衛(wèi)瑞崗

（山西省水利建筑工程局集團有限公司 山西太原 030006）

1 項目概況

太湖水庫工程位于江西省贛州市尋烏縣水源鄉(xiāng)太湖村尋烏水干流上游，壩址距尋烏縣城約47 km。壩體堆石料場設(shè)在壩體上游庫區(qū)內(nèi)，距壩址約2 km，料場主要為大壩提供堆石料、過渡料和塊石。工程所在區(qū)域?qū)賮啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，四季分明、雨水充沛、無霜期長。多年平均降水量為1 839.0 mm，最大年降雨量為2 630.5 mm，最年小降雨量為1 126.6 mm，多年平均風(fēng)速1.3 m/s。多年平均日照數(shù)為1 604.9 h，多年平均年無霜期259 d。

大壩堆石料場位于太湖村的大陂自然村的西北側(cè)山體，山體表層植被主要有杉樹、臍橙樹、青竹和小型灌木等。山頂高程為505.50～552.70 m，山腳高程為415 m 左右，山坡坡角為30～40°，地勢較陡。覆蓋層厚度一般3.6～4.5 m，全風(fēng)化厚度7.0～12.7 m，弱風(fēng)化厚度8.9～9.1 m。山頂及山脊巖石風(fēng)化較深，擬開采料場面積約10.0×104m2，無用層平均厚度按8 m 計，無用層體積約80.0×104m3。有用層平均厚度按30 m 考慮，可采儲量約300×104m3。弱風(fēng)化下部中粗粒（似斑狀）黑云母花崗巖、花崗斑巖一般單軸飽和抗壓強度為64.4～69.2 MPa，平均66.8 MPa；天然密度為2.6 g/m3；飽和吸水率0.17%～0.5%，軟化系數(shù)0.67～0.71，巖石屬中硬—堅硬巖，總體物理力學(xué)性質(zhì)較好，石料質(zhì)量基本可滿足規(guī)程對塊石料及堆石料要求。堆石壩工程主要用料為堆石料、過渡料和塊石等，石料占整個壩體用料的95%。堆石料場的儲量、石料的質(zhì)量、石料利用率等直接決定大壩填筑質(zhì)量、填筑進度及工程造價。只有在壩體填筑前規(guī)劃好石料場壩料開采作業(yè)面，并與采場面積、料場性質(zhì)、料源指標、填筑強度、施工條件等相適應(yīng)，才能保證堆石壩填筑如期順利完成。

2 料場范圍規(guī)劃

2.1 料場任務(wù)

大壩壩體堆石料場的任務(wù)是為大壩提供堆石料、過渡料和塊石，共需生產(chǎn)堆石料約為95 萬m3，過渡料4.8 萬m3，塊石3 萬m3。大壩填筑工期為7 個月。

2.2 堆石料開采質(zhì)量要求

堆石料的級配要求與堆石料的巖性、石料開采方法和壓實方式有關(guān)，具體的爆破方法和施工參數(shù)需根據(jù)爆破試驗和碾壓試驗確定。主要級配參數(shù)包括最大粒徑、細粒含量和含泥量等。

過渡料最大粒徑不大于300 mm，小于5 mm 粒徑含量少于20%，料物不均勻系數(shù)大于10。主堆石區(qū)最大粒徑不大于600 mm，小于5 mm 粒徑含不超過20%，小于0.075 mm 顆粒含量不超過5%。副堆石區(qū)可用任意級配的開挖石料，即強風(fēng)化石料，最大粒徑800 mm，允許有少量分散的風(fēng)化巖。

2.3 石料場的選定原則

1）石料質(zhì)量應(yīng)滿足大壩設(shè)計要求；2）料場應(yīng)有足夠的開采量；3）開采時應(yīng)在安全情況下進行；4）選擇施工條件好，成本較經(jīng)濟；5）工程完工后不會對周圍環(huán)境造成危害。

2.4 料場地質(zhì)與儲量分析

1）堆石料場復(fù)查

料場復(fù)查要根據(jù)山體施工條件、水文氣象、工程地質(zhì)、地理地形等情況，確定剝離層（無用層）厚度、有效層厚度及夾層（無用層）的分布情況，復(fù)查上壩堆石料有效儲量；上壩料的分布情況、開采條件、加工方法、儲量多少及裝運條件；料場的巖石風(fēng)化程度、圍巖巖性、巖石類別和級別等地質(zhì)條件；干容重、干濕抗壓強度等。

復(fù)查方法：測量法、探洞法。采用測量法確定料場邊界，探洞法確定料場石料物理力學(xué)特性。在石料場山頂和兩側(cè)岸坡各選定兩個探坑點對堆石料場進行復(fù)查。在Ⅰ號山頭與Ⅱ號山頭之間山頂上設(shè)為1 號探孔，在Ⅲ號山頭山頂設(shè)為2 號探孔，在大陂自然村的西北側(cè)Ⅱ號山頭坡腳設(shè)為3 號探坑，在Ⅲ號山頭坡腳設(shè)為4 號探坑，在Ⅲ號山頭背面坡腳設(shè)5 號探坑。1 號探孔和2 號探孔采用地質(zhì)鉆機進行復(fù)查，3 號～5 號探坑采用1 m3反鏟挖機進行復(fù)查。

根據(jù)1 號、2 號探孔揭露，山頂無用層厚度分別為21.6 m 和26 m。根據(jù)3 號～5 號探坑揭露，山腳無用層厚度分別為14 m、3 m 和5 m。經(jīng)過計算，料場有用層與前期料場勘察提供數(shù)據(jù)偏差較小，堆石料場可滿足施工要求。

2）料場地質(zhì)

通過對料場鉆孔巖芯進行物理分析，料場巖性為燕山早期第二階段第二次中粗粒黑云母花崗巖（似斑狀）及石英二長巖等，巖石級別為中硬巖，巖性穩(wěn)定，堅固系數(shù)f=7～12 級，巖石質(zhì)量滿足石料（堆石料、過渡料、墊層料、塊石）技術(shù)要求。

3）料場儲量分析及選用

根據(jù)《混凝土面板堆石壩施工規(guī)范》要求，料場可利用料用量與壩體填筑量的比值宜為1.3～1.5，本工程選定為1.3。大壩壩體填筑用量約為100 萬m3，根據(jù)土石方工程松、實方換算系數(shù)計算，計劃開采有用層方量約為130 萬m3即可滿足大壩填筑用量要求。

依據(jù)石料場復(fù)查結(jié)果，料場開采范圍擬定為從石料場Ⅰ號山頭向Ⅱ號山頭規(guī)劃，開采時在Ⅰ號山頭臨河側(cè)30 m 范圍預(yù)留巖梗防洪。通過測量資料和料場復(fù)查資料計算，同時便于機械取料上壩，料場取料范圍擬定為從Ⅰ號山頭臨河側(cè)30 m 至Ⅱ號山頭后50 m之間250 m 范圍，邊坡1∶0.75，高程505～410 m 部分，計算可開采方量約130 萬m3（利用料），利用率約55%，滿足大壩填筑量要求。料場取料范圍布置如圖1，剖面如圖2 所示。圖中房屋和水電站位于庫區(qū)內(nèi)，在料場開采前將全部拆除。

圖1 料場取料范圍布置圖

圖2 料場取料范圍剖面圖

3 料場開采規(guī)劃

3.1 分區(qū)分塊規(guī)劃

1）堆石料

為盡快出料，滿足大壩填筑強度要求，根據(jù)擬定施工進度計劃（壩體填筑2017 年1 月1 日至2017 年7 月31 日），將料場按高度分七層分塊進行開采。

堆石料采取自上而下、分區(qū)、分塊、分層進行開挖。根據(jù)料場地形條件，分為兩區(qū)開采，每區(qū)寬度為70～100 m，每區(qū)分2～4 塊，每塊寬度為40～70 m。第四層（高程456～444 m）分區(qū)分塊布置如圖3 所示。

圖3 料場第四層（高程456～444 m）分區(qū)分塊布置圖

開采前，首先修筑施工道路至高程505 m，進行料場山頂覆蓋層（無用層）清除，無用層清除后，在高程495～490 m 形成鉆孔平臺，采用液壓鉆機與潛孔鉆機鉆孔至480 m 高程進行石料開采，同時進行480 m 高程施工道路的修建，挖除高程480～495 m 山體四周無用層。料場480 m 高程以上石料單區(qū)、單塊開挖完成后，在高程480 m 形成的平臺上采用鉆機鉆孔至468 m高程進行下一層石料開采，同時進行468 m 高程施工道路的修建，挖除高程480～468 m 山體四周無用層。依此類推采用同樣的開采方法進行高程468～456 m、456～444 m、444～432 m、432～420 m 堆石料開采。432～420 m 堆石料開采時，不再清除山體周邊無用層，從已修建的432 m 高程施工道路向下修筑臨時施工道路至420 m、410 m 平臺，不進行432 m 高程以下覆蓋層開挖。

2）過渡料

過渡料料場與堆石料場為同一料場，在堆石料場每一層一區(qū)和二區(qū)左前側(cè)選定30 m 寬、30 m 長范圍作為過渡料場地，開挖采取自上而下、分層進行開采。

過渡料與堆石料為同層開采，在同一層應(yīng)先進行過渡料開采后，再進行堆石料開采。料場分層情況見表1。

表1 料場開挖分層情況表

3）塊石料

塊石料從堆石料中進行采集。

3.2 施工臨時設(shè)施規(guī)劃

1）施工供風(fēng)：料場鉆孔設(shè)備主要以CM358 鉆機與全液壓鉆機為主，坡面鉆機不能作業(yè)時利用潛孔鉆機鉆孔，供風(fēng)系統(tǒng)任務(wù)是為潛孔鉆機鉆孔供風(fēng)，料場采用移動式供風(fēng)。供風(fēng)站設(shè)13 m3/min 移動式空壓機。

2）施工用電：料場用電主要為供風(fēng)站用電、過渡料加工用電和現(xiàn)場照明用電，施工用電從太湖村附近架設(shè)10 kV 高壓線路至石料開采場附近，安設(shè)一臺500 kVA 變壓器供空壓機、過渡料破碎、篩分設(shè)備及現(xiàn)場照明用電。

3）施工通訊：現(xiàn)場施工人員配有移動電話與對講機，便于對內(nèi)對外聯(lián)系。

4）修理房：料場的機具修理房和庫房設(shè)在料場Ⅲ號山頭山腳下原太陂村臺地上，采用活動房。

5）炸藥庫、雷管庫：在料場下游新建炸藥庫、雷管庫，經(jīng)公安部門驗收合格后投入使用，滿足安全及用量要求。

6）料場排水與防洪：堆石料場的防洪采用排水溝，料場邊界確定后在周邊頂部人工開挖排水溝，高×寬為30 cm×50 cm，防止汛期山頂坡面匯水進入料場。

另在料場Ⅰ號、Ⅱ號山頭迎水面預(yù)留巖梗防止河道洪水進入料場內(nèi)。

3.3 施工道路規(guī)劃

1）堆石料場選用太陂村后山，順太陂村后溝修筑施工主干道（路寬7 m）至堆石料場規(guī)劃區(qū)起點和終點處，從規(guī)劃區(qū)起點修筑一條臨時道路（路寬7 m）至半山腰高程465 m，從規(guī)劃區(qū)終點修筑一條臨時道路（路寬7 m）至半山腰高程480 m，山頂最大高程505 m。料場開采時，同時結(jié)合現(xiàn)場地形情況分別在高程480 m、465 m、450 m、435 m 平臺外邊料場左、右側(cè)修筑道路與主干道相接，形成場內(nèi)施工道路。

2）過渡料與堆石料各平臺道路結(jié)合實際情況進行靈活修筑，將裝碴道路直接修至每層爆破平臺。

4 石料開采方法

料場山勢相對較緩，地勢開闊、覆蓋層較厚、料層厚度大，開挖高差70 m。開采前需進行覆蓋層、無用層剝離，開采難度不大。

1）覆蓋層、無用層剝離清除：土方及強風(fēng)化巖主要采用機械開挖方法進行清除。推土機配合2.0 m3（1.6 m3）的反鏟挖裝20 t 自卸汽車運輸，運至棄料場，初步形成工作平臺。

2）堆石料開采：堆石料采用深孔微差擠壓爆破、深孔微差控制爆破、淺眼微差控制爆破、后坡采用深孔光面爆破相互結(jié)合方法；自上而下、分區(qū)、分層、分塊依次進行開挖；每一層至第六層梯段12 m 高，第七層梯段10 m 高，總體分7 層。石料采用1.6～2.0 m3反鏟挖掘機裝車，20 t 自缷汽車運輸上壩。

3）過渡料開采：過渡料采用深孔微差擠壓爆破，采用密孔、大藥量、V 型起爆破網(wǎng)絡(luò)進行。自上而下、分層、分塊開挖，分層及運輸同堆石料。

4）塊石料開采：塊石料與堆石料同時開采，采用機械從堆石料中進行采集。

5 施工機械、人員配置

5.1 強度分析及機具配備

深孔爆破的造孔機械為風(fēng)壓潛孔鉆和全液壓鉆。

挖裝機械是根據(jù)填筑強度和石料粒徑大小進行選用，爆破粒徑控制在0.6 m（0.8 m）以內(nèi)，粒徑為0.6 m（0.8 m）時，裝料設(shè)備的容積為1～3 m3最為理想，選用1.6～2 m3反鏟挖機。根據(jù)施工進度的要求及施工方法、施工強度進行分析：挖掘設(shè)備為3 臺PC-360（1.6 m3）與3 臺PC-400（2 m3）挖掘機，每臺開挖能力為2.6～3 萬m3/月，總計開挖能力為16.8 萬m3/月，滿足施工要求。運輸設(shè)備為20 t 自卸汽車30 輛，每臺運輸能力為0.6 萬m3/月，總計運輸能力為18 萬m3/月，滿足施工要求。推運配備為3 臺TY-320 推土機，每臺推運能力為6 萬m3/月，總計推運能力為18 萬m3/月，滿足施工要求。料場石料開采強度大，在鉆孔設(shè)備上加強配置。配置4 臺CM-358 液壓鉆與2 臺全液壓鉆機承擔(dān)開挖主爆造孔；配置5 臺QLB-100 潛孔鉆進行山體邊坡與液壓鉆機不能到達的部位造孔；配置5 臺YT-28 手風(fēng)鉆進行修筑平臺開挖及大塊石解小造孔。

5.2 施工機械配備

堆石料場投入的主要機械設(shè)備見表2。

表2 主要施工機械設(shè)備表

5.3 施工人員配置

料場勞動力配置見表3。

表3 勞動力安排表

6 結(jié)語

太湖水庫工程壩體堆石料填筑于2017 年1 月11日起開始，至2017 年7 月31 日完成。料場開采至第四層滿足了大壩填筑用量，并且第四層開采量只用了2/3，料場規(guī)劃方案合理。通過太湖水庫工程堆石壩石料場開采規(guī)劃的成功可以證明，在履蓋層較厚料場，復(fù)查工作是關(guān)鍵，無用層數(shù)量測算的準確，料場可利用料用量與壩體填筑量的比值選定就可以選擇小值，料場開口線可以變小，無用層開挖量也就降低，成本對應(yīng)下降。另外在選擇開采層次上，選擇地面以下一層既能保證用量，同時又不需要開挖無用層，提高了有用層利用率，只增加了爬坡運輸費用，成本同樣降低。太湖水庫工程料場開采規(guī)劃可為類似工程提供很好的借鑒和參考。