布古斯工程料場勘探結果的應用分析

徐道鈺

中國水利水電第十六工程局有限公司（350001）

布古斯工程料場勘探結果的應用分析

徐道鈺

中國水利水電第十六工程局有限公司（350001）

布古斯水壩是一座黏土心墻壩，使用黏土、沖積料、拋石料作為大壩的填筑材料，因而常需進行料場勘察。為了給布古斯水壩的施工提供科學依據，料場勘探需要從料場分布、布置等方面進行分析，以便提出相應的勘探比較與選擇。

黏土心墻壩；勘探料場；質量

1 工程概況

布古斯水壩位于阿爾及利亞烏埃往布古地區。在塔爾夫省以東20 km處。水壩高度71.30 m，壩頂長635.61 m。正常水位139 m，蓄水量6.6億m3。工程以供水為主，兼為下游的默格斯那水壩補充水量。工程從2005年1月25日開工，2010年4月31日完工，由中國水利水電工程16局承建。合同造價5 922萬美元。布古斯水壩是一座黏土心墻壩。心墻黏土需48.63萬m3，壩殼沖積料填筑需255.68萬m3，拋石需13.5萬m3，反濾層、排水溝、過渡段需反濾料64.48萬m3。水壩設一條長303.75 m的導流洞、一座取水塔、一條長200 m的溢洪道，混凝土量12萬m3。

2 料場分布和勘探點布置

2.1 MJD料場勘探

在地形圖上布置50 m×50 m的方格網，按地形的情況布置了62個勘探點。采用反鏟挖27個探坑,開挖深度為能揭示到下部的原狀基巖（泥灰巖）。人工開挖35個勘探點，采用洛陽鏟和人工開挖探井的方式。由于下部的卵石較大，人工開挖與洛陽鏟的勘探深度和使用有限，重點對上部黏土料進行勘探，勘探面積46.9萬m2，分階地和山坡兩個區域。

2.2 G3料場勘探

在地形圖上按50 m×50 m布置方格網，布置了122個勘探點。采用反鏟挖10個探坑，開挖深度為能揭示到下部的泥灰巖。人工挖112個勘探點。人工勘探點采用洛陽鏟和人工挖探井的方式，重點對上部黏土料進行勘探。勘探面積為95.1萬m2，分右岸階地、左岸階地、河床三個區域。

2.3 G2料場勘探

G2料場是一個比河床較高的山坡,基本無覆蓋黏土，沖積料厚度較厚，從設計勘探資料看厚度在15～55 m，主要做為大壩沖積料的補充，勘探共開挖23個探坑，采用反鏟挖掘機完成。

3 勘探與試驗結果

3.1 勘探方式

由于工程剛開始，施工機械設備有限，料場勘探又迫在眉睫,勘探方式先采用人工挖探井的方式，勘探沖積料的構成。配合洛陽鏟，加密勘探點，勘探上部黏土。探井規格：上部1.2 m×1.5 m，下部為1.2 m×1.0 m。在確定的井探點位上，把井探點中挖出的不同土質，分開堆放。井深3 m設一個平臺，開挖深度以盡量接近泥灰巖層、保證安全為度。

3.2 各料場的地質組成

MZD料場的地質是由第一層腐殖土0.3～1.0 m，第二層黏土2.5～4 m,第三層沖積料5～7.3 m，第四層由泥灰巖組成。地下水位較低,平均為-6.2 m。

G3料場右岸階地的地質是由第一層腐殖土0.2～2.1 m，第二層黏土0.7～3.5 m，第三層沖積料3.5～5.7 m，第四層由泥灰巖組成。地下水位平均為-4.4 m。左岸階地的地質是由第一層腐殖土0.5～1.2 m，第二層黏土0.9～4.2 m,第三層沖積料2.5～5.6 m，第四層由泥灰巖組成。地下水位平均為-3.4 m。河床的地質是由第一層沖積料3～4.8 m，第二層泥灰巖組成。地下水位平均為-1.2 m。

G2料場的地質是由第一層腐殖土0.3～1.0 m，第二層沖積料15～55 m，第三層由泥灰巖組成。未見地下水位。

3.3 試驗成果

MZD料場黏土顆粒級配較細，黏粒與膠粒含量均較高，塑性好，滲透系數小，具有一定的黏結力，但摩擦角較小，土料具有中等壓縮性和低膨脹性。從防滲方面評價，黏土是大壩十分理想的防滲體材料。合同文件大壩技術條款的規定：6.62＜IP＜23.5，23.5＜WL＜43.5。在山坡區域大部分黏土液限、塑性指數超過技術標準的要求,為高塑性黏土，平均的液限與塑性指數大多超過合同文件規定。黏土的天然密度為1.65 g/cm3，平均干密度為1.68 g/cm3。沖積料主要分布在河床階地部位，地下水位較低，易于開采。粒徑大于400 mm的超徑料為26.86%，下部沖積料的含水量大，呈糊狀、團狀，施工中須作好降水的措施。

G3料場左右岸階地黏土為洪積層，以低液限黏土為主，部分為含砂低液限黏土。黏土為砂巖與頁巖的風化物，主要呈黃色、黃灰色，部分含鐵質呈紅褐色，主要礦物成分為SiO2，SiO2以小于2 mm顆粒為主。黏土顆粒較細，黏粒與膠粒含量較高，塑性較好，土質較為均勻，是十分理想的壩體防滲材料。

G3料場沖積料埋藏在黏土下，由礫石、卵石、塊石、砂巖、頁巖的風化黏粒組成，左岸均處于穩定地下水位以下,右岸部分處于穩定地下水位以下，沖積料級配連續,粒徑400～37.5 mm顆粒含量占57.2%，粒徑37.5～10 mm顆粒含量占19.6%,粒徑10～2 mm顆粒含量占9.1%，粒徑2～0.075 mm顆粒含量占17.4%，粒徑小于0.075 mm顆粒含量占6.1%,沖積料D50大于10 mm，滿足合同文件大壩技術條款對沖積料的要求，可作為壩殼料使用。

3.4 各料場的儲量

MZD料場沖積料有用儲量76.4萬m3,可用填筑量為55.8萬m3,其中山坡區域儲量僅2.05萬m3，而且上部覆蓋厚達4.73 m的高塑性黏土，沖積料不具備開采價值。階地區域儲量61.48萬m3，但開采下部的沖積料，必須剝離上部的多余覆蓋黏土層。

G3料場黏土儲量為100.1萬m3，為設計量的2.09倍，滿足工程對黏土需求量2～2.5倍的一般要求。沖積料儲量為295.8萬m3，扣除19.67%的超徑料，可用沖積料為237.8萬m3，約為需求沖積料的1倍，扣除與黏土接觸的過渡層細料以及開采時底部保留的厚度，勘探儲量不能滿足工程需求量1.5～2倍的要求。沖積料均埋藏在黏土層下部，要開采沖積料，必須剝除上部無用層和超過大壩黏土需求量的多余黏土。

G2的沖積料可采儲量為195.7萬m3，料源充足，無地下水。沖積料中超粒徑石料含量較少，基本無覆蓋黏土，剝離層少，不受雨季含水量影響，但運距較遠，開采時要進行道路修建，在運輸費用上要綜合考慮。在阿爾及利亞的旱季施工，氣候炎熱干燥，水分蒸發快，要保證沖積料的碾壓含水量，需要采取相應的補水措施。

4 勘探分析比較與選擇

MZD料場黏土與沖積料的比例為1∶1.86，大壩實際黏土與沖積料的需求比例為1∶5.02，存在不平衡開采的問題,開采沖積料不僅需要剝除覆蓋層，還必須剝除沖積料上層超過大壩同期需求黏土量的黏土料。

G3料場地勢平坦,排水對料場開采有一定的影響。G3右岸階地地下水位略低，首先考慮開采。開采方式為：根據地形情況設置排水溝，降低地下水位→清除覆蓋層→開采、儲備黏土料（或挖除多余的黏土料）→清除沖積料與黏土層交接處較細的無用料→沖積料含水量調整、備料→沖積料開采、運輸、填筑。

根據G3料場的勘探結果，G3料場存在黏土料與沖積料開采不平衡的問題,開采G3的沖積料需要剝除沖積料上多余的黏土層。對開采黏土料范圍內的沖積料進行開采，能有效控制開采成本。開采沖積料而對富余黏土覆蓋層進行處理，將導致剝采比（無用料與有用料的比值）增大，占用大量的機械設備，成本較高，同時也增加了今后還耕的工程量。

河床內有41.6萬m3砂礫料可作為生產混凝土用料和反濾料F1、F2、F3使用。在沖積料中約占有19.67%的超粒徑石料，這些超粒徑石料，一部分用于上下游拋石料13.5萬m3，尚有45.9萬m3的超粒徑石料可用于生產各種反濾料。根據壩體工程設計用量，反濾料需要62.6萬m3，勘探儲量不能滿足工程需求量的1.5～2倍要求。

G2料場距壩址6 km,沿途有村莊，在開采G2時要進行道路修建和維護，要保證塵土不對村莊的污染，還要與當地協調，這些都是需要考慮的。

5 結論與建議

通過料場勘探，對各料場的料源儲量、分布、質量有了宏觀的了解，MZD、G3料場儲量大,運距近,有利于大壩高強度填筑。影響本工程的問題有兩個：第一，河床砂不能作為混凝土的生產用砂，砂石料生產系統的規模和適用機型須作重大調整；第二，反濾料的料源不足，只靠超粒徑石料供應，生產時料源供應將在時間上受限，不能形成大規模的連續生產，勢必影響工期。重新尋找反濾料料源是迫在眉睫需要解決的問題。

[1]SL 251—2000,水利水電工程天然建筑材料勘察規程[S].

[2]陸士平,耿宏斌.水利工程土料場勘察存在的問題與對策[J].治淮,2008(8)：24-25.