膠凝砂礫石在貓貓河山塘工程中的經(jīng)濟性分析

苗新虎 楊勝品 潘智章

(雷山縣水務(wù)局，貴州 雷山 557199)

工程投資是評價工程效益的重要指標，通過運用新型建筑材料，降低工程建設(shè)成本，縮短工程建設(shè)周期，是目前降低工程投資的途徑之一。膠凝砂礫石是介于碾壓混凝土與堆石材料之間的一種筑壩材料，兼顧了碾壓混凝土壩和面板堆石壩的優(yōu)勢，可有效降低工程建設(shè)成本，縮短建設(shè)周期，同時避免了大規(guī)模開采石料帶來的生態(tài)環(huán)境破壞，目前已在多項水利工程中進行了應(yīng)用，本文主要探討膠凝砂礫石在小型農(nóng)業(yè)水利工程項目應(yīng)用中的經(jīng)濟優(yōu)勢。

1 工程概況

貓貓河山塘是貓貓河灌區(qū)的水源工程，也是貴州省水利廳第一批膠凝砂礫石筑壩試驗項目，其主要作用是探索貴州省山塘筑壩新材料，提升工程建設(shè)速度、降低工程造價以及灌溉貓貓河灌區(qū)610畝農(nóng)田。貓貓河山塘位于雷山縣丹江鎮(zhèn)貓貓河村，壩體設(shè)計為膠凝砂礫石壩，工程規(guī)模為小(2)型，工程等別為Ⅴ等，壩高18.2m，壩底寬16.35m，壩頂寬3.5m，壩頂軸線長59.5m，上游壩面坡比為1∶0.3，下游壩面坡比為1∶0.5，壩體主要材料為膠凝砂礫石，其中壩體采用C18010膠凝砂礫石，壩體底部以及兩岸的壩體底部設(shè)計為厚1.0m的C18020富漿膠凝砂礫石基礎(chǔ)墊層，壩體上游壩面、非溢流壩段下游壩面均采用厚0.5m的C18020富漿膠凝砂礫石進行防滲。

2 應(yīng)用優(yōu)勢分析

由于雷山縣位于貴州省東南部，地處云貴高原湘、桂丘陵盆地過渡的斜坡地帶，地勢東北高，西南低，壩址地形多為U形河谷，致使該縣農(nóng)業(yè)水利水源工程主要采用細石混凝土砌石重力壩。因此為了更好地分析膠凝砂礫石壩在西南山區(qū)農(nóng)業(yè)水利工程中的應(yīng)用優(yōu)勢，本文主要以細石混凝土砌石重力壩作為對比分析壩型。

2.1 膠凝砂礫石生態(tài)優(yōu)勢分析

2005年習(xí)近平提出“綠水青山就是金山銀山”的理念，減少建筑原材料開采對生態(tài)環(huán)境的破壞是踐行這一理念的最好例證。雷山縣貓貓河山塘膠凝砂礫石采自距離壩址處約15km的丹江鎮(zhèn)巴拉河天然河床，有效地避免了石料開采帶來的生態(tài)環(huán)境破壞，由表1數(shù)據(jù)可知貓貓河山塘膠凝砂礫石壩相比細石混凝土砌石壩，可減少8841.56m3石料開采，按照雷山縣雞鳩水庫石料開采每立方石料破壞0.076m2生態(tài)環(huán)境類比分析，該批石料可以減少671.96m2生態(tài)環(huán)境破壞。與此同時，河床砂礫石的開采在一定程度上疏通了淤積河道，提高了河床的行洪能力，減少了洪水對生態(tài)環(huán)境的破壞。綜上所述，膠凝砂礫石材料的應(yīng)用可使工程建設(shè)減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，尤其是在山丘地區(qū)，效果十分顯著。

表1 貓貓河山塘兩種壩型材料用量對比 單位：m3

2.2 膠凝砂礫石加工優(yōu)勢分析

膠凝砂礫石施工現(xiàn)場加工的可操作性和簡易性，對其能否在山區(qū)農(nóng)田水利建設(shè)中推廣使用具有重要的參考價值。目前，由于細石混凝土砌石壩對細石混凝土骨料以及塊石質(zhì)量要求較高，通過現(xiàn)場加工開采無法滿足質(zhì)量要求，導(dǎo)致細石混凝土砌石壩的原材料全部外購，工程投資增大；而膠凝砂礫石對原材料品質(zhì)要求不高，加上河床砂礫石級配良好，可直接通過反鏟挖掘機開挖，配合自卸汽車運輸至施工現(xiàn)場人工簡易剔除超徑石(≥150mm)后備用，通過人工計量水泥、砂石料、補充砂后(外加劑和水自動計量)，按照砂礫石料、水泥、補充砂、水和外加劑的投料順序，采用JZC1000型自落式滾筒攪拌機拌和。綜上所述，膠凝砂礫石的加工過程與細石混凝土的加工過程無異，但膠凝砂礫石骨料的加工明顯優(yōu)于細石混凝土骨料加工。

2.3 膠凝砂礫石施工工藝優(yōu)勢分析

施工工藝決定了施工效率。農(nóng)業(yè)水利常用的細石混凝土砌石壩施工主要采用自落式滾筒拌和機拌和細石混凝土配合自制溜槽入倉，反鏟挖掘機配合人工攤鋪細石混凝土后人工砌筑塊石并振搗的方式進行，可見細石混凝土砌石壩主要以人工砌筑塊石為主的施工方式進行，存在施工方式單一、機械化利用程度低、質(zhì)量控制難度大、效率低下等不足。而國內(nèi)已建成的四川順江堰膠凝砂礫石壩工程施工采用連續(xù)滾筒式專用攪拌機拌和，自卸汽車入倉，機械攤鋪和碾壓，局部配合振搗施工的方式進行；雷山縣貓貓河山塘膠凝砂礫石壩施工采用自落式滾筒拌和機拌和并溜槽入倉，反鏟挖掘機配合人工攤平，采用插入式振搗的方式進行。由此可見，膠凝砂礫石材料具備可碾壓可澆筑振搗的特性，兼顧了碾壓混凝土和普通混凝土的施工工藝，極大地提高了工程的施工效率。綜上所述，膠凝砂礫石壩施工機械化程度優(yōu)于細石混凝土砌石壩，膠凝砂礫石壩施工工藝的可選擇性優(yōu)于細石混凝土砌石壩，從而也使膠凝砂礫石壩施工質(zhì)量優(yōu)于細石混凝土砌石壩。膠凝砂礫石材料在山區(qū)的推廣應(yīng)用，可在最大程度上結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況選取相應(yīng)便捷經(jīng)濟的施工工藝，提高機械設(shè)備利用率，保證工程建設(shè)質(zhì)量。

2.4 膠凝砂礫石經(jīng)濟優(yōu)勢分析

膠凝砂礫石材料能否在農(nóng)田水利工程項目建設(shè)中推廣使用，其經(jīng)濟價值起到了至關(guān)重要的作用。為了更好地分析膠凝砂礫石材料的經(jīng)濟適用性，將雷山縣貓貓河山塘可采用的膠凝砂礫石壩和細石混凝土砌石壩進行對比分析。

2.4.1 經(jīng)濟分析基礎(chǔ)參數(shù)

2.4.1.1 工程費率標準的確定

貓貓河山塘兩種壩型中膠凝砂礫石和細石混凝土砌石施工單價以及工程造價計算辦法與費用構(gòu)成依據(jù)貴州省水利廳文件黔水建〔2012〕6號《關(guān)于發(fā)布〈貴州省小型水利水電工程設(shè)計概(估)算編制規(guī)定(試行)〉及貴州省水利水電工程系列定額(2011版)的通知》，各項工程費率標準見表2。

表2 工程費率標準 單位：%

2.4.1.2 材料配合比的確定

根據(jù)雷山縣小型農(nóng)田水利細石混凝土砌石壩筑壩經(jīng)驗，細石混凝土砌石壩常用筑壩材料為C15混凝土(二級配)砌塊石；雷山縣貓貓河山塘膠凝砂礫石壩采用C18010膠凝砂礫石和C18020富漿膠凝砂礫石兩種類型的筑壩材料，其配合比見表3。

表3 膠凝砂礫石材料配合比 單位：kg/m3

2.4.2 兩種材料單價分析

由于雷山縣貓貓河山塘筑壩材料最大用量為C18010 膠凝砂礫石，故選取C18010膠凝砂礫石與C15混凝土(二級配)砌塊石兩種筑壩材料進行單價對比分析。

2.4.2.1 膠凝砂礫石單價分析

雷山縣貓貓河山塘膠凝砂礫石顆粒料砂礫石主要通過反鏟挖掘機開挖，然后篩選指定粒徑的砂礫石，配合自卸車運輸15km至攪拌站，可知顆粒料砂礫石開采過程符合《貴州省水利水電建筑工程概算定額(試行)》中0.6m3挖掘機開挖Ⅳ類土，自卸汽車配合運輸15km至攪拌站的開挖方式,通過計算可知砂礫石開采費用單價為56.62元/m3。

雷山縣貓貓河山塘膠凝砂礫石采用膠輪車運輸水泥、砂石料、中砂至JZC1000型自落式滾筒拌和機進行拌和，配合自制溜槽入倉，膠輪車倉內(nèi)運輸，反鏟挖掘機配合人工攤平，并采用插入式振搗的方式進行施工，上述膠凝砂礫石拌制、運輸以及澆筑符合《貴州省水利水電建筑工程概算定額(試行)》中場內(nèi)配運水泥、骨料并投料、加水和外加劑的攪拌方式，膠輪車運輸混凝土至倉內(nèi)各個部位，采用機械化澆筑混凝土的施工方式；通過計算可知膠凝砂礫石拌和費用單價為26.85元/m3，運輸費用單價為8.07元/m3，機械化澆筑膠凝砂礫石單價為281.1元/m3。

2.4.2.2 細石混凝土砌石單價分析

細石混凝土砌石壩施工主要采用自落式滾筒拌和機拌和細石混凝土配合自制溜槽入倉，反鏟挖掘機配合人工攤鋪細石混凝土后人工砌筑塊石并振搗的方式進行，可知其施工方式符合《貴州省水利水電建筑工程概算定額(試行)》中砌石壩混凝土砌筑作業(yè)內(nèi)容，經(jīng)過計算可知細石混凝土砌石單價為323.09元/m3。

綜上所述，在不考慮膠凝砂礫石模板費用以及細石混凝土塊石上下游預(yù)制塊砌筑費用條件下，膠凝砂礫石每立方米造價比細石混凝土塊石節(jié)省41.99元。

2.4.3 兩種壩型工程造價分析

以雷山縣貓貓河山塘膠凝砂礫石壩與境內(nèi)農(nóng)田水利水源工程常用壩型細石混凝土砌塊石壩的工程造價進行分析比較，探索膠凝砂礫石壩的經(jīng)濟性。根據(jù)《貴州省小型水利水電工程設(shè)計概(估)算編制規(guī)定(試行)》，按照同一價格水平對兩種水源工程造價(包括大壩基礎(chǔ)工程、大壩擋水工程及相應(yīng)的臨時工程)進行計算，其工程費用見表4。

表4 不同壩型工程費概算 單位：萬元

從表4中可以看出，膠凝砂礫石壩比細石混凝土砌石壩的工程投資在建筑工程、臨時工程中可節(jié)省投資23.62萬元，節(jié)省幅度為7.7%。

因此，結(jié)合兩種材料單價和兩種壩型的工程造價綜合分析，膠凝砂礫石壩較細石混凝土砌塊石在工程造價上具有一定的經(jīng)濟優(yōu)勢，尤其是在膠凝砂礫石原材料獲取方便的西南山區(qū)，可以大幅度地減少農(nóng)業(yè)水利工程費用支出，降低財政經(jīng)費預(yù)算，優(yōu)化財政資金使用。

3 結(jié) 語

本文從膠凝砂礫石壩的經(jīng)濟優(yōu)勢、施工工藝優(yōu)勢以及生態(tài)優(yōu)勢三個方面同細石混凝土砌石壩進行了對比分析，證明膠凝砂礫石壩在農(nóng)業(yè)水利工程中的應(yīng)用可以節(jié)約工程建設(shè)成本，提高施工效率，保證工程建設(shè)質(zhì)量，減少生態(tài)環(huán)境破壞，優(yōu)化財政資金使用。因此，膠凝砂礫石壩在農(nóng)業(yè)水利工程中具有廣泛的應(yīng)用前景，應(yīng)在農(nóng)業(yè)水利工程中大力推廣。