錦凌水庫砂礫料料場規劃與開采分析

王美多

(法庫縣水土保持監督管理辦公室，沈陽110400)

0 前言

錦凌水庫工程位于錦州市境內的小凌河干流上，壩址位于錦州市近郊區的后山河營子村，距錦州市中心9.5 km，水庫總庫容8.08×108m3。

水庫任務是以承擔錦州市的防洪和供水為主，并兼顧改善地下水環境。

工程等別為II等，工程規模為大(2)型，永久性主要建筑物(擋水壩段、溢流壩段、底孔壩段、引水壩段及連接建筑物)為2級，右岸下游導墻等次要建筑物為3級，臨時性建筑物為4級。

錦凌水庫樞紐是以土壩為基本壩型的混合壩。大壩壩頂高程64.80 m，最大壩高48.3 m，壩長1 148.0 m。

土壩分左右岸布置，主河槽混凝土壩段布置有右連接段、引水壩段、底孔壩段、溢流壩段、擋水壩段、左連接段。

其中左岸土壩長499.0 m，右岸土壩長351.5 m，引水壩段長20.0 m;底孔壩段長40.0 m，溢流壩段長177.5 m，擋水壩段總長54.0 m，左、右岸連接段壩頂均為3.0 m。

1 料場概述

根據對招標文件提供資料的認真分析，壩殼填筑砂礫石料選擇上游Ⅱ號料場及下游Ⅲ號料場。

1.1 Ⅱ號料場

Ⅱ號砂礫石料場位于壩址上游，距壩址1.5 km，料場面積約為280 467 m2，料場內有用層儲量為251.54萬 m3。

1.2 Ⅲ號料場

Ⅲ號砂礫石料場位于壩址下游，距壩址4.5 km，料場面積約為423 600 m2，料場內有用層儲量為296.4萬 m3。

砂卵(礫)石料場大部分為水下開采。進行砂礫石填筑料開采前，需對以上料場進行復查。

認真核實壩料的有效儲量、壩體所需各種壩料的數量和質量、開采條件與運輸條件。復核后方可進行砂礫石料的開采[1]。

2 料場復查

2.1 復查內容

復查內容包括以下5點:

1)體填筑采用的砂礫料開采范圍和數量。

2)砂礫料場開采區表土開挖厚度及有效開采層厚度。

3)根據施工圖紙要求對上述(1)項所列各種土料進行物理力學性能復核試驗。

4)砂礫料場的開采、加工、儲存和裝運條件。

5)砂礫料場的工程地質和水文地質條件[2－3]。

2.2 復查的方法

2.2.1 網點的布設

勘探網點的布設采取逐漸加密原則，間距100～200 m。勘探采用探坑方法進行:水上部分采用坑槽，水下部分以鉆探為主，必要時布置少量沉井[4]。各勘探點均揭穿有用層。

水下層過厚情況下，坑孔深度達到最大開采深度以下1 m左右。主要描述顆粒組成及泥、砂、礫石的大致含量，砂的礦物成分及礫石的密實度、夾層。記錄勘探時地下水位與相應的河水位、取樣地點和深度等。

2.2.2 勘探試驗

采用混合取樣法進行取樣。試驗項目包括天然含水量、容重、比重、顆粒分析、擊實、相對密度、滲透、含泥量、自然休止角等。

2.2.3 儲量計算

計算料場有用層總儲量和上覆無用層及夾層的體積，并分區、分層、水上、水下和分級進行計算。

3 料場規劃

依據對各料場復查的資料，通過比較選擇合理的開采、運輸、加工、堆存方式，配置相應的施工設備[5]。確定不同料場的開采程序、數量和填筑部位，作出料場全面而具體的布置和安排。

大壩填筑工程共需從料場開采砂礫石料1 261 206 m3(其中包括壩殼料及過渡料均為壓實方)，相應的開采方為1 248 719 m3(自然方)。

分別從Ⅱ號砂礫石料場取料383 121 m3(自然方)，Ⅲ號砂礫石料場取料865 598 m3(自然方)。

其中Ⅱ號砂礫石料場主要為壩體左岸灘地149 m段及明渠及縱向圍堰占壓段底部填筑提供料源，Ⅲ號砂礫石料場主要為明渠及縱向圍堰占壓段填筑提供料源。

根據施工總計劃中各年度各部位砂礫料的需要量，按計劃進行開采，并考慮瀝水時間。同時為下一年開采出一定數量的備用料。

Ⅱ號砂礫料料場主要開采時間為2010年4月末—2011年6月末，有效開采時間為10個月。

Ⅲ號砂礫料料場主要開采時間為2010年3月中旬—2012年6月末，有效開采時間為20個月。

4 壩料的開采

4.1 料場各儲量

Ⅱ號砂礫料場表層需剝離的覆蓋層系數為10.3%，根據Ⅱ號砂礫料場開采383 121 m3計算需剝離覆蓋層39 462 m3。

Ⅲ號砂礫料場表層需剝離的覆蓋層系數為16.7%，根據Ⅲ號砂礫料場開采865 598 m3計算需剝離覆蓋層144 555 m3，則表層剝離總量約為184 017 m3。

4.2 施工方法

表層剝離根據開采規劃采用分期剝離的方法進行，采用2 m3液壓挖掘機配合162 kW推土機裝20 t自卸車，先期剝離料用于料場靠河一側填筑形成擋水臨時圍堰及修筑與施工主道的連接路[6]。

第Ⅱ、第Ⅲ砂礫石料場有用層砂礫料大都處于水下，因此砂礫石料以水下開采為主，采用立采的開挖方式進行。

開挖設備采用3 m3索式挖掘機，采用3 m3裝載機裝車配合20 t自卸車運輸上壩。

水面以上部位直接利用2 m3挖掘機，裝20 t自卸車運輸上壩。

根據砂礫石料的高峰需量，配置索式挖掘機的數量，將砂礫石料場按縱向平均分作幾個作業區，橫向方面先剝離寬度≥60 m的表層覆蓋土和廢料，以便于索式挖掘機展開工作和砂礫料的裝載、運輸。

每臺索式挖掘機在自己的作業區的起點同方向作業，采用“條帶開采法”[7]。

根據索式挖掘機的有效旋轉半徑，確定索式挖掘機每條開挖寬度在10 m左右，將抓出來的料堆放在與開挖條帶平行的索式挖掘機運行方向的鏡像位置，即另外一側進行堆放。

開采后的砂礫料經瀝水后(瀝水時間依據現場試驗而確定)運輸上壩進行填筑。壩料由3 m3裝載機裝車，20 t自卸車運輸上壩。

為了取得良好的循環施工，提高功效，裝載運料同樣從各作業區的起點開始，以便為完成第一條帶開挖的索式挖掘機提供作業位置。

采用此法施工，可以盡可能地減少砂礫料開采的損耗，保證有用料的的全面開采。

表層被污染的砂礫料直接由推土機推入已經開采過的帶溝中，其余部分的表層剝離物除監理制定和工程另有需要外，也將棄入已經開采過的條帶溝中[8]。

第Ⅱ、第Ⅲ料場開采方法相同，作業區劃分根據實際開采區進行局部

調整。

5 砂礫料場開采進度計劃

根據施工需要及施工總進度計劃的安排，料場施工進度安排如下:2010年進場后，在施工準備階段就首先進行Ⅱ、Ⅲ號砂礫石料場的表層剝離開采工作，為壩體填筑作準備工作。

兩個料場的調配如下:

1)2010年4月末—2011年6月末，上壩料主要為Ⅱ號料場，計劃在Ⅱ號砂礫石料場取料383 121 m3(自然方)。

2)2010年3月末—2011年6月末Ⅲ號料場主要為開采備料工作，待2011年大汛及大汛以后，Ⅱ號料場被淹沒，壩體填筑料源將改為Ⅲ號料場，計劃在Ⅲ號料場取料865 598 m3(自然方)。

主壩填筑砂礫石料年度需用量計劃見表1。

表1 主壩砂礫石料年度需用量計劃表 m3

6 開采機械設備與人員配置

6.1 機械設備

2 m3索式挖掘機10臺，2 m3液壓挖掘機6臺，3 m3裝載機6臺，162 kW推土機3臺，20 t自卸車30臺。

6.2 人員配置

司機100人，修理工20人，管理人員10人，技術人員5人，力工15人。

7 結語

錦凌水庫是遼寧省重點水利工程建設項目，它是兼顧防洪、發電等綜合利用的大Ⅱ型水庫樞紐工程。

砂礫料的質量和生產是保證大壩安全和工期的關鍵，通過對水庫砂礫料料場選擇、復核和規劃與開采的研究與分析，以確保水庫的砂礫料的供應，為水庫修建提供堅實的基礎保障。

[1]閆電紅.張峰水庫砂礫料場規劃[J].山西水利，2006(04):87.

[2]史碧娟，姚玉廣.云南大水溝水庫石料場規劃及開采[J].西北水力發電，2004(01):49 －50.

[3]穆慶華，王美多.錦凌水庫土料料場規劃及開采分析[J].黑龍江水利科技，2013，41(10):81 －83.

[4]趙世隆.烏江思林水電站料場選擇與開采規劃[J].貴州水力發電，1997(03):27－30.

[5]陳明波，吳年超.淺談料場規劃管理與控制[J].公路交通科技:應用技術版，2010(05):26－28.

[6]趙世隆.烏江思林水電站料場選擇與開采規劃[J].貴州水力發電，1997(03):27－30.

[7]趙世隆，劉淑芳，路文珍.錦屏一級水電站料場規劃及砂石加工系統方案設計[J].水力發電，2008(07):67－70.

[8]程富.天然砂礫料開采平衡分析[J].黑龍江水利科技，2012，40(10):183 －184.