4.2　料場(chǎng)規(guī)劃

4.2.1　需要開(kāi)采量計(jì)算

料場(chǎng)開(kāi)采設(shè)計(jì)需用量簡(jiǎn)稱(chēng)設(shè)計(jì)開(kāi)采量。工程所需砂石料的設(shè)計(jì)開(kāi)采量可按式（4-1）、式（4-2）確定：

一般大體積混凝土工程的平均砂率γ為0.25～0.30，薄壁和地下工程為0.30～0.35，表4-1中所列的Ks值按大體積混凝土考慮。

4.2.2　開(kāi)采范圍

料場(chǎng)選定之后，根據(jù)需開(kāi)采量確定開(kāi)采范圍，以便研究開(kāi)采方法，確定開(kāi)拓方式、運(yùn)輸線(xiàn)路布置、棄土場(chǎng)地、輔助設(shè)施布置，劃定征地范圍。確定開(kāi)采范圍應(yīng)遵循以下原則：

（1）根據(jù)料場(chǎng)開(kāi)采需用量及料場(chǎng)可采儲(chǔ)量，以盡量減少覆蓋層開(kāi)挖為原則確定開(kāi)采范圍。通常采用增加開(kāi)采深度、減少剝離量較大區(qū)域開(kāi)采面積等方法來(lái)提高剝采比。

（2）在開(kāi)采范圍內(nèi)，原則上不得布置生產(chǎn)和輔助建筑物。但備用范圍內(nèi)的場(chǎng)地，必要時(shí)允許設(shè)置臨時(shí)性建筑，視料場(chǎng)開(kāi)采進(jìn)展情況，在后期需要開(kāi)采時(shí)拆除。

（3）開(kāi)采范圍與公路、鐵路、工廠、居民區(qū)及重要建筑物之間應(yīng)保持必要的安全距離。

（4）采場(chǎng)必須具有安全穩(wěn)定的最終邊坡，并滿(mǎn)足當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)要求。對(duì)于河灘或河心料場(chǎng)，采挖后河床的水流條件，以不影響航運(yùn)、岸坡穩(wěn)定和下游安全為原則。

（5）需要開(kāi)采量應(yīng)考慮混凝土骨料和墊層料、反濾料等各種成品料累計(jì)，并計(jì)入開(kāi)采、運(yùn)輸、加工及儲(chǔ)存等損耗的砂石原料需用量。

（6）規(guī)劃料場(chǎng)的開(kāi)采范圍內(nèi)的可采儲(chǔ)量大于需要開(kāi)采量。應(yīng)考慮考慮料場(chǎng)的地形、水文和施工因素，按需要開(kāi)采量的1.25～1.5倍選取。

（7）對(duì)河灘和水下料場(chǎng)，應(yīng)充分考慮水位變化、水下作業(yè)、洪水沖刷等引起的損失。

應(yīng)根據(jù)勘察儲(chǔ)量、水下地形地質(zhì)及河勢(shì)水流特性，扣除水下開(kāi)采損失后確定開(kāi)采范圍。天然砂石的水下開(kāi)采損失，應(yīng)根據(jù)采區(qū)河道水流特性、天然砂級(jí)配、開(kāi)采方法，并結(jié)合工程實(shí)例類(lèi)比統(tǒng)計(jì)分析，確定水下開(kāi)采砂石的礫石損失率，可按3%～10%選取，砂的損失率按20%～45%選取。

某工程采用鏈斗式采砂船水下開(kāi)采天然砂石，當(dāng)河水流速為1.25m/s時(shí)，砂的損失率為41.2%，砂的細(xì)度模數(shù)增加1.23；當(dāng)河水流速較小時(shí)，砂的損失率為18%。

景洪水電站采用索鏟水下開(kāi)采天然砂石，據(jù)不同施工時(shí)段統(tǒng)計(jì)，砂的損失率為20%～42%。

一般情況下，天然砂的細(xì)粒含量大、采區(qū)河道水流流速高、水下開(kāi)采深度大的料場(chǎng)，水下開(kāi)采砂的損失率可取上限值。

（8）每年應(yīng)進(jìn)行一次料場(chǎng)可采儲(chǔ)量復(fù)核，天然砂礫料場(chǎng)儲(chǔ)量復(fù)核應(yīng)在汛后進(jìn)行。天然料場(chǎng)在汛期因洪水的作用與汛前比較一般會(huì)發(fā)生較大的改變。部分河灘料場(chǎng)，在汛期挾帶大量砂礫石的洪水作用下，使汛前開(kāi)采過(guò)的部位重新淤積起來(lái)，形成新的可采料場(chǎng)。即在汛前已開(kāi)采部位，創(chuàng)造新的可開(kāi)采儲(chǔ)量。

（9）開(kāi)采標(biāo)高的確定應(yīng)考慮下列因素。

1）陸上砂礫料場(chǎng)（同石料場(chǎng)）的最低開(kāi)采標(biāo)高按勘探范圍，結(jié)合地形、運(yùn)輸線(xiàn)路布置、原料需用量、最終邊坡角等條件考慮確定，力求剝采比最小。在可能的條件下，應(yīng)為原料和加工系統(tǒng)提供自溜運(yùn)輸?shù)臈l件。

2）對(duì)排干基坑進(jìn)行陸地開(kāi)采的河灘料場(chǎng)，最低開(kāi)采高程取決于料場(chǎng)的埋藏深度及基坑的排水條件。

3）對(duì)于陸基水下開(kāi)采的河灘料場(chǎng)，其最低開(kāi)采高程應(yīng)按設(shè)計(jì)開(kāi)采水位和開(kāi)采設(shè)備的最大安全開(kāi)采深度確定。

4）水下開(kāi)采的料場(chǎng)，其最低開(kāi)采高程按設(shè)計(jì)開(kāi)采水位和最大安全開(kāi)采深度確定。5）料層底部小于設(shè)備的安全開(kāi)采深度時(shí)，至少應(yīng)留有0.5m的保留層。

4.2.3　開(kāi)采期

河床和河灘料場(chǎng)的開(kāi)采，受水文、氣象和施工條件的影響很大。規(guī)劃時(shí)必須充分掌握和詳細(xì)分析有關(guān)資料，開(kāi)采期的確定應(yīng)遵循下列原則：

（1）受洪水影響，枯水期開(kāi)采的陸上料場(chǎng)，可按料場(chǎng)所在河段典型豐水年內(nèi)枯水期有效天數(shù)確定開(kāi)采期。

（2）對(duì)于水下開(kāi)采的河心料場(chǎng)，開(kāi)采作業(yè)主要受河水水位和流速控制。應(yīng)根據(jù)開(kāi)采設(shè)備的允許作業(yè)流速與要求的開(kāi)采深度確定開(kāi)采水位的上限，按典型豐水年水位過(guò)程線(xiàn)確定開(kāi)采期。

（3）對(duì)于以陸上為依托的陸基河灘料場(chǎng)，其水下作業(yè)時(shí)的陸基基面高程，以設(shè)計(jì)開(kāi)采水位為標(biāo)準(zhǔn)，按典型豐水年水位過(guò)程線(xiàn)確定開(kāi)采期。過(guò)高的基面高程，不必要地減少了采場(chǎng)的水上開(kāi)采范圍，而過(guò)低的基面高程則縮短了有效的水下開(kāi)采時(shí)間。（4）對(duì)于修筑圍堰排干基坑進(jìn)行開(kāi)采的河灘料場(chǎng)，按圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)確定開(kāi)采期。（5）冬季停采料場(chǎng)，根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄攴鈨銎谧铋L(zhǎng)年份的封凍日期確定停采期。

河灘料場(chǎng)的汛期或冰凍期開(kāi)采，常要付出較高的代價(jià)，而停采又要增加采運(yùn)設(shè)備與砂石堆存措施。因此，汛期和冰凍期是否開(kāi)采，須經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。

水下開(kāi)采的天然砂石料場(chǎng)，需考慮汛期停采避洪，防止開(kāi)采運(yùn)輸船只被洪水沖走釀成事故；采砂船、砂石駁及輔助船舶應(yīng)在碼頭或料場(chǎng)附近靜水區(qū)設(shè)置汛期避洪港池。

冰凍期，水下天然砂石料場(chǎng)由于河道封凍或河道未封凍，但開(kāi)采上岸后由于含水量較大，砂石也會(huì)凍結(jié)，無(wú)法開(kāi)采運(yùn)輸；陸上天然砂石料場(chǎng)，其含水率較低，砂石不易凍結(jié)，對(duì)開(kāi)采運(yùn)輸影響不大，但冰凍期砂石加工難度較大，費(fèi)用較高，盡量不生產(chǎn)。

4.2.4　剝采比

剝采比是衡量一個(gè)料場(chǎng)經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)。根據(jù)骨料不同年度需用計(jì)劃：供料強(qiáng)度和供料級(jí)配變化，規(guī)劃料場(chǎng)開(kāi)采的分區(qū)（分料場(chǎng)）、分層，確定各區(qū)（各料場(chǎng)）、各層月開(kāi)采量及儲(chǔ)備量，以達(dá)最優(yōu)料場(chǎng)平均剝采比、經(jīng)濟(jì)開(kāi)采強(qiáng)度。

（1）平均剝采比。系指料場(chǎng)范圍內(nèi)的全部無(wú)效巖土重量Va（包括覆蓋土和無(wú)效層）與有效層重量Wa之比。總體方案研究一般采用平均剝采比，其計(jì)算式（4-3）為：

（2）分區(qū)（層、塊）剝采比。系指各個(gè)采區(qū)范圍內(nèi)的無(wú)效巖土重量Vd與相應(yīng)的有效層重量Wd之比。供選擇采區(qū)時(shí)使用，其計(jì)算式（4-4）為：

（3）生產(chǎn)剝采比。系指某一生產(chǎn)時(shí)段的無(wú)效巖土重量Vp與相應(yīng)有效層重量Wp之比，是制定開(kāi)采施工組織設(shè)計(jì)選擇設(shè)備時(shí)必須考慮的因素之一，其計(jì)算式（4-5）為：

在計(jì)算無(wú)效層的數(shù)量時(shí)，覆蓋層底板之下和無(wú)效層相鄰厚0.2～0.3m的料層，均應(yīng)算作無(wú)效層。

陸上砂礫料場(chǎng)料層一般較厚，可達(dá)數(shù)十米的。河灘料場(chǎng)一般較薄，即使埋藏較深，也因受水下開(kāi)采設(shè)備能力的限制，開(kāi)采深度很少超過(guò)15m。一般來(lái)說(shuō)，灘地覆蓋層厚，剝采比高。水下砂石料質(zhì)量好于灘地，但是單位原料開(kāi)采成本高。采場(chǎng)的料層厚、料區(qū)集中、相對(duì)占地少、剝采比小、開(kāi)采設(shè)備的效率高。天然砂石料場(chǎng)的有效料層厚度一般應(yīng)在3m以上，層厚1～2m以下，如其他條件較好或含砂量高的料場(chǎng)，也可考慮開(kāi)發(fā)利用。

根據(jù)料場(chǎng)地質(zhì)勘察資料，為減少覆蓋層剝離量并結(jié)合開(kāi)采設(shè)備的性能，也可考慮增加開(kāi)采深度，以減少覆蓋層較厚區(qū)域的開(kāi)采面積，從而減少平均剝采比。

以景洪水電站心灘天然砂礫料場(chǎng)二階段開(kāi)采砂礫料為例：

根據(jù)毛料需求量及心灘料場(chǎng)地質(zhì)勘察資料，左、右岸料場(chǎng)覆蓋層厚度為2～4m，且靠近岸邊區(qū)域覆蓋層比靠近水邊區(qū)域厚。河床料場(chǎng)基本無(wú)覆蓋層，水下8m以下均為合格砂礫石料。鑒于心灘因河道整治右岸已形成網(wǎng)狀防護(hù)堰堤，為避免毛料開(kāi)采對(duì)已建防護(hù)堰堤的破壞或破壞后的重建工程資金投入增加，大壩骨料開(kāi)采料場(chǎng)規(guī)劃提出了“立足于水下、立足于主河床、立足于左岸”的指導(dǎo)思想。同時(shí)，結(jié)合一階段在心灘天然砂礫料場(chǎng)進(jìn)行毛料開(kāi)采的情況，有防護(hù)堰堤的部位，因汛期回淤原因，均存在1～2m以上的淤泥層，二階段心灘砂礫料場(chǎng)開(kāi)采為減少覆蓋層剝離量，根據(jù)各開(kāi)采設(shè)備的性能，并結(jié)合當(dāng)年需要的開(kāi)采強(qiáng)度，進(jìn)行詳細(xì)的各開(kāi)采設(shè)備的布置及開(kāi)采范圍規(guī)劃，避免了因汛期回淤而造成反復(fù)對(duì)覆蓋層進(jìn)行剝離而加大工程成本。二階段陸上采用索鏟開(kāi)采，深度仍控制在6～10m；二階段水下開(kāi)采，150m3/h采砂船開(kāi)采深度控制在水面線(xiàn)以下8～10m之間，600t/h吸砂船開(kāi)采深度控制在水面線(xiàn)以下18～20m之間，以減少剝離量較大區(qū)域的開(kāi)采面積。同時(shí)，由于大量砂礫石料均在水下，故采用以水下開(kāi)采為主，陸上開(kāi)采為輔等措施，從而有效地減少了覆蓋層的剝離量，使剝采比由12變?yōu)?4.25，降低了工程成本。

4.2.5　儲(chǔ)備量

（1）儲(chǔ)備總量。儲(chǔ)備量指包括所有毛料、半成品及成品堆料場(chǎng)在內(nèi)的砂石混凝土系統(tǒng)的堆料場(chǎng)總?cè)萘俊６蚜蠄?chǎng)總?cè)萘堪锤叻鍟r(shí)段月采運(yùn)能力計(jì)算，計(jì)算式（4-6）為：

對(duì)于汛期和封凍期停采的料場(chǎng)，儲(chǔ)量則按停采期間的砂石最大量的1.2倍校核，砂石的總儲(chǔ)量一般不宜少于高峰期10d的用量。

堆料場(chǎng)占地面積大，土建工作量大，一般要求地形平緩。尤其是成品堆料場(chǎng)造價(jià)高，工程結(jié)束后，場(chǎng)地恢復(fù)困難，成品料堆存時(shí)間過(guò)久，增加污染程度。因此在設(shè)計(jì)中，不宜采用過(guò)大的堆料場(chǎng)容量。

（2）汛期儲(chǔ)備量。

1）開(kāi)采工程量計(jì)算。根據(jù)工程各期混凝土澆筑強(qiáng)度要求及砂礫料開(kāi)采供應(yīng)手段，開(kāi)采工程量按汛前需要開(kāi)采量及同年汛期應(yīng)儲(chǔ)備量分別予以計(jì)算。

2）汛前開(kāi)采量計(jì)算。根據(jù)料場(chǎng)水位流量關(guān)系和月、年平均流量頻率關(guān)系，按月、年平均流量出現(xiàn)頻率20%計(jì)算各時(shí)段（枯水期和汛期）平均流量，在保證安全的情況下進(jìn)行各采區(qū)（采場(chǎng)）砂礫料開(kāi)采，用以滿(mǎn)足砂石料供應(yīng)。由于天然砂礫料場(chǎng)一般每年在汛期（5—10月）不能開(kāi)采，每年汛前毛料開(kāi)采量除滿(mǎn)足同年枯水期混凝土澆筑外，同時(shí)還需滿(mǎn)足同年汛期混凝土澆筑而進(jìn)行的儲(chǔ)備料。

3）汛期儲(chǔ)備量計(jì)算。按天然砂礫料系統(tǒng)各汛期供應(yīng)主體工程所需砂礫料并根據(jù)流域枯水期的劃分，分別計(jì)算各汛期成品骨料需求量，以及考慮砂石料開(kāi)采、加工損耗及級(jí)配不平衡等因數(shù)影響時(shí)各汛期毛料需要儲(chǔ)備量。