膠凝砂礫石在貓貓河山塘工程中的經(jīng)濟(jì)性分析

苗新虎 楊勝品 潘智章

(雷山縣水務(wù)局，貴州 雷山 557199)

工程投資是評價工程效益的重要指標(biāo)，通過運(yùn)用新型建筑材料，降低工程建設(shè)成本，縮短工程建設(shè)周期，是目前降低工程投資的途徑之一。膠凝砂礫石是介于碾壓混凝土與堆石材料之間的一種筑壩材料，兼顧了碾壓混凝土壩和面板堆石壩的優(yōu)勢，可有效降低工程建設(shè)成本，縮短建設(shè)周期，同時避免了大規(guī)模開采石料帶來的生態(tài)環(huán)境破壞，目前已在多項水利工程中進(jìn)行了應(yīng)用，本文主要探討膠凝砂礫石在小型農(nóng)業(yè)水利工程項目應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

1 工程概況

貓貓河山塘是貓貓河灌區(qū)的水源工程，也是貴州省水利廳第一批膠凝砂礫石筑壩試驗項目，其主要作用是探索貴州省山塘筑壩新材料，提升工程建設(shè)速度、降低工程造價以及灌溉貓貓河灌區(qū)610畝農(nóng)田。貓貓河山塘位于雷山縣丹江鎮(zhèn)貓貓河村，壩體設(shè)計為膠凝砂礫石壩，工程規(guī)模為小(2)型，工程等別為Ⅴ等，壩高18.2m，壩底寬16.35m，壩頂寬3.5m，壩頂軸線長59.5m，上游壩面坡比為1∶0.3，下游壩面坡比為1∶0.5，壩體主要材料為膠凝砂礫石，其中壩體采用C18010膠凝砂礫石，壩體底部以及兩岸的壩體底部設(shè)計為厚1.0m的C18020富漿膠凝砂礫石基礎(chǔ)墊層，壩體上游壩面、非溢流壩段下游壩面均采用厚0.5m的C18020富漿膠凝砂礫石進(jìn)行防滲。

2 應(yīng)用優(yōu)勢分析

由于雷山縣位于貴州省東南部，地處云貴高原湘、桂丘陵盆地過渡的斜坡地帶，地勢東北高，西南低，壩址地形多為U形河谷，致使該縣農(nóng)業(yè)水利水源工程主要采用細(xì)石混凝土砌石重力壩。因此為了更好地分析膠凝砂礫石壩在西南山區(qū)農(nóng)業(yè)水利工程中的應(yīng)用優(yōu)勢，本文主要以細(xì)石混凝土砌石重力壩作為對比分析壩型。

2.1 膠凝砂礫石生態(tài)優(yōu)勢分析

2005年習(xí)近平提出“綠水青山就是金山銀山”的理念，減少建筑原材料開采對生態(tài)環(huán)境的破壞是踐行這一理念的最好例證。雷山縣貓貓河山塘膠凝砂礫石采自距離壩址處約15km的丹江鎮(zhèn)巴拉河天然河床，有效地避免了石料開采帶來的生態(tài)環(huán)境破壞，由表1數(shù)據(jù)可知貓貓河山塘膠凝砂礫石壩相比細(xì)石混凝土砌石壩，可減少8841.56m3石料開采，按照雷山縣雞鳩水庫石料開采每立方石料破壞0.076m2生態(tài)環(huán)境類比分析，該批石料可以減少671.96m2生態(tài)環(huán)境破壞。與此同時，河床砂礫石的開采在一定程度上疏通了淤積河道，提高了河床的行洪能力，減少了洪水對生態(tài)環(huán)境的破壞。綜上所述，膠凝砂礫石材料的應(yīng)用可使工程建設(shè)減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，尤其是在山丘地區(qū)，效果十分顯著。

表1 貓貓河山塘兩種壩型材料用量對比 單位：m3

2.2 膠凝砂礫石加工優(yōu)勢分析

膠凝砂礫石施工現(xiàn)場加工的可操作性和簡易性，對其能否在山區(qū)農(nóng)田水利建設(shè)中推廣使用具有重要的參考價值。目前，由于細(xì)石混凝土砌石壩對細(xì)石混凝土骨料以及塊石質(zhì)量要求較高，通過現(xiàn)場加工開采無法滿足質(zhì)量要求，導(dǎo)致細(xì)石混凝土砌石壩的原材料全部外購，工程投資增大；而膠凝砂礫石對原材料品質(zhì)要求不高，加上河床砂礫石級配良好，可直接通過反鏟挖掘機(jī)開挖，配合自卸汽車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場人工簡易剔除超徑石(≥150mm)后備用，通過人工計量水泥、砂石料、補(bǔ)充砂后(外加劑和水自動計量)，按照砂礫石料、水泥、補(bǔ)充砂、水和外加劑的投料順序，采用JZC1000型自落式滾筒攪拌機(jī)拌和。綜上所述，膠凝砂礫石的加工過程與細(xì)石混凝土的加工過程無異，但膠凝砂礫石骨料的加工明顯優(yōu)于細(xì)石混凝土骨料加工。

2.3 膠凝砂礫石施工工藝優(yōu)勢分析

施工工藝決定了施工效率。農(nóng)業(yè)水利常用的細(xì)石混凝土砌石壩施工主要采用自落式滾筒拌和機(jī)拌和細(xì)石混凝土配合自制溜槽入倉，反鏟挖掘機(jī)配合人工攤鋪細(xì)石混凝土后人工砌筑塊石并振搗的方式進(jìn)行，可見細(xì)石混凝土砌石壩主要以人工砌筑塊石為主的施工方式進(jìn)行，存在施工方式單一、機(jī)械化利用程度低、質(zhì)量控制難度大、效率低下等不足。而國內(nèi)已建成的四川順江堰膠凝砂礫石壩工程施工采用連續(xù)滾筒式專用攪拌機(jī)拌和，自卸汽車入倉，機(jī)械攤鋪和碾壓，局部配合振搗施工的方式進(jìn)行；雷山縣貓貓河山塘膠凝砂礫石壩施工采用自落式滾筒拌和機(jī)拌和并溜槽入倉，反鏟挖掘機(jī)配合人工攤平，采用插入式振搗的方式進(jìn)行。由此可見，膠凝砂礫石材料具備可碾壓可澆筑振搗的特性，兼顧了碾壓混凝土和普通混凝土的施工工藝，極大地提高了工程的施工效率。綜上所述，膠凝砂礫石壩施工機(jī)械化程度優(yōu)于細(xì)石混凝土砌石壩，膠凝砂礫石壩施工工藝的可選擇性優(yōu)于細(xì)石混凝土砌石壩，從而也使膠凝砂礫石壩施工質(zhì)量優(yōu)于細(xì)石混凝土砌石壩。膠凝砂礫石材料在山區(qū)的推廣應(yīng)用，可在最大程度上結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況選取相應(yīng)便捷經(jīng)濟(jì)的施工工藝，提高機(jī)械設(shè)備利用率，保證工程建設(shè)質(zhì)量。

2.4 膠凝砂礫石經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢分析

膠凝砂礫石材料能否在農(nóng)田水利工程項目建設(shè)中推廣使用，其經(jīng)濟(jì)價值起到了至關(guān)重要的作用。為了更好地分析膠凝砂礫石材料的經(jīng)濟(jì)適用性，將雷山縣貓貓河山塘可采用的膠凝砂礫石壩和細(xì)石混凝土砌石壩進(jìn)行對比分析。

2.4.1 經(jīng)濟(jì)分析基礎(chǔ)參數(shù)

2.4.1.1 工程費率標(biāo)準(zhǔn)的確定

貓貓河山塘兩種壩型中膠凝砂礫石和細(xì)石混凝土砌石施工單價以及工程造價計算辦法與費用構(gòu)成依據(jù)貴州省水利廳文件黔水建〔2012〕6號《關(guān)于發(fā)布〈貴州省小型水利水電工程設(shè)計概(估)算編制規(guī)定(試行)〉及貴州省水利水電工程系列定額(2011版)的通知》，各項工程費率標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 工程費率標(biāo)準(zhǔn) 單位：%

2.4.1.2 材料配合比的確定

根據(jù)雷山縣小型農(nóng)田水利細(xì)石混凝土砌石壩筑壩經(jīng)驗，細(xì)石混凝土砌石壩常用筑壩材料為C15混凝土(二級配)砌塊石；雷山縣貓貓河山塘膠凝砂礫石壩采用C18010膠凝砂礫石和C18020富漿膠凝砂礫石兩種類型的筑壩材料，其配合比見表3。

表3 膠凝砂礫石材料配合比 單位：kg/m3

2.4.2 兩種材料單價分析

由于雷山縣貓貓河山塘筑壩材料最大用量為C18010 膠凝砂礫石，故選取C18010膠凝砂礫石與C15混凝土(二級配)砌塊石兩種筑壩材料進(jìn)行單價對比分析。

2.4.2.1 膠凝砂礫石單價分析

雷山縣貓貓河山塘膠凝砂礫石顆粒料砂礫石主要通過反鏟挖掘機(jī)開挖，然后篩選指定粒徑的砂礫石，配合自卸車運(yùn)輸15km至攪拌站，可知顆粒料砂礫石開采過程符合《貴州省水利水電建筑工程概算定額(試行)》中0.6m3挖掘機(jī)開挖Ⅳ類土，自卸汽車配合運(yùn)輸15km至攪拌站的開挖方式,通過計算可知砂礫石開采費用單價為56.62元/m3。

雷山縣貓貓河山塘膠凝砂礫石采用膠輪車運(yùn)輸水泥、砂石料、中砂至JZC1000型自落式滾筒拌和機(jī)進(jìn)行拌和，配合自制溜槽入倉，膠輪車倉內(nèi)運(yùn)輸，反鏟挖掘機(jī)配合人工攤平，并采用插入式振搗的方式進(jìn)行施工，上述膠凝砂礫石拌制、運(yùn)輸以及澆筑符合《貴州省水利水電建筑工程概算定額(試行)》中場內(nèi)配運(yùn)水泥、骨料并投料、加水和外加劑的攪拌方式，膠輪車運(yùn)輸混凝土至倉內(nèi)各個部位，采用機(jī)械化澆筑混凝土的施工方式；通過計算可知膠凝砂礫石拌和費用單價為26.85元/m3，運(yùn)輸費用單價為8.07元/m3，機(jī)械化澆筑膠凝砂礫石單價為281.1元/m3。

2.4.2.2 細(xì)石混凝土砌石單價分析

細(xì)石混凝土砌石壩施工主要采用自落式滾筒拌和機(jī)拌和細(xì)石混凝土配合自制溜槽入倉，反鏟挖掘機(jī)配合人工攤鋪細(xì)石混凝土后人工砌筑塊石并振搗的方式進(jìn)行，可知其施工方式符合《貴州省水利水電建筑工程概算定額(試行)》中砌石壩混凝土砌筑作業(yè)內(nèi)容，經(jīng)過計算可知細(xì)石混凝土砌石單價為323.09元/m3。

綜上所述，在不考慮膠凝砂礫石模板費用以及細(xì)石混凝土塊石上下游預(yù)制塊砌筑費用條件下，膠凝砂礫石每立方米造價比細(xì)石混凝土塊石節(jié)省41.99元。

2.4.3 兩種壩型工程造價分析

以雷山縣貓貓河山塘膠凝砂礫石壩與境內(nèi)農(nóng)田水利水源工程常用壩型細(xì)石混凝土砌塊石壩的工程造價進(jìn)行分析比較，探索膠凝砂礫石壩的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)《貴州省小型水利水電工程設(shè)計概(估)算編制規(guī)定(試行)》，按照同一價格水平對兩種水源工程造價(包括大壩基礎(chǔ)工程、大壩擋水工程及相應(yīng)的臨時工程)進(jìn)行計算，其工程費用見表4。

表4 不同壩型工程費概算 單位：萬元

從表4中可以看出，膠凝砂礫石壩比細(xì)石混凝土砌石壩的工程投資在建筑工程、臨時工程中可節(jié)省投資23.62萬元，節(jié)省幅度為7.7%。

因此，結(jié)合兩種材料單價和兩種壩型的工程造價綜合分析，膠凝砂礫石壩較細(xì)石混凝土砌塊石在工程造價上具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，尤其是在膠凝砂礫石原材料獲取方便的西南山區(qū)，可以大幅度地減少農(nóng)業(yè)水利工程費用支出，降低財政經(jīng)費預(yù)算，優(yōu)化財政資金使用。

3 結(jié) 語

本文從膠凝砂礫石壩的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢、施工工藝優(yōu)勢以及生態(tài)優(yōu)勢三個方面同細(xì)石混凝土砌石壩進(jìn)行了對比分析，證明膠凝砂礫石壩在農(nóng)業(yè)水利工程中的應(yīng)用可以節(jié)約工程建設(shè)成本，提高施工效率，保證工程建設(shè)質(zhì)量，減少生態(tài)環(huán)境破壞，優(yōu)化財政資金使用。因此，膠凝砂礫石壩在農(nóng)業(yè)水利工程中具有廣泛的應(yīng)用前景，應(yīng)在農(nóng)業(yè)水利工程中大力推廣。