 其 中 有 一 半 岩 层 有 碱 碳 酸 盐 活 性 反 应 而 放 弃 。 随 后 考 虑 过 坝 址 附 近 的 新 滩 坝 砂 岩 ,其 缺 点 是 强 度 偏 低 ,加 工 易 破 碎 ,石 粉含量 高 ,此外 剥采 比也 高 ,约为 1 : 1,并 存 在碱 硅 酸盐 活性 反 应 ,只好 放 弃 。最 终 不得 不舍 近求 远 选 定各 项 性 能 良好 、运距 近 4 0 k m 的太平 料 场 灰 岩 。 漫 湾 工程 可 研 阶段 对 花 岗 岩料 场勘 探 较 少 ,认 为 风化 层较 薄 ,推
10、 荐 花 岗岩 作 为一 号 料 场 。在开 采 了 6 0万 m 以 后 才 发 现 山 顶 风 化 层 太 厚 而 被 迫 放 弃 。 小 湾 工 程 选 择 孔 雀 沟 石 料 场 l l I 料 区 作 为 拱 坝 骨 料 主 料 源 ,规 划 开 采 量 9 0 0万 m 。料 场 开 采 后 发 现 G1挤 压 破 碎 带 及 其 下 盘 岩 体 的 破 碎 、蚀 变 、 风 化 程 度 超 过 了 预 期 ,无 用 料 的 比 例 较 高 , 同 时 设 计 混 凝 收 稿 日期 :2 01 1 - 0 6 1 3 作者简介:李太成( 1 9 7 O 一) ,男 ,河南潢 川人,
11、高级工程师 ,主 要从事水电工程咨询工作 子、 峨, 哥: , J J一任, 比 上月 币斗 丁 干 口 , 匦 5。 土 较 可 研 增 加 较 多 ,设 计 复 核 有 用 料 缺 口 达 4 7 41 万 m, , 不 得 不 增 加 补 充 料 场 。 后 来 分 析 发 现 料 场 可 利 用 范 围 较 大 ,通 过 采 取 上 游 扩 挖 、 下 游 收 缩 的 开 采 方 案 ,并 继 续 开 采 原 来 不 看 好 的 G1挤 压 带 及 其 下 盘 岩 体 在 没 有 启 用 补 充 料 场 的 前 提 下 问 题 得 到 了 圆满 解 决 I 】 1 。 可 见 对 于
12、复 杂 地 形 地 质 条 件 下 巨 型 料 场 的 前 期 地 勘 工 作 不 能 仅 局 限 于 满 足 规 程 规 范 对 勘 探 量 的 要 求 还 需 有 针 对 性 地 开 展 加 深 勘 探 工 作 尽 量 减 少 由 于 地 勘 工 作 的 局 限 性 带 来 的 料 场 储 量 和 质 量 的 风 险 。 在 料 场 开 挖 阶 段 储 量 和 质 量 发 生 变 化 时 , 应 按 勘 察 规 程 进 行 详 细 的补 充 勘 察 和 相 关 试 验 工 作 。 对 于 料 源 储 量 ,仅 要 求 地 质 勘 察 储 量 达 到 要 求 是 不够 的 ,应 有 足够 的
13、可 采 储量 。料 源 规划 开采 量 不 能仅 依 据设 计 工程 量 来 计 算 还 要 考 虑地 质 条 件 变 化 、 设 计 变 更 、地 质 处 理 、施 工 超 挖 、施 工 质 量 不 达标 、开挖 有 用料 管 理 不 完善 等 因素 的影 响 ,并 考 虑 一 定 富 裕 系 数 规 划 开 采 范 围 宜 留有 扩 大 用 料 空 间 。以备将 来 之需 。规 范规 定 可 研 阶段 可 采 储 量 应 不 小 于 设 计 需 要 量 的 1 5倍 规 划 开 采 量 应 按 设 计 需 要 量 的 1 2 5 1 5倍 选 取 。 对 工 程 地 质 条 件 复 杂 、
14、料 场 条 件 不 理 想 、 只 有 单 一 料 场 、采 用 长 隧 洞 作 为 主 要 料 源 、两 个 工 程 共 用 料 场 等 类 型 的 工 程 , 料 源 系 数 要 适 当 高 一 些 。混 凝 土 需 要 量 巨 大 的水 电 工程 ,除 了推荐 料 源之外 ,宜 考虑 一定 的备 用料 源 。 2 岩石加工性能 近 年 来 ,一 些 大 型 水 电 工 程 由 于 对 料 源 原 岩 加 工 性 能 认 识 不 足 , 给 砂 石 系 统 运 行 、 原 材 料 质 量 控 制 乃 至 整 个 工 程 造 成 不 利 影 响 。 关 于 原 岩 的 加 工 性 能 ,虽
15、然 规 范规 定 了 开展 生 产性 试 验 的要 求 ,但 由 于 料 场 岩 性 分 布 及 变 化 , 岩 石 取 样 不 一 定 具 有 代 表 性 以 及 室 内 加 工 设 备 选 型 与 加 工 工 艺 不 一 定 适 应 岩 石 特 点 ,造 成 某 些 岩 石 加 工 的 特 殊 性 在 前 期 阶 段 不 容易 发 现 ,而是 在 开 采 和大 规 模 生产 过 程 中才暴 露 出 来 。 许 多 水 电 工 程 砂 石 系 统 加 工 初 期 或 生 产 过 程 中 , 针 对 砂 石 骨 料 加 工 存 在 的 问 题 进 行 了 大 量 的 系 统 改 造 和 工 艺
16、 改 进 ,开 展 了 大 量 相 关 试 验 工 作 。 表 1列 出 了 一 些 工 程 实 例 。 五 强 溪 工 程 石 英 岩 具 有 很 强 的 磨 蚀 性 。其 磨 损 系 数 约 为 石 灰 岩 的 2 5倍 ,制 砂 棒 磨 机 钢 棒 单 位 耗 量 高 达 2 1 6 7 e v t ,每 班 因 维 修 停 产 一 个 多 小 时 。 造 成 砂 石 系 统 投 产 后 近 一 年 时 间 里 一 直 未 能 达 到 设 计 生 产 能 力 。 锦 屏 工 程 是 国 内 水 电 工 程 中 首 次 采 用 大 理 岩 加 工 人 工 骨 料 ,对 大 理 岩 加 工
17、存 在 的 困 难 , 事 先 未 充 表 1 国 内部分水电工程砂石骨料加 工中存在的 问题 工 程项 目料源岩性 主要问题 主要原因 龙滩 灰岩 黑 云 花 岗 片 小 湾 麻 岩 、 角 闪 斜 长 片麻 岩 百色 辉绿岩 五强溪 石英岩 溪洛渡 玄武岩 官地 玄武岩 金安桥 玄武岩 锦屏 砂岩 锦屏 大理岩 功果桥 砂板岩 吾 中 誓 皇 暑 差 岩 性 过 软 、 强 度 过 低 不 足 : 粗 骨 料 裹 粉 ” 、 “ 人工砂石粉含量高 岩性 : 岩性 过强 、过硬 缺乏:石 粉含量 高 “ 、“ 耋 釜 塑 擘 石 英 岩 强 磨 蚀 性 达 到 设 计 生 产 能 力 塑 毫
18、 氅 量 ; 大 、 玄 武 岩 难 破 碎 ; 特 奎 墨 中原 ; 蕃 交 隙 石 针 片 状 含 量 高 。 。 ; 玄 武 岩 质 地 坚 硬 、 石 耢 麓 、 魔 主 砂子粘结成团 、 、 1 - 制砂产粉率低 :成 玄武岩易碎难磨 :料 品砂含水率高 :细 场中含有火山角砾 度模数偏大 熔岩和凝灰岩夹层 孽 态 要 妻 砂 岩 抗 磨 性 差 片 状 含 量 相 对 较 多 砂 墓 大 理 岩 磨 蚀 能 力 和 抗 言 磊 蓑 薹 : 荔 碎 高 ;细度模 数波动 仝 工 妻 砂 岩 与 板 岩 软 硬 相 间 女 绑 艟 神 偏 高 分 认 识 到 ,施 工 阶 段 针 对
19、人 工 砂 细 度 模 数 波 动 、 石 粉 含 量 高 、含 水 率 不 稳 定 等 问 题 ,开 展 了 大 量 的 试 验 和 砂 石 系 统 改 造 工 作 量 , 解 决 了 人 工 砂 细 度 ,石 粉含 量 和含 水 率 波 动较 大 的问题 , 目前仍 存 在 石粉 含 量 和 细 度 模 数 按 规 范 要 求 合 格 率 较 低 的 问 题 。 事 后 总 结 锦 屏 I i 程 大 理 岩 砂 石 系 统 几 年 来 的 生 产 和 改 进 经 验 ,大 理 岩 加 工 性 能 较 差 与 锦 屏 工 程 地 质 条 件 、 大 理 岩原 岩 本 身 特性 、岩 性组
20、成 、开采 方 式 、毛料 含 水 率 及 加 工 工 艺 均 有 关 系 闭 。 锦 屏 一 级 拱 坝 由 于 料 源 选 择 的 局 限 性 采 用 了 砂 岩 粗 骨 料 和 大 理 岩 细 骨 料 的组 合 骨料 方 案嘲。对 砂 岩 加 工 的 特 殊 性 事 先 认 识 也 不 充 分 在 生 产 过 程 中 ,暴 露 了 特 大 石 产 量 不 足 、 粒 形 较 差 、单 边 长 度 过 长 、针 片 状含 量 较 高 、中径 合格 率 较 低 、跌 落 逊 径增 加 和 粗 骨料 超 逊 径存 在 超标 等大 量 问题 ,为 此 对 印 把 子 砂 石 系 统 进 行 了
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