水利工程施工实训.docx
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水利工程施工实训
长江工程职业技术学院水利工程系
水利施工实训
料场规划
实训项目：
水利工程施工
专业：
水利水电建筑工程
班级：
水工1001班
*******韩阳
学号：
*******
************
成绩评定：
设计日期：
2012年5月14日
完成时间：
2012年5月17日
＜一＞、熟悉方案
＜二＞、设计内容
1、进行料场规划，选择主料场和辅助料场
2、各时段混凝土需要量和砂石料竟净要量计算
3、砂石开采计算
4、进行方案比较
＜三＞、料场选择依据
＜四＞、心得体会
一、熟悉方案
（一）工程概况
S.T工程枢纽属于一级建筑物，由河床混凝土重力坝、溢洪道、右岸土坝和坝后厂房等部分组成。
坝址下游均有砂石材料，特别是坝址下游沙石藏量丰富，开采运输比较方便，质量一般符合工程要求。
1.混凝土工程量及工期要求。
（1）C15混凝土（93.4）×104m3，埋石率5%
（2）C20混凝土（17）×104m3
（3）总工期20个月，在开工后的8个月内应完成混凝土总量的30%～40%，15个月内应完成总量的80%～90%，剩余的在后5个月内完成。
2.料场的基本情况，见表1。
3.混凝土的配合比，见表2。
4.各砂料场的粒径组成及主要物理性质，见表3。
5.各砾石料场的粒径组成及主要物理性质，见表4。
6.辅助工程砂砾石净料需要量（不包括损失）:
104t/20月。
砂
小石
中石
大石
特大石
2.31
1.60
1.65
2.55
2.03
（二）破碎机械为CM-11A型，破碎石料得到的各级砂石料的含量如下（%）。
砂
小石
中石
大石
特大石
4
14
15
40
27
（三）课程设计要求
1.进行料场规划，选择主料场和备用料场。
2.混凝土工程施工进度安排，各时段的混凝土浇筑量和砂石料净需要量计算。
3.砂石开采量计算。
4.进行方案比较：
一种方案是减少开采量，利用超径石破碎补充短缺粒径砂石量；另一种方案是以最大开采量控制。
设1m3天然砂石料的采运综合单价是15元，1m3超径石的破碎加工单价是8元。
表1各料场基本特性
料场
位置及地形
面积
（km2）
高程
（m）
覆盖层厚（m）
有效层厚（m）
储量
（103m3）
洪水及地下水情况
明坝四级阶地
右岸坝址下游1.2km有2条大冲沟
0.13
550-570
26.8平均
30
3900
砾石层与红砂岩接触带，雨季有小泉流出
旧镇滩
右岸坝址下游6.9km滩石平坦有水渠与阶地相隔
0.32
410-416
0.25
8.5
2720
平谷滩
右岸坝址下游9km滩道路略有起伏，覆盖薄，有水渠通过
0.23
410-415
0.18
5.5
1260
富家沟
右岸坝址下游10km山沟里，河口为冲积滩，沟壁黄土覆盖，沟中平时无水
0.3
460-480
<2.0
3.5
715
平时为干沟
孙家沟
0.3
3.5
200
老虎沟
0.05
7.0
390
表2混凝土配合比
混凝土等级
水灰比
含砂率（%）
1m3混凝土中各材料的需要量（kg/m3）
水
水泥
砂
小石
中石
大石
特大石
C15
0.64
35.5
107.5
167
455
417
422
412
431
C20
0.56
25.9
108
193
452
433
441
435
438
表3各砂料场的颗粒组成与物理性质
料场名称
粒径
平均粒径
（mm）
自然密度（t/m3）
密度
（t/m3）
粒径模数
孔隙率
（%）
＜0.15
0.15～0.3
0.3～0.6
0.6～1.2
1.2～2.5
2.5～5.0
＞5.0
含量（%）
富家沟与孙家沟
8.8
8.8
8
14.4
20.8
19.2
20
0.46
1.57
2.7
3.12
41.9
老虎沟
8.8
12
9.6
15.2
20
14.4
20
0.40
1.96
2.67
0.73
26.6
宛家沟
9.8
14.7
9.1
11.9
14.7
9.8
30
0.34
1.98
2.67
2.35
25.8
表4砾石料场天然级配及物理性质
料场名称
粒径（mm）
自然密度
（t/m3）
密度
（t/m3）
粒度模数
孔隙率
（%）
＜5
5-20
20-40
40-80
80-150
＞150
含量（%）
明坝四级阶地
20
18.7
21.8
21.8
15.7
2
1.81
2.72
7.66
33.4
旧镇滩
19
10.4
11.7
19.3
27.6
12
1.87
2.75
8.79
32
平谷滩
20
13.6
12.4
14.3
21.7
18
1.92
2.74
8.49
29.9
二、设计内容
（一）料场选择
骨料料场规划应根据料场的分布、开采条件、可利用料的质量、储量、天然级配、加工要求、弃料多少、运距远近、生产成本等因素考虑。
（1）首先要了解砂石料的需求、流域的近期规划、料源的状况，以确定是建立流域或地区的砂石生产基地还是工程专用的砂石系统。
（2）满足水工混凝土对骨料的各项质量要求、其储量力求满足各项设计级配的需要，并有必要的富裕量。
（3）选用的料场，特别是主料场，应场地开阔，高程适宜，储量大，质量好，开采季节长，主辅料场应能兼顾洪枯季节互为备用的要求。
（4）选择可采率高，天然级配与设计级配较为接近，用人工骨料调整级配数量少的料场。
（5）料场附近有足够的回车和堆料地，且占用农田少，不拆迁或少拆迁现有生活、生产设施。
（6）选择开采准备工作量小的，施工简便的料场。
各料场的剥采比的计算及主料场的确定
1、由于剥采比=覆盖层厚/有效层厚，由规范知道剥采比≤0.2，若其比值越大开挖难度越大，成本也随之增加，经济效益低。
各料场其剥采比：
明坝四级阶地：
1.914
旧镇滩：
0.033
平谷滩：
0.033
富家沟：
0.57
孙家沟：
0.57
老虎沟：
0.29
2.覆盖层太大会给开挖增加难度。
3.由于明坝四级阶地要考虑雨季，综上所述明坝四级阶地不宜作主料场。
4.旧镇滩与平谷滩相比，旧镇滩右岸坝址下游6.9km滩石平坦有水渠与阶地相隔，平谷滩右岸坝址下游9km滩道路略有起伏，覆盖薄，有水渠通过，两者相比，旧镇滩的运距较近更有利于施工，所以初步选旧镇滩为主料场,选平谷滩为辅助料场。
（二）各时段混凝土浇筑量计算：
1、本工程混凝土总量C15=93.4×104m3×95%=8.873×105m3
C20=17×104m3
2、总工期为20个月初步估开工后8个月应完成混凝土总量的30%，前15个月完成总量的80%，剩余5个月完成总量的20%
3、前8个月所需要的
C15=8.873×105m3×30%=2.662×105m3
C20=17×104m3×30%=5.1×104m3
4、9至15月所需的
C15=8.873×105m3×50%=4.437×105m3
C20=17×104m3×50%=8.5×104m3
5、剩余5个月所需要的
C15=8.873×105m3×20%=1.775×105m3
C20=17×104m3×20%=3.4×104m3
表1各月所需的混凝土量单位×104m3
混凝土
前8个月
9至15月
剩余五个月
C15
26.62
44.37
17.75
C20
5.1
8.5
3.4
（二）砂石料净需量计算：
理论需要量：
前8个月
C15的混凝土中所需的砂=2.662×105×455=1.211×108kg
C20的混凝土中所需的砂=5.1×104×452=2.305×107kg
C15的混凝土中所需的小石=2.662×105×417=1.110×108kg
C20的混凝土中所需的小石=5.1×104×433=3.2362×107kg
C15的混凝土中所需的中石=2.662×105×422=1.123×108kg
C20的混凝土中所需的中石=5.1×104×441=2.250×107kg
C15的混凝土中所需的大石=2.662×105×412=1.097×108kg
C20的混凝土中所需的大石=5.1×104×435=2.219×107kg
C15的混凝土中所需的特大石=2.662×105×431=1.147×108kg
C20的混凝土中所需的特大石=5.1×104×438=2.234×107kg
辅助料中所需砂=8×2.31×107/20=0.924×107kg
辅助料中所需小石=8×1.60×107/20=0.640×107kg
辅助料中所需中石=8×1.65×107/20=0.660×107kg
辅助料中所需大石=8×2.55×107/20=1.020×107kg
辅助料中所需特大石=8×2.03×107/20=0.812×107kg
表2前8个月各骨料的理论用量单位×107㎏
混凝土
砂
小石
中石
大石
特大石
C15
12.11
11.10
11.23
10.97
11.47
C20
2.305
2.208
2.250
2.219
2.234
辅助料
0.924
0.640
0.660
1.020
0.812
9至15月
C15的混凝土中所需的砂=4.437×105×455=2.019×108kg
C20的混凝土中所需的砂=8.5×104×452=3.880×107kg
C20的混凝土中所需的小石=4.437×105×417=1.850×108kg
C20的混凝土中所需的小石=8.5×104×433=3.680×107kg
C15的混凝土中所需的中石=4.437×105×422=1.872×108kg
C20的混凝土中所需的中石=8.5×104×441=3.749×107kg
C15的混凝土中所需的大石=4.437×105×412=1.828×108kg
C20的混凝土中所需的大石=8.5×104×435=3.697×107kg
C15的混凝土中所需的特大石=4.437×105×431=1.912×108kg
C20的混凝土中所需的特大石=8.5×104×438=3.723×107kg
辅助料中所需砂=7×2.31×107/20=0.805×107kg
辅助料中所需小石=7×1.6×107/20=0.560×107kg
辅助料中所需中石=7×1.65×107/20=0.577×107kg
辅助料中所需大石=7×2.55×107/20=0.892×107kg
辅助料中所需特大石=7×2.03×107/20=0.711×107kg
表39到15月各骨料的理论用量单位×107㎏
混凝土
砂
小石
中石
大石
特大石
C15
20.19
18.50
18.72
18.28
19.12
C20
3.880
3.680
3.749
3.697
3.723
辅助料
0.805
0.560
0.577
0.892
0.711
剩余5个月
C15的混凝土中所需的砂=1.775×105×455=8.08×107kg
C20的混凝土中所需的砂=3.4×104×452=1.537×107kg
C15的混凝土中所需的小石=1.775×105×417=7.40×107kg
C20的混凝土中所需的小石=3.4×104×433=1.472×107kg
C15的混凝土中所需的中石=1.775×105×422=7.49×107kg
C20的混凝土中所需的中石=3.4×104×441=1.499×107kg
C15的混凝土中所需的大石=1.775×105×412=7.31×107kg
C20的混凝土中所需的大石=3.4×104×435=1.479×107kg
C15的混凝土中所需的特大石=1.775×105×431=7..65×107kg
C20的混凝土中所需的特大石=3.4×104×438=1.489×107kg
辅助料中所需砂=5×2.31×107/20=0.577×107kg
辅助料中所需小石=5×1.6×107/20=0.4×107kg
辅助料中所需中石=5×1.65×107/20=0.413×107kg
辅助料中所需大石=5×2.55×107/20=0.638×107kg
辅助料中所需特大石=5×2.03×107/20=0.508×107kg
表416到20月各骨料的理论用量单位×107㎏
混凝土
砂
小石
中石
大石
特大石
C15
8.08
7.40
7.49
7.31
7.65
C20
1.537
1.472
1.499
1.479
1.489
辅助料
0.577
0.4
0.413
0.638
0.508
表5砂石骨料的净需用量单位×107㎏
砂
小石
中石
大石
特大石
C15
40.46
37.01
37.46
36.57
38.25
C20
7.684
7.36
7.498
7.395
7.446
辅助料
2.306
1.6
1.65
2.55
2.03
理论总需量
50.45
45.97
46.608
46.515
47.726
1+Kc
1.02
1.017
1.014
1.013
1.01
实际总需量（净需要量）
51.459
46.751
47.261
47.120
48.203
（三）天然砂砾料开采量的确定
骨料总需要量qi:
qi=（1+kc）∑eijvj（kg,以松方计）
式中Kc——混凝土出机以后的损失系数，为0.01~0.02。
开采天然骨料总量Qi为:
Qi=（1+k）qi∕（piρ天然）
式中k——骨料生产过程的损失系数，为个生产环节系数的总和，即k=k1+k2+k3+k4,其中k1，k2，k3，k4参考下表：
生产过程中骨料损耗系数
产生损耗的生产环节
Ki
骨料粒径（mm）
<5
5~20
40~80
20~40
80~120
水上开采
水下开采
K1
0.03
0.07
0.02
0.05
0.02
0.03
加工
运输堆存
混凝土生产
K2
K3
K4
0.07
0.05
0.03
0.02
0.03
0.02
0.01
0.02
0.02
由天然砂石料开采量的计算公式：
Qi=（1+K）qi∕（piρ天然）可知，
qi=Qiρ天然pi／（1+K）
砂石开采量计算：
1、旧镇滩可开采的骨料总量：
Qi=（1+K）q/pρ
则：
qi=Qipiρi/1+K
由生产过程中骨料损耗系数表可知：
砂：
（取k=0.03+0.07+0.05+0.03=0.18）
小石：
（取k=0.02+0.02+0.03+0.02=0.09）
中石：
（取k=0.02+0.02+0.03+0.02=0.09）
大石：
（取k=0.02+0.01+0.02+0.02=0.07）
特大石：
（取k=0.02+0.01+0.02+0.02=0.07）
砂：
qi=QIpiρi/（1+K）=2720×103×1.87×103×19%/（1+0.18）
=8.1900×108kg
小石：
qi=QIpiρi/（1+K）=2720×103×1.87×103×10.4%/（1+0.09）
=4.8531×108kg
中石：
qi=QIpiρi/（1+K）=2720×103×1.87×103×11.7%/（1+0.09）
=5.4597×108kg
大石：
qi=QIpiρi/（1+K）=2720×103×1.87×103×19.3%/（1+0.07）
=9.1745×108kg
特大石：
qi=QIpiρi/（1+K）=2720×103×1.87×103×27.6%/（1+0.07）
=13.120×108kg
主料即可开材料量如下表单位：
×107㎏
砂
小石
中石
大石
特大石
总量
开采量
81.900
48.531
54.597
91.745
131.20
407.973
主料场实际可开采料量与20个月的实际用量的差值单位：
×107㎏
砂
小石
中石
大石
特大石
净需要量
51.459
46.751
47.261
47.120
48.203
开采量
81.900
48.531
54.597
91.745
131.20
差量
-30.441
-1.78
-7.336
-44.625
-82.997
此上表格中的差值为负表示主料场的储量开采可以满足工程需用，以下表格的差值与此相同。
各骨料需开采总量：
砂：
Qi=（1+k）qi∕（piρ天然）=（1+0.18）×51.459×107/（19%×1.87×103）=169.229×104m3
小石：
Qi=（1+k）qi∕（piρ天然）=（1+0.09）×46.751×107/（10.4%×1.87×103）=262.025×104m3
中石：
Qi=（1+k）qi∕（piρ天然）=（1+0.09）×47.261×107/（11.7%×1.87×103）=237.245×104m3
大石：
Qi=（1+k）qi∕（piρ天然）=（1+0.07）×47.120×107/（19.3%×1.87×103）=139.698×104m3
特大石：
Qi=（1+k）qi∕（piρ天然）=（1+0.07）×48.203×107/（27.6%×1.87×103）=99.933×104m3
各种骨料开采总量单位：
104m³
砂
小石
中石
大石
超大石
∑
开采量
169.229
262.025
237.245
139.698
99.933
908.13
四、砂石开采方案比较，确立方案
方案一：
减少开采量，利用超径石破碎补充短缺粒径砂石量
1.以中石的实际净需量进行开采的天然骨料，不足以超径石破碎来获取。
用其中石的开采量开采各骨料需要量单位：
104m³
砂
小石
中石
大石
超大石
开采量
169.229
262.025
237.245
139.698
99.933
中石开采量
237.245
237.245
237.245
237.245
237.245
差量
-68.016
24.78
0
-112.453
-137.312
由上表可知由中石开采量开采骨料不能满足小石需要量，需从超径石破碎小石，以满足其需要量。
超径石开采量有：
237.245×104×12%=28.469×104m3
可破碎小石的量：
28.469×104×14%=3.986×104m3
需要破碎的小石量：
24.78×104×10.4%=2.577×104m3
破碎超径石的量为:
2.577×104/14%=18.407×104m3
则此方案所需费用：
W=237.245×104×15+18.407×104×8=3.706×107元
2.以砂开采量开采计算：
其中有小石和中石的开采量不足可以用超径石的破碎老获取补充其小石和中石，如果还不能满足，在其辅料场进行开采使其开采量满足。
用其砂的开采量开采各骨料需要量单位：
104m³
砂
小石
中石
大石
超大石
开采量
169.229
262.025
237.245
139.698
99.933
小石开采量
169.229
169.229
169.229
169.229
169.229
差量
0
92.796
68.016
-29.531
-69.296
由上表可知由砂的开采量开采不能满足小石和中石所需量，需从超径石中破碎小石和中石，如果还不能满足，则在辅料场开采，以满足其需要量。
超径石开采量为：
169.229×104×12%=20.307×104m3
可破碎的小石量为：
20.307×104×14%=2.843×104m3
可破碎的中石量为：
20.307×104×15%=3.046×104m3
需要破碎的小石量为：
92.796×104×10.4%=9.651×104m3
需要破碎的中石量为：
68.016×104×11.7%=7.963×104m3
还需要小石量为：
（9.651-2.843）×104=6.808×104m3
还需要中石量为:
（7.963-3.046）×104=4.917×104m3
现在在辅料场开采还需要的小石量和中石量
则在辅料场开采的小石量为：
1.09×6.808×104/13.6%=54.564×104m3
在辅料场开采的中石量为：
1.09×4.917×104/12.4%=43.222×104m3
由此可知：
需在辅料场开采54.564×104m3
此方案所需费用为：
W=（169.229+54.564）×104×15+20.307×104×8=3.519×107元
3.开采主料场旧镇滩储量的60%，骨料不足的在备料场平谷滩开采。
在主料场旧镇滩开采的天然骨料量为：
2720×103×60%=163.2×104m3
在骨料场开采的各骨料的净需要量为：
q砂=163.2×104×1.87×103×19%/（1+0.18）=49.140×107kg
q小石=163.2×104×1.87×103×10.4%/（1+0.09）=29.118×107kg
q中石=163.2×104×1.87×103×11.7%/（1+0.09）=32.758×107kg
q大石=163.2×104×1.87×103×19.3%/（1+0.07）=55.047×107kg
q特大石=163.2×104×1.87×103×27.6%/（1+0.07）=78.720×107kg
主料场开采60%骨料差量单位：
107kg
各骨料的实际净需量
开采主料场中个骨料的量
△q
砂
51.459
49.140
2.319
小石
46.751
29.118
17.633
中石
47.261
32.758
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