紅巖水庫水源樞紐工程料場選擇與開采設計

【摘要】紅巖水庫工程推薦壩型為面板堆石壩，屬當地材料壩，大壩填筑所需堆石料、過渡料以及墊層料數量較大，料場的選擇對大壩的填筑施工有較大影響。本工程通過對水源樞紐的兩個石料場進行了儲量、質量以及開采運輸條件綜合對比分析。最終選擇運距稍遠，但開采運輸條件較好的2號石料場，對大壩的填筑施工起到了有效的控制作用。

【關鍵詞】面板堆石壩；料場儲量；料場質量；料場開采；料場運輸

1、工程概況

紅巖水庫工程以城市供水和灌溉為主，兼顧發電功能。工程由水源樞紐工程、供水管線工程、灌區工程組成。水源樞紐位于貴陽市花溪區青巖鎮馬鈴鄉紅巖村境內的馬林河上，距貴陽市花溪區馬鈴鄉5km，距花溪區31km，距貴陽市城區50km。推薦壩型為面板堆石壩，壩頂高程1072.6m，最大壩高52.6m，壩頂凈寬度6m，壩頂長150.78m；溢洪道布置于左岸，為岸邊開敞式設閘溢流，溢洪布置為3（孔）×6m（寬）；供水和發電系統均布置于左岸，采用有壓取水洞取水； 放空洞初步布置在大壩右岸山體內，采用施工導流洞改造成水庫永久放空隧洞。

2、工程需要量及料場儲量計算

2.1 混凝土砂石骨料需要量計算

根據樞紐建筑物設計資料，壩區所需混凝土量為3.65萬m3。本工程混凝土骨料料源不考慮利用開挖料，均需從料場開采，通過分析骨料料場規劃開采量詳見表2.1。

2.2 填筑料計算

根據樞紐建筑物設計資料，大壩填筑石料（堆石料、過渡料、塊石料）為28.01萬m3，墊層料為1.91萬m3。壩址河段分布地層巖性主要為二迭系上統吳家坪組（P2w）的含燧石結核灰巖及碳質、粉砂質泥巖。根據樞紐區開挖料分析，由于其結構面及裂隙較發育，軟弱夾層較多，利用的條件較差，因此不考慮利用，所需石料全部從料場開采。壩體所需填筑料及料場規劃開采量計算詳見表2.2。

2.3 需要儲量計算

根據上述計算，壩區砂石骨料總開采量為5.11萬m3，填筑料總開采量為30.62萬m3，合計為35.73萬m3。

3、料場勘查情況

根據野外地質勘察資料，由于工程區無天然砂料，需采用人工機制砂。壩址上游庫區革約村兩岸，分布有大量石炭系及二迭系茅口組的中厚層塊狀灰巖。巖石較為堅硬，品質較好。可作為砂、石料料源。料場分布范圍廣，儲量豐富，易于開采，運輸近便，是較為理想的天然建材場地。本工程水源區有兩個石料場可以比選，分別為壩址上游庫區革約村左岸的1號石料場和位于上壩址上游右岸約2.2km的貴陽大坡附近的2號石料場。

1號石料場：位于壩址上游左岸，距壩址0.8～1.0km，料場分布高程1100～1180m，場地地形坡度15～20°，料場基巖裸露。分布地層巖性為P2m中厚層塊狀灰巖，巖層傾角一般20°左右，巖石較為堅硬、質純，品質較好。據調查，強風化深度2～3m，溶蝕裂隙較為發育。少量次生紅粘土零星分布于強風化帶巖體溶溝、溶槽中，剝離層厚度小，一般3～4m。地下水埋藏深，易于開采。料場分布面積約10.1萬m2，剝采比約為1：5，可開采儲量約212.7萬m3。料場至壩址區無公路相通，需新建長約1.2km的運輸公路。

2號石料場：位于水庫區革約村右岸，距壩址區約2.2km，有簡易公路通往壩址區。料場分布高程1080～1180m。場地自然地形坡度29～38°，料場基巖裸露。分布地層巖性為P2m中厚層塊狀灰巖，巖層傾角一般32°左右，巖石較為堅硬、質純，品質較好。據調查，強風化深度1～2m，溶蝕裂隙較為發育。少量次生紅粘土零星分布于強風化帶巖體溶溝、溶槽中，剝離層厚度小，一般2～3m。地下水埋藏深，易于開采。料場分布面積約8.6萬m2，剝采比約為1：6，可開采儲量約179.2萬m3。

4、料場選擇

4.1 儲量和質量分析

1號和2號料場均為石炭系及二迭系茅口組的中厚層塊狀灰巖，其天然容重為2.68t/ m3，砂石需要量折算為自然方為5.11萬m3；填筑料（壓實方）折算為自然方為30.62萬m3，料場總需開采量為35.735萬m3。

1、2號石料場可采儲量分別為212.7萬m3和179.2 m3，遠遠大于設計用量，儲量均滿足設計要求；1、2號石料場巖性均為P2m中厚層塊狀灰巖，巖石較為堅硬、質純，品質較好，質量均能滿足設計要求。

4.2 開采運輸條件分析

從開采條件看，1、2號石料場地形坡度均較緩，施工公路布置條件均較為方便。且開采的高差均不大，不存在高邊坡問題。但1號石料場為順向坡開采，容易出現切腳開挖，需考慮邊坡支護；2號石料場為逆向坡開采，邊坡整體穩定性較好。由于1號石料場位于革約村附近，距革約村距離約150～200m左右，若在此開采石料，將影響革約村大約有50戶210人，由此造成的移民安置費增加約0.45億元。2號石料場周圍主要為荒地和部分耕地，無集中居名點。

從運輸條件看，1號石料場至左壩肩約1.2km，需穿過左壩肩繞線至左岸下游，再修建分層公路完成大壩填筑石料的運輸，其綜合運輸距離約為2.8km。同時由于溢洪道位于左岸，將對溢洪道的開挖和混凝土澆筑均造成較大施工干擾。2號石料場到右岸壩腳運距約2.2km，通過分層公路上壩后的綜合運距約3.5km。

4.3 料場選擇

從儲量和質量分析可知，1、2號石料場的儲量、質量均滿足設計要求，不存在比選的制約因素。從開采運輸條件分析可知，1號石料場雖然距大壩較近，但由于存在開采對附近的村寨影響較大，與溢洪道的施工干擾較大等主要因素，所以最終選擇2號石料場作為本工程的推薦料場。

4.4 料場開采規劃

根據料場地形地質情況，料場開采高程為為1090～1155m，覆蓋層開挖邊坡為1：1，巖體開挖邊坡為1：0.3，待形成臺階后分別在1000m、1110m、1120m、1130m、1140m設置2m寬的馬道。

料場開采采用自上而下的水平分層開采法，即用常規鉆爆法揭頂、削幫形成掌子面后，采用微差擠壓爆破進行梯段開采，梯段高度控制在8～10m以內。開采采用YQ-100型潛孔鉆配YT-25手風鉆鉆孔，TY200推土機集料，3 m3挖掘機裝20t自卸汽車運輸上壩。

5、小結：

在紅巖水庫工程水源樞紐工程的料場選擇與開采設計中，通過對樞紐區料源進行儲量與質量、開采運輸條件進行綜合分析比較，最終選擇運距較遠，但開采條件較好，不會對周圍村寨產生影響，同時上壩運輸較為順暢的2號石料場，并對選定料場進行了相應的開采規劃設計。在保證料場儲量和質量的前提下最大限度的節省了料場的開采運輸成本，有效的控制了料場開采運輸的費用。