5小湾电站拱坝砂石系统的规划设计与管理.doc

中国水利水电工程第二届砂石生产技术交流会 PAGE   PAGE 53 PAGE 34 小湾电站拱坝砂石系统的规划、设计与管理 汤华勇 刘金山 (华能小湾水电工程建设管理局，云南 小湾 6757702) 摘 要：小湾水电站孔雀沟人工砂石系统生产规模大、生产强度高、成品砂石骨料质量要求高。受系统布置区域地形、地质条件限制，小湾电站业主、设计、监理、施工等单位因地制宜、科学规划、顺利实现了孔雀沟砂石系统提前建成投产的目标。本文对小湾电站孔雀沟砂石系统的料源规划、开采、工艺流程、系统布置和系统运行管理等方面进行简要介绍，希望能对其它同类工程的人工砂石骨料系统建设有所参考。 关键词：小湾电站 砂石系统 规划 设计 运行 管理 1 概述 小湾水电工程是以发电为主、兼有防洪、灌溉、拦沙及航运等综合效益的特大型水利枢纽工程，电站??混凝土双曲拱坝、坝后水垫塘及二道坝、左岸泄洪洞和右岸地下引水发电系统等主要建筑物组成，最大坝高294.5m，总库容为149亿m3，电站装机容量4200mW。 小湾电站孔雀沟砂石系统布置于坝轴线下游，左岸瓦斜路沟上游侧8#山梁高程1245～1380m之间，砂石加工料源主要采用系统下游侧孔雀沟石料场开采的有用料，少部分利用工程开挖获得的有用料，系统主要为拱坝混凝土提供骨料。 小湾电站大坝混凝土总量约881×104m3，最大月高峰强度超过22×104m3，砂石骨料总需求约1950万t，最大月需求砂石骨料50万t。为满足大坝混凝土生产骨料需求，孔雀沟砂石系统需提供四种级配人工粗骨料和人工砂。各级配骨料设计生产强度为：特大石、大石生产强度分别为330t/h，中石、小石生产强度分别为398t/h，成品砂生产强度为488t/h。 本文重点对孔雀沟砂石系统料源规划、开采、系统工艺设计、总布置和运行管理等方面进行简要介绍。 2 料源规划与开采 在混凝土工程中，砂石骨料是其最主要的原材料，其重量占成品混凝土总重量的80%以上，砂石骨料的价格决定混凝土是否经济、合理；砂石骨料质量的好坏，又直接影响着混凝土的性能。因此，在进行砂石骨料生产时，要选用质地均匀、物理和化学性能稳定、结构致密、具有适当的强度、比重、热化学性能和弹性模量的岩石作骨料的原料[1]。同时，在符合质量要求的前提下，应尽可能选取可碎性好、磨蚀性低、粒性好、比重大、弹性模量和热膨胀系数小的岩石作为砂石生产料源。 2.1 料源规划 人工砂石骨料料场选择主要是对有用料贮量、质量、剥采比、有用层厚度、开采运输条件、设计加工厂的场地条件等几个方面进行综合分析评价，并据此做出合理的选择。 （1）料源需求量分析 在骨料料源需求量分析中，料物利用系数是一个比较关键的数据，该系数综合考虑了骨料开采、运输、转存以及加工等多个环节的损耗。而料物利用系数与施工单位的开采水平、运输道路、加工工艺、管理水平以及实际地质条件等因素密切相关，较为复杂。根据小湾工程两年多对拱坝混凝土材料用量的测算，每方混凝土需用毛料自然方在1.05～1.1m3之间。主要原因是：一方面，孔雀沟石料场岩性分为黑云花岗片麻岩和角闪斜长片麻岩，前者比重在2.64～2.75t/m3之间，后者比重在2.9～3.0t/m3之间，平均比重分别为2.69t/m3和2.95t/m3，两种岩石在生产中所占比例大约为70%和30%，则综合比重为2.768t/m3；另一方面，大坝混凝土配合比实测为每立方米混凝土需用成品砂石骨料重量平均约为2.2t，孔雀沟石料场每立方米用料重量与每立方米混凝土需用成品砂石骨料重量之比为1.25，其系数已放大25%，基本上可以抵消毛料开采、运输及加工等环节损耗率。因此，小湾水电站每立方米混凝土需毛料量（自然方）按1.1m3计算有一定富余，料物利用系数采用0.91计算，大坝共需要有用料970万m3（自然方）。 （2）料源质量分析 料场砂石原料的质量情况是料场评价的重要资料。主要应考虑原料的物理性能、化学稳定性、有害物质的含量等指标。昆明勘测设计院对孔雀沟石料场有用料的碱活性、云母含量以及骨料的物理力学指标进行了相应检测。骨料碱活性检测分别采用了岩相法、化学法、砂浆长度法和快速压蒸等试验方法进行测定，检测结果表明料场采用的黑云花岗片麻岩和角闪斜长片麻岩均为非活性材料；人工砂云母含量分别采用了常规法和选矿法检测，鉴定结果表明，人工砂中云母含量满足规范要求。 采用孔雀沟石料场的黑云花岗片麻岩和角闪斜长片麻岩，经生产性试验所得成品骨料，通过物理力学指标检测，其结果完全满足设计要求。通过对不同骨料混凝土性能试验研究表明：黑云花岗片麻岩骨料混凝土单位用水量较角闪斜长片麻岩骨料混凝土低；角闪斜长片麻岩骨料较黑云花岗片麻岩骨料韧性差；角闪斜长片麻岩骨料较黑云花岗片麻岩骨料传热能力差