2.4　天然砂石料源选择

2.4.1　料场选择的主要原则

天然砂石料场按其产地位置的相对高低，可分为陆上料场、河滩料场和水下料场三类，通常多数为河滩料场和水下料场。

（1）陆上料场。陆上料场一般覆盖较厚，杂质含量较高，开采不受河水影响。

（2）河滩料场。大部分的天然砂石料场为河滩料场。地处河流上游的河滩料场，常因河道坡陡流急，粒径偏粗，含砂量偏低，料场储量少且分散。中、下游地区的河滩料场，粒径相对较小，常可找到集中料场。河滩料场上部在枯水期出露，洪水期淹没，一部分砂石经常位于河水位以下。表面覆盖层相对较薄。

（3）水下料场。系指常年处于河水面以下砂砾料场，有时与河滩料场连成一片。

（4）天然砂石料料场选择应遵循以下原则：

1）工程附近天然砂石料质量符合要求，储量丰富，剥采比较小，级配和开采运输条件较好时，应优先作为比较料源。

2）位于坝址上游的料场，应研究围堰或坝体挡水前先行开采的可行性和经济性。

3）位于坝址下游附近的料场，应考虑施工期由于河道水流条件发生改变，造成料场储量、砂石料级配和开采运输条件变化的情况。

4）对有航运要求的河段，应考虑砂石料开采对通航可能造成的不利影响。

天然砂砾石料场条件复杂，除储量、质量、开采运输条件满足要求外，还需注意工程导截流、大坝下闸蓄水发电对料场水位、流速的影响。流域梯级开发工程，上下游水电站蓄水同样可对这些料场产生同样的影响，因水位频繁变化可能造成这些料场发生漂移、河道改向等情况，有时可能导致原来陆上开采料场变成水下开采料场，其料场储量、质量及开采运输条件发生巨大变化，导致重新进行开采规划，这些因素在料源比选时应考虑。

2.4.2　料源的勘探和试验

对天然砂砾石料产地，应进行勘探和取样试验。

（1）料场按地形地质条件分为三类：

Ⅰ类：面积广，有用层厚而稳定，表面剥离层零星分布。

Ⅱ类：呈带状分布，有用层厚度变化不大，有剥离层。

Ⅲ类：面积小，有用层厚度小，岩性变化较大，有剥离层。

（2）料场勘探应符合下列规定。

1）勘探网（点）间距见表2-9。

2）勘探方法应按料场特性和勘察级别确定。水上部分，可采用物探、坑探、钻探、井探等；水下部分，可以钻探、物探为主，必要时可布置少量沉井式井探。

3）各勘探点应揭穿有用层或基岩顶板，若有用层过厚，其勘探深度应超过最大开采深度。

4）勘探点应描述地层名称、厚度，颗粒级配及砂砾石、卵石和泥团（黏粉团）的含量，夹层或透镜体特征，并记录勘探时地下水位与相应时间的河水位、取样地点、深度和编号。

（3）取样试验应符合下列规定。

1）各勘探点必须按水上、水下分层取样做简分析。取样间距可按单层厚度1～3m取一组；如岩相稳定或变化较大，取样间距可适当增减；大于0.5m的夹层应取样。

2）全分析应取代表性样品，取样最少组数应符合表2-10的规定。单层取样初查不少于2组，详查不少于3组。

3）水上部分应以试坑取样为主，可用刻槽、吊桶抽取、全坑等方法；水下部分应以钻孔取样为主，可适当布置少量沉井取样。刻槽断面宜30cm×40cm，其最小宽度和深度应大于最大粒径长轴的2倍，大卵石就地测量，不予刻取。取样钻孔孔径应在168mm以上。

4）样品数量应根据试验需要和颗粒组成而定。对超量样品，应以四分法缩取。现场试验样品，全分析不应少于1000kg，简分析不得少于300kg。

（4）分析试验项目。简分析试验项目有：颗粒分析、含泥量、轻物质含量，砾石料应为颗粒分析、针片状颗粒含量、软弱颗粒、活性骨料、泥块（团）、轻物质含量等。若经岩相法鉴定砾石料中有含碱活性成分的岩石时，应取样进行碱活性骨料的危害性鉴定。全分析试验项目应符合表2-11的规定。

2.4.3　料源评价

（1）原料的质量。满足水工混凝土施工技术的要求，一般避免采用含有碱活性的原料。原料的某些质量指标不符合标准，但经适当的加工处理，可改善其性质满足要求者，必须有试验资料和技术经济论证才可使用。

（2）原料的级配。混凝土的砂石级配关系到混凝土的性能与水泥用量，一般应通过试验确定。天然骨料则因料场形成条件不同，其物理力学性能、表面状态、粒度组成，往往差别很大。采用最优级配固然可以得到性能良好的混凝土，最大限度地节约水泥用量，但常因级配不平衡而引起大量弃料。在这种情况下，可通过调整混凝土的配合比，辅以必要的改善级配措施来减少弃料，使所生产的混凝土单价较低，这种级配称为最佳经济级配。在混凝土级配试验时，要考虑天然级配的实际情况，尽量把两者统一起来，取得最大的综合技术经济效果。

为了减少弃料和节约水泥用量，近年来更多地采取工艺措施，即用破碎和制砂来调整级配，尤其是在天然骨料偏粗的情况下，调整级配是比较容易实现的。只要工艺设计合理，采用闭路循环，可按最优条件进行生产，不受料场组合和级配平衡的制约，基本上可做到无弃料。在级配偏细的情况下，也可补充碎石来调整级配，但要单独补充碎石料源。因此，一个工程实际采用的混凝土最佳级配，要在大量试验的基础上，结合料场的实际情况，通过对调整配合比、改善级配、弃料等措施以及不同水泥用量对温控的影响等的分析研究，进行全面综合的比较后确定。

砂的粒度曲线以和缓为好。过粗或过细的砂，或其中某一粒径级缺失的砂，不但对混凝土的性能有不利影响，也会使水泥用量增加。在这种情况下，也可采取粒度调整的措施，如用棒磨机、立式冲击破、细腔圆锥破等，产品粒度均匀、稳定、曲线和缓、级配良好，无论粗砂改细，还是生产补充粗砂，都可收到良好效果。天然料制砂制粉技术也趋成熟，给天然料源的选择提供了更广的范围。

（3）初步选出若干个质量和储量满足要求的砂石料源后，经进一步比选，选定综合费用与混凝土综合性能性价比最优的料场。

（4）不同岩性和不同级配的组合料场的选定不宜多于2个。

（5）当选择天然砂石料场组合方案时，应确定料场的开采顺序和开采比例。若各料场天然级配差异较大，应选定经级配平衡使总弃料量最少、成品砂石料综合费用最低的料场。

在天然砂石料场缺少中石以上砾石，且含砂率大于50%以上，砂的质量较好，或天然砂石料场储量不能满足需要量时，采用天然、人工料场组合方案能获得较好的技术经济性。

天然料和人工料混合使用时需要进行混凝土性能试验，论证其可行性。