膠凝砂礫石壩在冷水河水庫中的經濟分析

熊 楊

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽 550000)

膠凝砂礫石壩是利用天然砂礫料或開挖石渣料和少量膠凝材料拌和后碾壓施工的一種壩型[1]，其施工技術在一定程度上和碾壓混凝土的施工方法一致[2]。作為一種新型壩型，膠凝砂礫石壩工程造價目前尚無定額依據，文章以冷水河水庫為例，參考以往工程的施工條件與方法，在選定施工造價需要的經濟評價參數后，對膠凝砂礫石壩的單價組成、不同壩型方案的工程造價進行綜合比較，分析探討膠凝砂礫石壩的經濟性優勢。

1 工程概況

冷水河水庫位于水城縣木果鎮境內，水庫壩址位于長江流域烏江水系烏江的二級支流冷水河的下游河段(一級支流為連山河)。總庫容為956萬m3。工程規模為小(1)型，工程等別為Ⅳ等。

2 經濟性分析參數

冷水河水庫的概算編制依據包括：

1)《貴州省小型水利水電工程設計概(估)算編制規定(試行)》(黔水建[2012]6號文)；

2)《貴州省小型水利水電工程營業稅改征增值稅計價依據調整實施意見(試行)》(黔水建[2016]69號文)。

工程費率標準標準見表1。

表1 費率標準匯總表 %

3 經濟性與施工工藝分析

工程的經濟性分析與評價和該工程的施工工藝緊密相關。膠凝砂礫石壩工程中砂礫石的配合比、砂礫石的開采、運輸、砂礫石拌和方式以及施工過程都影響著其經濟性估算[3]。

3.1 經濟性分析

以冷水河水庫副壩為例，通過砂礫石料級配篩分結果看出現場砂礫石砂率平均值為12.3%，低于《膠結顆粒料筑壩技術導則》SL678-2014建議的最低砂率18%。為保障膠凝砂礫石的碾壓質量和工作性，在實際施工中需要補充砂10%-13%,使得整體砂率到25%左右。水泥采用普通硅酸鹽水泥(42.5級)，膠凝砂礫石材料配合比見表2。

表2 膠凝砂礫石材料試驗配合表 kg/m3

壩體膠粒砂礫料來源于河道床內天然砂礫石(粒徑≤150mm)，外摻來源于料場的人工砂。將天然砂礫石和人工砂通過自卸汽車分別運送至攪拌處。

膠凝砂礫石壩主要材料包括砂礫石、水泥、粉煤灰、水等。國內常用的攪拌方式為拌合樓攪拌及CSG不間斷攪拌[4]。冷水河水庫采用拌制膠凝砂礫石費用較低的CSG不間斷攪拌系統。

CSG不間斷攪拌系統是一種靜態連續拌合生產系統，通過將各拌合料依照配合比放入特制的一組盒子中，通過從上到下的一系列機械攪動達到拌和的目的。根據施工組織設計提供的一次攪拌所需方量，以及以往類似工程的造價咨詢參考，采用1×1.5m3攪拌站拌制膠凝材料選用定額。又因攪拌站按租用計費，刪除攪拌站機械單價中的一類費用，只保留二類費用。膠凝砂礫石拌制直接費見表3。

表3 膠凝砂礫石拌制直接費計算表

3.2 施工工藝

壩體膠粒砂礫石采用15t自卸汽車從攪拌站接料后直接運輸上壩，后退法卸料。用推土機攤鋪找平，采用平層通倉連續薄層鋪筑法，鋪填厚度為50cm。為減少模板用量，上下游壩坡碾壓前采用擠壓邊墻固坡成型，16t振動碾碾壓6-8遍(靜碾2遍)。碾壓方向平行于壩軸線進行，碾壓條帶間搭接寬度為0.3-0.4m，端頭搭接長度≥1m。

連續上升鋪筑時，層間間隔時間控制在直接鋪筑允許時間以內。施工縫和冷縫應進行縫面處理，處理合格后方可加墊層繼續施工。施工縫和冷縫必須通過高壓水沖毛后，鋪10-15mm墊層砂漿，采用M5砂漿。沖毛以微露砂中粗顆粒為宜，砂漿的配料精度及拌和質量應滿足要求，砂漿應由機械拌制。邊鋪墊層砂漿邊覆蓋上層膠凝砂礫石，砂漿應與膠凝砂礫石一樣逐條帶攤鋪，并應在規定時間內將上層膠凝砂礫石碾壓完畢，嚴防墊層砂漿失水發白現象。膠凝砂礫石層邊緣部位應做專門處理，一般宜碾壓成1∶4的斜坡面，恢復施工后將坡腳處厚度<150mm的部分切除。因降雨或其它原因造成施工中斷時，應及時對已攤鋪的膠凝砂礫石進行平倉碾壓。恢復施工時，應對結合面進行處理。

基于上述資料，計算膠凝砂礫石單價見表4。單價組成分析圖見圖1。

表4 膠凝砂礫石單價表

圖1 單價組成分析圖

根據圖1的單價組成分析圖，可以看出費用比例最大的是材料費，超過膠凝砂礫石單價的50%，其中最主要的是水泥、天然砂礫石、人工砂、柴油等。天然砂礫石料料場確定為庫尾河床，該砂礫石料源位于庫區S2泉上游，開采方便，受河床水位影響小。且該位置位于汛期洪水以上，可常年開采，副壩施工進度有保障。所以，膠凝砂礫石壩能就地取材，既降低材料成本，又具有減少污染，加快施工進度的優點，是一種值得推廣的壩型。

4 不同壩型對比

冷水河水庫副壩可研階段推薦黏土心墻壩為基本壩型，初設階段經過進一步勘察，增加混凝土面板堆石壩方案以及膠凝砂礫石壩方案進行同精度比選。依據《貴州省小型水利水電工程設計概(估)算編制規定(試行)》(黔水建(2012)6號文)；《貴州省小型水利水電工程營業稅改征增值稅計價依據調整實施意見(試行)》(黔水建[2016]69號文)，按照統一價格水平，綜合計算這3種不同壩型擋水工程綜合造價。其綜合造價主要包括以下幾個重要部分：擋水大壩投資，帷幕灌漿投資，土料場占地投資。具體情況見表5。

表5 不同壩型工程造價對比表 萬元

從表5可以看出：從工程造價方面分析，膠凝砂礫石壩方案比混凝土面板堆石壩方案的工程總投資節省325萬元，節省幅度為11.57%。從生態環境保護方面分析，黏土心墻壩需單獨設置符合防滲土料標準的土料場，增加臨時占地，不利于當地生態保護；而膠凝砂礫石壩可開采河床天然砂礫石經一定處理后筑壩，無需開采大量石料和土料，有利于生態環境保護。

冷水河水庫副壩最終推薦采用了膠凝砂礫石壩，該壩型經濟效益較好，并有利于生態環境保護。

5 結 論

通過對膠凝砂礫石壩施工工藝的分析介紹，結合相關概算編制依據，在選定工程造價分析參數后，對膠凝砂礫石壩單價進行了計算和分析。同時對三種不同壩型進行了分析比較，在為膠凝砂礫石壩的經濟分析提供參考的同時，也證明了在具有豐富天然砂礫石料的地區進行工程施工時，采用膠凝砂礫石壩工藝，可以降低施工成本、減少環境污染、加快施工進度。因此，膠凝砂礫石壩具有廣泛的應用前景。