2.4　天然砂石料源選擇

2.4.1　料場選擇的主要原則

天然砂石料場按其產地位置的相對高低，可分為陸上料場、河灘料場和水下料場三類，通常多數為河灘料場和水下料場。

（1）陸上料場。陸上料場一般覆蓋較厚，雜質含量較高，開采不受河水影響。

（2）河灘料場。大部分的天然砂石料場為河灘料場。地處河流上游的河灘料場，常因河道坡陡流急，粒徑偏粗，含砂量偏低，料場儲量少且分散。中、下游地區的河灘料場，粒徑相對較小，常可找到集中料場。河灘料場上部在枯水期出露，洪水期淹沒，一部分砂石經常位于河水位以下。表面覆蓋層相對較薄。

（3）水下料場。系指常年處于河水面以下砂礫料場，有時與河灘料場連成一片。

（4）天然砂石料料場選擇應遵循以下原則：

1）工程附近天然砂石料質量符合要求，儲量豐富，剝采比較小，級配和開采運輸條件較好時，應優先作為比較料源。

2）位于壩址上游的料場，應研究圍堰或壩體擋水前先行開采的可行性和經濟性。

3）位于壩址下游附近的料場，應考慮施工期由于河道水流條件發生改變，造成料場儲量、砂石料級配和開采運輸條件變化的情況。

4）對有航運要求的河段，應考慮砂石料開采對通航可能造成的不利影響。

天然砂礫石料場條件復雜，除儲量、質量、開采運輸條件滿足要求外，還需注意工程導截流、大壩下閘蓄水發電對料場水位、流速的影響。流域梯級開發工程，上下游水電站蓄水同樣可對這些料場產生同樣的影響，因水位頻繁變化可能造成這些料場發生漂移、河道改向等情況，有時可能導致原來陸上開采料場變成水下開采料場，其料場儲量、質量及開采運輸條件發生巨大變化，導致重新進行開采規劃，這些因素在料源比選時應考慮。

2.4.2　料源的勘探和試驗

對天然砂礫石料產地，應進行勘探和取樣試驗。

（1）料場按地形地質條件分為三類：

Ⅰ類：面積廣，有用層厚而穩定，表面剝離層零星分布。

Ⅱ類：呈帶狀分布，有用層厚度變化不大，有剝離層。

Ⅲ類：面積小，有用層厚度小，巖性變化較大，有剝離層。

（2）料場勘探應符合下列規定。

1）勘探網（點）間距見表2-9。

2）勘探方法應按料場特性和勘察級別確定。水上部分，可采用物探、坑探、鉆探、井探等；水下部分，可以鉆探、物探為主，必要時可布置少量沉井式井探。

3）各勘探點應揭穿有用層或基巖頂板，若有用層過厚，其勘探深度應超過最大開采深度。

4）勘探點應描述地層名稱、厚度，顆粒級配及砂礫石、卵石和泥團（黏粉團）的含量，夾層或透鏡體特征，并記錄勘探時地下水位與相應時間的河水位、取樣地點、深度和編號。

（3）取樣試驗應符合下列規定。

1）各勘探點必須按水上、水下分層取樣做簡分析。取樣間距可按單層厚度1～3m取一組；如巖相穩定或變化較大，取樣間距可適當增減；大于0.5m的夾層應取樣。

2）全分析應取代表性樣品，取樣最少組數應符合表2-10的規定。單層取樣初查不少于2組，詳查不少于3組。

3）水上部分應以試坑取樣為主，可用刻槽、吊桶抽取、全坑等方法；水下部分應以鉆孔取樣為主，可適當布置少量沉井取樣。刻槽斷面宜30cm×40cm，其最小寬度和深度應大于最大粒徑長軸的2倍，大卵石就地測量，不予刻取。取樣鉆孔孔徑應在168mm以上。

4）樣品數量應根據試驗需要和顆粒組成而定。對超量樣品，應以四分法縮取。現場試驗樣品，全分析不應少于1000kg，簡分析不得少于300kg。

（4）分析試驗項目。簡分析試驗項目有：顆粒分析、含泥量、輕物質含量，礫石料應為顆粒分析、針片狀顆粒含量、軟弱顆粒、活性骨料、泥塊（團）、輕物質含量等。若經巖相法鑒定礫石料中有含堿活性成分的巖石時，應取樣進行堿活性骨料的危害性鑒定。全分析試驗項目應符合表2-11的規定。

2.4.3　料源評價

（1）原料的質量。滿足水工混凝土施工技術的要求，一般避免采用含有堿活性的原料。原料的某些質量指標不符合標準，但經適當的加工處理，可改善其性質滿足要求者，必須有試驗資料和技術經濟論證才可使用。

（2）原料的級配。混凝土的砂石級配關系到混凝土的性能與水泥用量，一般應通過試驗確定。天然骨料則因料場形成條件不同，其物理力學性能、表面狀態、粒度組成，往往差別很大。采用最優級配固然可以得到性能良好的混凝土，最大限度地節約水泥用量，但常因級配不平衡而引起大量棄料。在這種情況下，可通過調整混凝土的配合比，輔以必要的改善級配措施來減少棄料，使所生產的混凝土單價較低，這種級配稱為最佳經濟級配。在混凝土級配試驗時，要考慮天然級配的實際情況，盡量把兩者統一起來，取得最大的綜合技術經濟效果。

為了減少棄料和節約水泥用量，近年來更多地采取工藝措施，即用破碎和制砂來調整級配，尤其是在天然骨料偏粗的情況下，調整級配是比較容易實現的。只要工藝設計合理，采用閉路循環，可按最優條件進行生產，不受料場組合和級配平衡的制約，基本上可做到無棄料。在級配偏細的情況下，也可補充碎石來調整級配，但要單獨補充碎石料源。因此，一個工程實際采用的混凝土最佳級配，要在大量試驗的基礎上，結合料場的實際情況，通過對調整配合比、改善級配、棄料等措施以及不同水泥用量對溫控的影響等的分析研究，進行全面綜合的比較后確定。

砂的粒度曲線以和緩為好。過粗或過細的砂，或其中某一粒徑級缺失的砂，不但對混凝土的性能有不利影響，也會使水泥用量增加。在這種情況下，也可采取粒度調整的措施，如用棒磨機、立式沖擊破、細腔圓錐破等，產品粒度均勻、穩定、曲線和緩、級配良好，無論粗砂改細，還是生產補充粗砂，都可收到良好效果。天然料制砂制粉技術也趨成熟，給天然料源的選擇提供了更廣的范圍。

（3）初步選出若干個質量和儲量滿足要求的砂石料源后，經進一步比選，選定綜合費用與混凝土綜合性能性價比最優的料場。

（4）不同巖性和不同級配的組合料場的選定不宜多于2個。

（5）當選擇天然砂石料場組合方案時，應確定料場的開采順序和開采比例。若各料場天然級配差異較大，應選定經級配平衡使總棄料量最少、成品砂石料綜合費用最低的料場。

在天然砂石料場缺少中石以上礫石，且含砂率大于50%以上，砂的質量較好，或天然砂石料場儲量不能滿足需要量時，采用天然、人工料場組合方案能獲得較好的技術經濟性。

天然料和人工料混合使用時需要進行混凝土性能試驗，論證其可行性。