三峡工程砂石系统的规划建设与管理.docx
《三峡工程砂石系统的规划建设与管理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三峡工程砂石系统的规划建设与管理.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
三峡工程砂石系统的规划建设与管理
三峡工程砂石系统的规划、建立与管理
论文中国长江三峡工程开发总公司陈绪贵车公义
摘要：
三峡工程混凝土浇筑量大，强度高且持续时间长，砂石骨料的生产必须满足混凝土浇筑的要求。
由于参建各方的努力，7年来三峡工程砂石料在数量、质量上根本上满足了工程建立的需要，得到了三峡工程质量检查专家组的肯定。
回忆几年的工作，可得出以下几点，科学的规划、良好的设计是前提；选择有良好奇质和实力的总承包单位是根底；先进的生产设备是保证；业主的科学管理是关键；参建各方的共同努力是确保工程顺利实施的很本保证。
关键词：
三峡工程砂石系统规划生产运行管理
1概述
三峡工程规模巨大，按正常蓄水位175m、坝顶高程185m分期蓄水方案，主体工程与导流工程混凝土总量2804万m3，需要净砂石骨料4582万m3，其中粗骨料3185万m3，细骨料1397万m3。
工程分三期施工，一期工程浇筑混凝土490万m3，需砂石骨料746万m3，采用天然砂石料。
主要料源来自距坝址约52km的XX县黄柏河的南村坪天然砂石料加工系统和经右岸白庙子。
高家溪天然砂石料加工系统加工的、距坝址约54～85kmX围的红花套、云池料场的长江河床天然砂石料。
二期工程浇筑混凝土1759万m3，需砂石骨料2699万m3，三期工程浇筑混凝土555万m3，需砂石骨料851万m3，全部采用古树岭和下岸溪人工砂石料加工系统生产的人工砂石骨料。
2砂石料料源、料场选择与料源指标
2.1砂石料料源
三峡工程需要的砂石骨料数量巨大，骨料料源选择将直接影响工程的质量和工程的造价。
三峡工程工程法人中国三峡总公司十分重视这一工作。
三峡工程的设计单位长江水利委员会自1958年至1985年经过近30年的勘察、试验研究，根本查明坝址上游35km、下游380kmX围内长江干流与交流河床可供选用的砂砾石总储量11085.4万m3，贮量丰富，质量根本符合要求，是三峡工程混凝土所需的砂石料料源之一。
然而，通过对宜都至七星岩约80km的长江河床进展的以找富砂区为目标的勘探和对松滋口至董市长11km河床进展普查勘探、研究，砂料细度难以控制，技术可靠性较差，综合本钱高而予放弃。
宜都以下长江河床天然粗骨料受水下开采能力，长江水情、航道通航的限制其综合本钱较高，而予放弃。
三峡工程基岩为闪云斜长花岗岩，其微风化与新鲜岩石岩体完整，湿抗压强度为97.1～98.8MPa，容重为27.4～27.5kN/m3，指标优越，料源近，就地加工本钱低，是良好的混凝土骨料料源。
经试验说明，以基坑开挖料加工的人工砂其游离云母含量高达7.0%～8.6%，超过水工规X不大于2%的规定，因此，利用基坑开挖料加工碎石，作为混凝土粗骨料。
可利用的基坑开挖料总量约1300.8万m3（自然方），可满足二期工程需要。
为了寻求技术、经济指标优越的细骨料（人工砂）料源，对如下几个料场做了研究：
赵家包料场，位于长江右岸距坝址8km。
有用层为灯影组灰岩，岩质坚脆，节理裂隙极为发育，可加工细骨料，但因料场地形陡竣，高差大，予以放弃。
朱家沟料场，位于长江左岸距坝址约20km。
岩石的主要质量技术指标符合（SDJ17-78）规程要求，贮量达5400万m3（自然方）。
白崖山料场位于长江左岸，主要质量技术指标根本符合（SDJ17-78）规程要求。
贮量达5100万m3（自然方）。
下岸溪斑状花岗岩料场，位于长江左岸下岸溪鸡公岭，距坝址约12km，地面高程200～576m。
料场出露的基岩主要是前震旦系斑状花岗岩，花岗岩岩体外表普遍有一层风化壳，其分布规律是山背风化层最厚（39.5m），料场平均风化厚29.43m，岩石的主要质量技术指标符合（SDJ17-78）规程要求，贮量为4734.9万m3。
根据技术经济比拟和三峡工程施工总体布置与场内外交通运输条件和工程实施条件的变化，经综合比拟，三峡总公司确定的三峡工程混凝土砂石料料源实际安排如下：
（1）准备期与一期工程
工程开工初期，由于基坑开挖尚不能提供新鲜石料，且人工砂石系统尚未形成，右岸工程全部用天然砂砾料，左岸前4年采用天然砂砾料，第5年起采用人工砂石料。
（2）二期工程
二期工程左岸利用基坑开挖的微新岩石加工粗骨料，所需砂料采用下岸溪料场加工的人工砂；右岸仍采用来自长江河床的天然砂砾料。
在浇筑右岸三期碾压混凝土横向围堰时，由于混凝土最高月强度达40万m3以上，需由左岸供给人工砂石骨料。
（3）三期工程
三期工程混凝土全部采用下岸溪料场的人工砂石料。
综上所述，三峡工程混凝土总量2804万m3中，天然砂砾石拌制的混凝土约为490万m3，人工骨料拌制的混凝土约为2310万m3，天然料与人工骨料分期需要量见表1。
表1各期砂石料需用量万m3
工程
准备与一期工程
二期工程
三期工程
合计
混凝土总量
490
1759
555
2804
砂石骨料总量
801
2874
907
4582
其中：
砂
245
879.5
277.5
1402
粗骨料
556
1994.5
629.5
3180
2.2料场选择与料源指标
经勘查，试验研究和分析比拟，最终选定了天然砂砾料场和人工砂石料场。
2.2.1天然砂砾料场
（1）南村坪料场
长江支流黄柏XX村坪料场，距坝址52～58km。
黄柏河出口位于葛洲坝库区，砂石料运输可不经过葛洲坝船闸，料场受汛期影响比拟小，对长江河床砂石料场汛期开采起一定的调节作用，也可以减少右岸砂石系统贮存料场的容积。
南村坪料场由1～4号滩组成，分布在6km的X围内，砂砾石总贮量714.5万m3，剥离量78.1万m3，其中1～3号滩砂砾石贮量512m3，4号滩贮量203万m3。
含砂率1～3号滩为19.6%～27.8%。
4号滩为20.7%～23.6%，含砂率偏低，超径石多。
砾石由火成岩、白云岩、灰岩、石英砂岩，砂岩与少量隧石和页岩组成，砂料由石英，火成岩和碳酸岩屑为主，有少量隧石与砂岩碎屑组成，砂砾料中隧石含量在2.6%～2.7%，采取适当措施不会对混凝土产生危害性影响。
（2）长江河床料场
长江河床天然砂砾料场由虎牙滩、红花套、云池、宜都四个料场组成，位于坝址下游54～85km。
料场剥离层厚度0.5～2.2m，剥离层2265万m3。
砂料为中细砂，细度模数为1.8～3.0：
由石英、长石、火成岩、碳酸盐岩、砂岩与微量云母组成，砂与砾石中都含有少量具有碱骨料反响的活性骨科，采取适当措施后，不会造成对混凝土的有害影响。
2.2.2人工砂石料场
（1）基坑开挖利用料三峡工程枢纽建筑物基岩为闪云斜长花岗岩，其微风化、新鲜岩石总体完整，湿抗压强度为97.1～98MPa，容重为27.4～27.5kN/m3。
三峡工程基坑可供利用开挖料（微风化与新鲜岩石）为2845万m3，施工组织设计经土石方平衡，并扣除开挖、运输与堆存等各种损耗，可利用的基坑开挖料为1300万m3（自然方）。
岩石主要矿物成分与物理力学指标见表2、表3。
表2闪云斜长花岗岩矿物成份
主要矿物含量（%）
岩石名称
颜色
构造
石英
钾长石
斜长石
黑云母
角闪岩
闪云斜长花岗岩
灰白至浅灰
中粗粒
25
0～3
55
10～15
10
表3闪云斜长花岗岩物理力学指标
岩石名称
类别
容重
（kN/m3）
泊桑比
变形模量
（GPa）
弹性模量
（GPa）
抗压强度
（MPa）
闪云斜
新鲜
27
0.2
45
50
100
长花岗岩
微风化
27
0.2
40
45
90
闪云斜长花岗岩矿物成份中云母含量高达10%～15%，轧制的成品砂中游离云母含量高达7%～8.5%，超过了水工规X的规定，因此，须另辟料场生产人工砂。
（2）下岸溪人工砂石料场
下岸溪人工砂石料场位于长江左岸下岸溪鸡公岭，距坝址12km。
料场岩石为斑状花岗岩，其物理力学指标见表4；下岸溪料场勘探储量见表5。
三峡工程二、三期工程需由下岸溪料场加工人工砂1171万m3，三期工程需人工碎石590万m3。
表4斑状花岗岩岩石物理力学性能
岩石
容重
抗压强度MPa
名称
风化分部
比重
吸水率
干
饱和面干
干
湿
斑状
弱风化带上部
2.69
88.3
60.1
花岗岩
弱风化带下部
2.69
26.5
26.4
115.6
85.4
0.83
微新岩石
2.69
26.8
26.75
175.1
138.4
0.3
辉绿岩脉
2.84
26.6
27.7
143
118
0.24
表5下岸溪采场勘探储量
280m以上高程
300m以上高程
分层
岩石名称
面积
（万m2）
平均厚度
（m）
储量
（万m3）
面积
（万m2）
平均厚度
（m）
储量
（万m3）
砂岩
1.3
7.0
9.1
1.3
7.0
9.1
剥离层
第四系与根据系岩
27.3
3.0
81.9
26.2
3.0
78.6
斑
小计
91.0
87.6
可利用层
状
全强风化带
25
17.1
224.9
23.6
17.1
209.0
花
弱风化带上部
28.6
6.6
216.6
27.5
6.6
205.0
岗
弱风化带下部
28.6
8.8
240.4
27.5
8.8
224.5
岩
微新岩石
28.6
130.0
2657.7
27.5
110.0
2290.2
石
小计
2928.7
在二期工程施工初期，由于土石方工程施工条件的变化，土石方平衡较施工总组织设计有了变化。
1998年～1999年在二期工程开挖根本完成以后，经现场测量计算，基坑开挖的微新岩石利用料的堆存量尚不能满足二期工程混凝土所需人工碎石的要求，因此，三峡总公司决定，二期工程期间，在下岸溪料场建立增容工程，增加生产人工碎石826万m3，用以补充二期基坑开挖利用料的缺乏。
三峡工程二、三期工程需由下岸溪料场生产人工砂石料2587万m3，需开采石料1988万m3（自然方）；下岸溪料场的储量完全可以满足三峡二、三期工程混凝土对人工砂石骨料的需求。
下岸溪料场岩石的成砂性能好，产砂率达80%～85%，砂颗粒比拟方正，细度模数与游离云母含量符合要求。
以下岸溪（新鲜花岗岩、强风化花岗岩、全风化花岗岩）的人工砂为细骨料，用基坑开挖料轧制的人工碎石为粗骨料，进展混凝土性能试验说明其力学、热学性能和冻融耐久性都可满足要求。
下岸溪新鲜斑状花岗岩人工砂加气混凝土（D8），可以经受300次以上的冻融循环，按300次冻融循环要求考虑的耐久性指标达63.5，重量损失为2.28%，重量损失没有超过5%的规定。
下岸溪斑状花岗岩制备的人工砂颗粒，人工砂云母含量，人工砂混凝土力学性能，混凝土热学性能，混凝土冻融耐久性试验研究均证明下岸溪斑状花岗岩人工砂的各项指标均满足三峡工程要求。
3砂石骨料加工系统的规划与建立
3.1天然砂石料生产系统
根据三峡工程施工总体规划和总进度安排，三峡工程准备期和一期工程混凝土主要采用天然砂石料，按照选定的料场，从1993年5月至1996年9月，分别在料源地和三峡工程施工区左、右岸建成了两个天然砂石料开采加工与输送系统。
3.1.1右岸青树坪～高家溪加工系统
右岸青树坪～高家溪天然砂石料加工系统为三峡工程准备期和一期工程混凝土以与二期右岸局部工程混凝土提供天然砂石成品料：
系统设计处理能力为740t/h。
系统由青树坪毛料码头，高家溪净料码头和高家溪筛分、储运系统组成，该系统的工艺流程见图1。
该系统建安投资4000多万元，包含于右岸一期工程总承包合同中，系统由葛洲坝集团公司中标承建并负责运行管理。
系统于1993年5月开工，1995年2月全部建成投产。
3.1.2南村坪～乌枪山天然砂石料加工输送系统
南村坪～乌枪山天然砂石料加工系统主要承当三峡工程准备期与一期左岸工程混凝土用砂石料，同时局部补充右岸准备期与一期工程混凝土用砂石料。
图1盲树坪～高家溪天然砂石料系统工艺流程图
系统设计毛料处理能力为740t/h，成品砂石料生产能力为669t/h，最大月生产能力为15万t。
系统由南村坪天然砂石料加工系统，南村坪码头装运系统和三峡工区左岸乌枪山码头起运堆存系统组成。
系统的工艺流程见流程框图。
该系统建安投资384.58万元，建安工程为总价承包，成品砂石料为单价承包，设备由承包单位自带，业主给予局部设备垫资，由中国水利水电第三工程局中标承建并负责运行管理。
系统于1994年4月开工，1994年11月开场向三峡工程供给成品砂石料至1997年，系统分年生产、供给砂石成品料数量见表6。
表6南村坪天然砂石系统分年生产、供给量
年份
1994年
1995年
1996年
1997年
合计
供给量（万/m3）
0.55
22.95
36.74
7.42
67.64
为满足左岸一期工程临时船闸和永久船闸边坡喷锚的需要，从1995年4月至1995年11月，乌枪山码头堆存系统起运来自洞庭湖的粗砂2.341万m3。
3.2人工砂石骨科加工转运系统
根据三峡工程施工总体规划，三峡工程二、三期工程混凝土全部采用人工砂石骨料；按照选定的料场，从1995年3月至1996年6月，分别在三峡工程左岸的古树岭和下岸溪建成了两个人工砂石骨料加工系统，并在古树岭加工系统和混凝土拌和系统之间建立了粗骨料的堆存转运系统。
图2南树坪～乌枪山天然砂石料加工输送系统工艺流程图
3.2.1古树岭人工碎石加工系统
古树岭人工碎石加工系统的料源为三峡工程左岸基坑开挖的微新岩石。
系统由利用料堆场和碎石加工系统两局部组成。
系统设计处理能力为2650t/h，成品碎石生产能力为2175t/h。
系统建安总投资7800万元，由业主投入；设备费6900万元，业主垫资2700万元；系统建安工程主要采用总价承包，局部采用单价承包方式，成品碎石采用单价承包方式，成品碎石单价为16.91元/t。
该系统采取设计、施工、运行管理全过程招标方式，由中国水利水电葛洲坝集团公司中标。
该系统于1995年3月6日完成招标工作，1995年3月28日正式开工，1996年3月25日实现单线投产，1996年9月全部建成投产。
（1）利用料堆场
利用料堆场布置在永久船闸左侧下游陈家冲，东西长1420m，南北宽700m，占地面积52万m2，堆场容量约1486万m3。
堆场至加工系统运距2km。
（2）碎石加工系统
碎石加工系统按满足三峡二期工程月混凝土浇筑强度45.4万m3设计，成品碎石生产能力2175t/h（二班制14h），按满足月混凝土浇筑强度53.9万m3校核（三班制20h）。
加工系统由粗碎、预筛分、中碎、筛分冲洗、半成品料仓和成品料仓组成，其加工工艺流程见附图1。
古树岭人工碎石加工系统主要技术指标和设备组成见表7、表8；
表7古树岭人工碎石系统主要技术指标
序号
工程
单位
设计指标
1
混凝土设计强度
万m3/月
45.4（53.9校核）
2
设计成品生产能力
t/h
2175
3
设计处理量
粗碎
t/h
2650
预筛分
t/h
2650
二破
t/h
1410
三破
t/h
600
筛分
t/h
2458
4
堆场活容积
半成品堆场
万m3
2.5
预筛分料堆
万m3
0.16
筛分分料堆
万m3
0.32
成品料堆
万m3
12.3
5
耗水量
t/h
3460
6
设备安装功率
万kW
0.94
7
占地面积
万m2
41.5
8
劳动定员
人
700
表8古树岭人工碎石加工系统设备配宣表
车间
设备
台数
单台生产能力（t/h）
粗碎
PX1216
3
1250
预筛分
2YKH2460
6
1000
二破
RB4
OC1560SXST
1
2
744
680
三破
RB3
HP300SX
1
2
380
280
筛分
2YKR1852
16
150～690
3.2.2下岸溪人工砂石骨料加工系统
下岸溪人工砂石骨料加工系统是三峡工程二、三期混凝土所需人工砂、人工碎石的生产基地。
二期工程需生产人工砂910万m3，人工碎石826万m3；三期工程需生产人工砂261万m3，人工碎石590万m3。
该系统生产人工砂石骨料总量为2587万m3，需开采石料1988万m3（自然方）。
所需石料来自下岸溪毛料采场。
料场岩性为震旦系斑状花岗岩，岩石的湿抗压强度为138.3MPa，有用层中云母含量的平均值3.93%，有用层平均厚度125m，有用层储量2720万m3。
下岸溪人工砂石骨料加工系统由采石场和人工砂石料加工系统组成，系统设计生产能力为：
人工砂石料1400t/h（其中人工砂782t/h）。
系统建安总投产为10000万元，其中增容工程5300万元，由业主投入；设备费约13570万元，其中增容工程4270万元，业主垫支10423万元。
系统建安工程采用总价承包，成品砂石料采用单价承包方式；成品砂单价为45.55元/t（汽车运距12km），成品碎石单价为60.91元/m3（汽车运距12km）。
该系统采取设计、施工、运行管理全过程招标方式，由三七八联营总公司中标。
该系统建安工程分两期建立，一期工程于1995年4月1日正式开工，1996年6月14日投产（合同投产日期为1996年6月20日），一期工程为人工砂生产线。
二期工程为增容工程，为三峡二期工程增加生产826万m3碎石的能力，亦即将规划中的三峡工程三期工程生产人工碎石的生产线提前投入。
增容工程于1998年5月开工，1998年10月1日投产供料，1999年6月1日完工。
（1）采石场
下岸溪采石场位于下岸溪东侧的鸡公岭，料场顶部高程480～576m，料场南北长约699m，东西宽约504m；料场设计终采高程为292m，设计开采总量2413.8万m3，其中，毛料开采1988.3万m3。
（2）人工砂石料加工系统
人工砂石料加工系统按照满足三峡二期工程混凝土顶峰月浇筑强度55.59万m3设计，人工砂生产能力为782t/h（三班制20小时），碎石生产能力1400t/h。
加工系统由粗碎、预筛分、中碎、筛分冲洗、制砂、脱水与半成品堆场，成品堆场组成，其加工工艺流程见附图2。
下岸溪人工砂石骨料加工系统主要技术指标和主要机械设备组成见表9、表10。
表9下岸溪人工砂石生产系统主要技术指标表
序号
工程
单位
设计指标
1
混凝土设计强度
万m3/月
55.59
2
成品设计生产能力
t/h
1400（782）
3
设计处理量
粗碎
t/h
2400（1100）
预筛分
t/h
2400（1100）
中碎
t/h
1180（795）
筛分
t/h
2700（1870）
细碎
t/h
1020（770）
超细碎检查筛分
t/h
1530（1440）
棒磨机
t/h
200（200）
4
堆场容积
半成品堆场
万m3
6.4
中碎分料仓
m3
113.4
筛分分料仓
万m3
4.4
细碎分料仓
m3
700
制砂原料仓
万m3
2.3
成品碎石堆场
万m3
14.1
成品砂堆场
万m3
11.26
5
耗水量
t/h
2400
6
安装功率
万kW
1.6
7
总占地面积
万m2
155.82
8
劳动定员
人
1000
注：
括号内为人工砂指标。
表10下岸溪人工砂石加工系统设备配置表
车间
设备
台数
单台生产能力（t/h）
粗碎
PX900/50
2
600
50/65MK-Ⅱ
2
1200-1700
二破
HP500ST-C
3
580
预筛分
2YAH2148
6
1200
三破
HP500ST-F
PYT-Z2227
3
2
580
200-580
筛分
2YKR2460
10
250-800
超细碎
B9000
5
100-150
棒磨机
MBZ2136
6
40-50
（3）高程115m公共骨料堆场与场外胶带机运输线
高程115m公共骨料堆场位于三峡临时船闸下航道右侧栈桥路、江峡大道、苏贾一路之间的高程115m平台上，承当三峡二期工程混凝土用粗骨料储存、调节与输送的任务，负责向82混凝土系统、120混凝土系统和卯90混凝土系统调节、输送粗骨料。
系统由骨料堆场、摇臂堆料机和设置于廊道内的四条胶带机组成。
堆场长200m，宽48m，最大堆料高度18m，设计堆料能力为2000t/h，堆场活容积39300m3；可满足82、120、90混凝土系统重叠顶峰月强度（20.76万m3）情况下的平均日强度4天的混凝土浇筑用粗骨料的供给。
场外胶带机运输线包括79混凝土系统场外骨料运输线和115公共骨料堆场骨料运输线。
其中79混凝土系统场外骨料运输线自古树岭人工碎石加工系统成品骨料仓地弄出口至79混凝土系统骨料罐，全长2000m，由带宽B=1200mm带速V=3.15m/s的10条胶带机组成；运输线设计输送能力为24mt/k。
115公共骨料堆场运输线自古树岭人工碎石加工系统成品骨料仓地弄出口至115公共骨料堆场，全长1250m，由带宽B=1200mm带速V=2.5m/s的11条胶带机组成；运输线设计输送能力为2000t/h。
上述系统于1997年6月6日开工建立，1998年4月全部建成投产。
4三峡工程砂石料的管理
三峡工程规模巨大，混凝土总量2800万m3，需砂石骨料约4500万m3。
历史的经历说明，一个大型水电站的建立过程中，混凝土原材料，特别是砂石骨料对于工程进度、质量与造价的影响是十分显著、非常重要的，而对于三峡工程更是如此。
三峡工程从勘探选址等前期工作到论证、初步设计直到施工各阶段，业主、设计各方十分重视砂石骨料工作，随着工程各阶段工作的逐步开展，对三峡工程与其砂石骨料工作的了解，认识也逐步的深入。
随着工程建立的筹备，实施与展开，业主单位三峡总公司对砂石骨料工作的管理也逐步探索出了一套适合三峡工程特点的管理模式，即以工程管理为中心，以合同管理为纽带，建立四方协调一致，保质、保量、确保供给。
4.1砂石料的生产、供给管理
三峡工程按照社会主义市场经济的要求组织建立，工
升级会员 