天然砂石骨料在老撾南歐江水電工程中的應用

蔡 斌，余 暉，王 強

（1.中水電海外投資有限公司，北京 100048；2.中國水電顧問集團昆明勘測設計研究院，云南 昆明 650051）

1 工程概況

南歐江梯級水電站是中資公司在老撾唯一獲得整條流域開發權的項目，受到中老兩國政府和社會各界的高度重視。南歐江是湄公河左岸老撾境內最大支流，發源于中國云南省江城縣與老撾豐沙里省接壤的邊境山脈一帶，全長475 km，河流域面積26 079 km2。從合理利用水能資源、降低水庫淹沒損失和較小環境影響的角度，結合地形、地質條件綜合分析后，規劃河段采用7級開發方案，電量全部售給老撾國家電力公司。項目一期開發建設2、5級和6級水電站，總裝機容量54萬kW，年平均發電量約20.92億kW·h；二期開發建設1、3、4級和7級水電站。電站建成后將為老撾提供穩定優質電源，改善整個流域地區的交通條件，帶動當地社會和經濟的快速發展。

2 料源規劃及存在的問題

2級電站開挖料主要為沖積層、坡殘積層土和部分強～弱風化輝綠巖。兩岸Ⅰ級階地以上山坡部位的土方開挖料主要為坡殘積層，成分為碎石質粉土、粉質粘土，石方開挖料中弱風化輝綠巖儲量少，剔選困難，開采利用價值不高。壩址左岸下游石料場巖性為含生物碎屑白云質灰巖，巖石強度適中，風化淺，不良夾層少，剝離量不大，其儲量、質量均可滿足工程要求，且僅距壩址約2.6 km，開采運輸條件較好。因此，選擇左岸下游灰巖石料場作為混凝土骨料料場。混凝土骨料考慮各種損耗和1.4的擴大系數，需要從左岸下游灰巖石料場規劃開采石料55.72×104m3。

5級電站樞紐區出露基巖為變質砂巖與砂泥質板巖互層，板巖約占60%。砂巖為變質泥質膠結的細 （粉）粒石英砂巖，板巖以泥碳質板巖為主，含少量砂質或千枚狀碳泥質板巖。兩岸覆蓋層厚約0.5～5.5 m，為含碎石土，分布于兩岸斜坡地帶。沖積層厚度4～10 m，為卵礫石夾砂。壩址周圍近距離范圍內混凝土骨料較缺乏，建議采用人工骨料，選擇昂鄧石料場作為混凝土骨料料場。昂鄧石料場位于5級電站壩址下游、4級電站壩址上游，距5級進場公路26 km，距壩址約67 km。料場主要為灰巖，少量砂巖。工程所需混凝土骨料考慮各種損耗和1.3的擴大系數，需要從昂鄧石料場規劃開采石料 125.43×104m3。

2、5級電站均采用分期導流方式，一期基坑的順利度汛取決于縱向混凝土圍堰和參與縱向擋水壩段的度汛面貌的實現。2、5級電站于2012年7月進場，9月主體工程開工。工程開工后，由于多種因素，料場開采、砂石加工系統和混凝土拌合系統建設緩慢，導致一期度汛面貌工程建設滯后。在2013年汛期來臨之前，一期基坑形象面貌的實現是工程進度的難點，并成為了實現工程節點工期和工程順利推進的重要環節。

為盡快解決料場骨料供應滯后問題，確保一期基坑度汛面貌順利實現，將工程區附近零星的天然砂礫料加以利用成為解決燃眉之急的首選方案。為此，對工程區附近零星天然砂礫料分布、儲量、質量和運距等及時展開了調查分析、試驗研究工作，以期進行合理利用和科學施工，保證境外工程的工期進度與質量履約。本文以5級電站為例進行論述。

3 工程區附近天然砂礫料特性

3.1 物理力學性質

對5級電站進場公路6、22 km和29 km處的天然砂礫料進行了取樣檢測和試驗。6 km處天然砂礫料顆粒級配分析見圖1。物理力學性質試驗見表1。

圖1 6 km處天然砂礫料顆粒級配分析

表1 6 km處天然砂礫料物理力學試驗

22 km處天然砂礫料物理力學試驗見表2。砂礫料顆粒級配分析見圖2。砂顆粒級配分析圖3。

表2 22 km處天然砂礫料物理力學試驗

圖3 22 km處天然砂顆粒級配分析

表3 天然砂礫料骨料檢測結果

表4 縱向圍堰墊層常態混凝土主要性能要求

29 km處天然砂質量相對較好，選擇此處的砂進行級配分析 （見圖4）。

圖4 29 km處砂顆粒級配分析

綜合以上分析成果表明，29 km處的天然砂用作細骨料、22 km處的天然砂礫料用作粗骨料相對較好。

3.2 砂礫料骨料檢測結果

天然砂礫料骨料檢測結果見表3。天然砂礫料考慮用來拌制縱向全年圍堰墊層混凝土，墊層常態混凝土主要性能要求見表4。

3.3 天然砂礫料混凝土配合比設計

室內試配的3組試樣配合比試驗結果見表5。

混凝土28天抗壓強度fcu與其灰水比 （C/W）的關系曲線見圖5。回歸方程表明，混凝土抗壓強度與灰水比相關性良好。

圖5 混凝土抗壓強度與灰水比關系

采用越南PC40水泥，對室內試配的混凝土的耐久性做了抗滲試驗，試驗檢測結果見表6。本次試驗設計抗滲等級為W6。從表6可知，水灰比≤0.55的混凝土可以滿足W6的抗滲要求。

表5 天然砂礫料室內配合比試驗結果

表6 混凝土抗滲試驗結果

根據 DL/T 5144—2001《水工混凝土施工規范》，混凝土抗滲等級與水灰比關系見表7。

表7 混凝土抗滲等級與水灰比關系

結合本工程現有原材料、工程需要及現場施工條件，混凝土配合比設計試算時使用混凝土拌合物質量假定值法，混凝土拌合物密度假定為2 300 kg/m3，實測為2 270 kg/m3，配合比校正系數為0.987。綜合上述分析，提出其相適應的混凝土配合比 （見表 8）。

4 質量控制及效果評價

4.1 質量控制

（1）天然砂礫料含泥量超標，砂石骨料需要進行沖洗。

（2）墊層混凝土骨料級配為 5～20、20～40 mm和40～80 mm，最大粒徑為80 mm。

（3）粗骨料篩出的小于5 mm的應予丟棄；加入拌和樓的粗骨料應有穩定的含水量，小石的含水量控制在0.2%以下。

表8 混凝土配合比

（4）混凝土抗滲等級W6時，水灰比不宜大于0.55。

（5）混凝土配合比設計時遵循相關規程規范，骨料以飽和面干狀態下為基準。

（6）保證混凝土拌合物的均勻性及混凝土原材料的計量準確。

4.2 效果評價

（1）運距縮短。昂鄧石料場毛料運至砂石加工系統運距為26 km，成品料運至混凝土拌和系統運距為40 km，混凝土運至混凝土澆筑面運距為1 km。而天然砂礫料混凝土粗骨料在下游左岸進場公路22 km處，天然砂在下游左岸進場公路29 m處，運至拌和系統分別為31 km和24 km。對于毛料而言，運至混凝土拌和系統的運距減少了35 km。

（2）減小料場開采規劃。由于使用天然砂礫料作為混凝土骨料，料場規劃開采量減小，料場剝離量也有所減少，剝離棄渣運往渣場量亦相應減少。

（3）解決骨料供應滯后的問題。工程建設初期混凝土骨料短缺，合理采用天然砂礫料可以解決工程骨料供應滯后的問題，確保工程安全度汛，使工程建設順利推進。

5 結語

南歐江梯級水電站是中資公司在老撾唯一獲得整條流域開發權的項目，受到中老兩國政府和社會各界的高度重視，確保國外工程的工期進度與質量至關重要。項目一期2、5級電站開工后，為解決料場混凝土骨料供應滯后問題，將工程區附近零星天然砂礫料加以合理利用和科學施工，有效解決了供料滯后問題，為后續工程建設的順利進行創造了條件。南歐江電站解決混凝土骨料早期短缺問題的工程實踐，對境外水電工程具有重要參考價值與現實借鑒意義。

［1］DL/T 5330-2005 水工混凝土配合比設計規程［S］.

［2］DL/T 5144-2001 水工混凝土施工規范［S］.