某水利工程砂礫石料場儲量和質量勘查分析

崔江豫

（巴音郭楞蒙古自治州水利水電勘測設計院，新疆 庫爾勒 841000）

1 工程概況

某水利樞紐工程壩型為砂礫石面板堆石壩，總庫容22.51 億m3，控制灌溉面積427.5 萬畝，屬大（1）型Ⅰ等工程。據勘察，選取的C1～C4 四個砂礫料場均位于壩址至發電廠房區河漫灘及Ⅰ級階地上，為全新統沖積砂礫石層，洪水期大部分位于水下，見圖1。砂礫石料儲量豐富，質量可以滿足壩殼料質量要求，但用作混凝土骨料時，存在細骨料粒徑偏細、含泥量偏高、具有堿活性等缺陷，本文對主料場C3 砂礫石料場進行儲量和質量評價[1]。

2 砂礫石主料場C3

該料場為砂礫石主料場，位于壩址至水電站河床、河漫灘及Ⅰ級階地，距壩址1.5 km～7.8 km。料場沿葉爾羌河呈彎曲的條帶狀分布，地面高程1630 m～1665 m，長7400 m，寬230 m～550 m，面積4.8 km2，巖性為第四系全新統沖積砂卵礫石。該料場大部分位于河漫灘，地下潛水位埋深淺，并受河水漲落影響，平枯水期地下水埋1 m～4 m，7、8 月份洪水期均位于水下。將該料場劃分為C3-1、C3-2、C3-3 三個料場，并采用探坑、鉆孔及試驗手段按詳查精度對該料場儲量及質量進一步勘察。

2.1 勘探與取樣

料場勘察以地質測繪、硐探及試驗為主，按詳查精度布置順河向勘探縱剖面1 條，橫剖面41 條，鉆孔6 個，孔深10 m～13 m，孔距300 m～500 m，采用挖掘機開挖探坑78 個，坑深4 m～5 m，坑距200 m～400 m。采用四分法取樣50 組，進行進行現場載荷、鉆孔旁壓試驗、密度及顆分試驗、砂礫石主料廠物理力學試驗、化學試驗、鹽堿性試驗等，并進行室內大型壓縮實驗[2]。

2.2 儲量

（1）C3-1 砂礫石料場

該料場長2000 m，寬300 m～800 m，面積1.3 km2，共布置探坑22 個，地質剖面縱4 條，橫10 條，間距100 m～200 m。據探坑揭露，平枯水期水上有用層厚度1.5 m，水上有用層儲量195 萬m3，據鉆孔揭露，該料場膠結層埋深在6 m 以下，可水下擴大開采，若按水下開采4.5 m 計，C3-1 砂礫石料場有用層總儲量為585 萬m3。

（2）C3-2 砂礫石料場

該料場長5610 m，寬400 m～800 m，面積3.0 km2，共布置探坑44 個，地質剖面縱5 條，橫24 條，間距100 m～200 m，共取樣試驗29 組。據探坑揭露，平枯水期水上有用層厚度1.5 m，水上有用層儲量360 萬m3；水下按開采4.5 m 計，C3-2 砂礫石料場有用層總儲量為1080 萬m3。

（3）C3-3 砂礫石料場

該料場長1400 m，寬200 m～400 m，面積0.5 km2，共布置探坑12 個，地質剖面縱3 條，橫7 條，間距100 m～200 m，共取樣試驗6 組。據探坑揭露，平枯水期水上有用層厚度1.5 m，水上有用層儲量75 萬m3；水下按開采4.5 m 計，C3-3 砂礫石料場有用層總儲量為225 萬m3。

三塊料場水上、水下有用層合計總儲量為2520 萬m3。

2.3 質量

據試驗成果，料場粒徑組成為：卵石占9%～13%，礫石含量約占65%，砂占17.5%，不均勻系數Cu 為208.3，曲率系數為4.8，屬不良級配。由試驗指標與質量技術要求對比，混凝土粗骨料除軟弱顆粒含量（平均6.65%）略超標外，其余指標可滿足技術要求；混凝土細骨料含泥量嚴重超標，需沖洗，細度模數及平均粒徑均偏小。據堿活性試驗成果，該料場骨料具堿活性反映，摻不小于20%粉煤灰后能有效抑制堿—骨料反應，以保證混凝土工程的安全性。用作壩殼填筑料，各項指標均滿足技術要求[3]，部分試驗結果見表1～表4。

表1 水利樞紐C3-1 砂礫石料場鉆孔顆分試驗成果表

表2 水利樞紐工程C3-1 砂礫料場砼粗骨料物理化學性試驗成果表

表3 水利樞紐工程C3 砂礫料場砼細骨料礦物成分鑒定成果表

表4 水利樞紐工程各砂礫石料場砼細骨料試驗指標與質量技術要求對比表

據C3 料場細骨料礦物成份鑒定成果，細骨料單礦物以斜長石為主，石英、黑云母（綠泥石化）、石榴石、磁鐵礦和普通角閃石少量；巖屑以沉積巖、灰巖為主，其次為火山巖、變質巖等。據料場大型壓縮試驗成果[3]，料場砂礫石在1.2 MPa～1.6 MPa 壓力下的孔隙比為e=0.1601～0.1843，壓縮模量Es=219.62 MPa～536.67 MPa。

圖1 C3 砂礫石料場室內大型壓縮e-p 關系曲線

表5 C3 砂礫石料場室內大型壓縮試驗成果匯總表

續表5

2.4 評價

用作壩殼填筑料各項指標滿足質量指標；用作混凝土粗骨料缺少5 mm～20 mm 的小石，細骨料含泥量高，需水洗，平均粒徑和細度模數偏小，缺少中粗砂，其它指標可滿足質量指標。料場場地開闊，便于機械化開采，場區無民居和耕地分布，有簡易公路與壩址相連，交通方便。汛期地下水位上升，大部分為水下開采。

3 結論及建議

工程區所選砂礫石料場主要位于河床及低階地，用作壩殼填筑料各項指標滿足規范要求，用作砼骨料，除細骨料粒徑偏小，含泥量偏高，存在堿活性問題外，其余各項指標均滿足規范要求，從工程的安全性和耐久性考慮，應嚴格控制水泥堿含量不大于0.60%，或在混凝土中摻不小于20%粉煤灰后能有效抑制堿—骨料反應，以保證混凝土工程的安全性。此外，由于砂礫料場大部分處于河床內，開采時受地下水位及洪水的影響。