4.2　料场规划

4.2.1　需要开采量计算

料场开采设计需用量简称设计开采量。工程所需砂石料的设计开采量可按式（4-1）、式（4-2）确定：

一般大体积混凝土工程的平均砂率γ为0.25～0.30，薄壁和地下工程为0.30～0.35，表4-1中所列的Ks值按大体积混凝土考虑。

4.2.2　开采范围

料场选定之后，根据需开采量确定开采范围，以便研究开采方法，确定开拓方式、运输线路布置、弃土场地、辅助设施布置，划定征地范围。确定开采范围应遵循以下原则：

（1）根据料场开采需用量及料场可采储量，以尽量减少覆盖层开挖为原则确定开采范围。通常采用增加开采深度、减少剥离量较大区域开采面积等方法来提高剥采比。

（2）在开采范围内，原则上不得布置生产和辅助建筑物。但备用范围内的场地，必要时允许设置临时性建筑，视料场开采进展情况，在后期需要开采时拆除。

（3）开采范围与公路、铁路、工厂、居民区及重要建筑物之间应保持必要的安全距离。

（4）采场必须具有安全稳定的最终边坡，并满足当地环境保护要求。对于河滩或河心料场，采挖后河床的水流条件，以不影响航运、岸坡稳定和下游安全为原则。

（5）需要开采量应考虑混凝土骨料和垫层料、反滤料等各种成品料累计，并计入开采、运输、加工及储存等损耗的砂石原料需用量。

（6）规划料场的开采范围内的可采储量大于需要开采量。应考虑考虑料场的地形、水文和施工因素，按需要开采量的1.25～1.5倍选取。

（7）对河滩和水下料场，应充分考虑水位变化、水下作业、洪水冲刷等引起的损失。

应根据勘察储量、水下地形地质及河势水流特性，扣除水下开采损失后确定开采范围。天然砂石的水下开采损失，应根据采区河道水流特性、天然砂级配、开采方法，并结合工程实例类比统计分析，确定水下开采砂石的砾石损失率，可按3%～10%选取，砂的损失率按20%～45%选取。

某工程采用链斗式采砂船水下开采天然砂石，当河水流速为1.25m/s时，砂的损失率为41.2%，砂的细度模数增加1.23；当河水流速较小时，砂的损失率为18%。

景洪水电站采用索铲水下开采天然砂石，据不同施工时段统计，砂的损失率为20%～42%。

一般情况下，天然砂的细粒含量大、采区河道水流流速高、水下开采深度大的料场，水下开采砂的损失率可取上限值。

（8）每年应进行一次料场可采储量复核，天然砂砾料场储量复核应在汛后进行。天然料场在汛期因洪水的作用与汛前比较一般会发生较大的改变。部分河滩料场，在汛期挟带大量砂砾石的洪水作用下，使汛前开采过的部位重新淤积起来，形成新的可采料场。即在汛前已开采部位，创造新的可开采储量。

（9）开采标高的确定应考虑下列因素。

1）陆上砂砾料场（同石料场）的最低开采标高按勘探范围，结合地形、运输线路布置、原料需用量、最终边坡角等条件考虑确定，力求剥采比最小。在可能的条件下，应为原料和加工系统提供自溜运输的条件。

2）对排干基坑进行陆地开采的河滩料场，最低开采高程取决于料场的埋藏深度及基坑的排水条件。

3）对于陆基水下开采的河滩料场，其最低开采高程应按设计开采水位和开采设备的最大安全开采深度确定。

4）水下开采的料场，其最低开采高程按设计开采水位和最大安全开采深度确定。5）料层底部小于设备的安全开采深度时，至少应留有0.5m的保留层。

4.2.3　开采期

河床和河滩料场的开采，受水文、气象和施工条件的影响很大。规划时必须充分掌握和详细分析有关资料，开采期的确定应遵循下列原则：

（1）受洪水影响，枯水期开采的陆上料场，可按料场所在河段典型丰水年内枯水期有效天数确定开采期。

（2）对于水下开采的河心料场，开采作业主要受河水水位和流速控制。应根据开采设备的允许作业流速与要求的开采深度确定开采水位的上限，按典型丰水年水位过程线确定开采期。

（3）对于以陆上为依托的陆基河滩料场，其水下作业时的陆基基面高程，以设计开采水位为标准，按典型丰水年水位过程线确定开采期。过高的基面高程，不必要地减少了采场的水上开采范围，而过低的基面高程则缩短了有效的水下开采时间。（4）对于修筑围堰排干基坑进行开采的河滩料场，按围堰挡水标准确定开采期。（5）冬季停采料场，根据当地多年封冻期最长年份的封冻日期确定停采期。

河滩料场的汛期或冰冻期开采，常要付出较高的代价，而停采又要增加采运设备与砂石堆存措施。因此，汛期和冰冻期是否开采，须经全面技术经济比较确定。

水下开采的天然砂石料场，需考虑汛期停采避洪，防止开采运输船只被洪水冲走酿成事故；采砂船、砂石驳及辅助船舶应在码头或料场附近静水区设置汛期避洪港池。

冰冻期，水下天然砂石料场由于河道封冻或河道未封冻，但开采上岸后由于含水量较大，砂石也会冻结，无法开采运输；陆上天然砂石料场，其含水率较低，砂石不易冻结，对开采运输影响不大，但冰冻期砂石加工难度较大，费用较高，尽量不生产。

4.2.4　剥采比

剥采比是衡量一个料场经济性的重要指标。根据骨料不同年度需用计划：供料强度和供料级配变化，规划料场开采的分区（分料场）、分层，确定各区（各料场）、各层月开采量及储备量，以达最优料场平均剥采比、经济开采强度。

（1）平均剥采比。系指料场范围内的全部无效岩土重量Va（包括覆盖土和无效层）与有效层重量Wa之比。总体方案研究一般采用平均剥采比，其计算式（4-3）为：

（2）分区（层、块）剥采比。系指各个采区范围内的无效岩土重量Vd与相应的有效层重量Wd之比。供选择采区时使用，其计算式（4-4）为：

（3）生产剥采比。系指某一生产时段的无效岩土重量Vp与相应有效层重量Wp之比，是制定开采施工组织设计选择设备时必须考虑的因素之一，其计算式（4-5）为：

在计算无效层的数量时，覆盖层底板之下和无效层相邻厚0.2～0.3m的料层，均应算作无效层。

陆上砂砾料场料层一般较厚，可达数十米的。河滩料场一般较薄，即使埋藏较深，也因受水下开采设备能力的限制，开采深度很少超过15m。一般来说，滩地覆盖层厚，剥采比高。水下砂石料质量好于滩地，但是单位原料开采成本高。采场的料层厚、料区集中、相对占地少、剥采比小、开采设备的效率高。天然砂石料场的有效料层厚度一般应在3m以上，层厚1～2m以下，如其他条件较好或含砂量高的料场，也可考虑开发利用。

根据料场地质勘察资料，为减少覆盖层剥离量并结合开采设备的性能，也可考虑增加开采深度，以减少覆盖层较厚区域的开采面积，从而减少平均剥采比。

以景洪水电站心滩天然砂砾料场二阶段开采砂砾料为例：

根据毛料需求量及心滩料场地质勘察资料，左、右岸料场覆盖层厚度为2～4m，且靠近岸边区域覆盖层比靠近水边区域厚。河床料场基本无覆盖层，水下8m以下均为合格砂砾石料。鉴于心滩因河道整治右岸已形成网状防护堰堤，为避免毛料开采对已建防护堰堤的破坏或破坏后的重建工程资金投入增加，大坝骨料开采料场规划提出了“立足于水下、立足于主河床、立足于左岸”的指导思想。同时，结合一阶段在心滩天然砂砾料场进行毛料开采的情况，有防护堰堤的部位，因汛期回淤原因，均存在1～2m以上的淤泥层，二阶段心滩砂砾料场开采为减少覆盖层剥离量，根据各开采设备的性能，并结合当年需要的开采强度，进行详细的各开采设备的布置及开采范围规划，避免了因汛期回淤而造成反复对覆盖层进行剥离而加大工程成本。二阶段陆上采用索铲开采，深度仍控制在6～10m；二阶段水下开采，150m3/h采砂船开采深度控制在水面线以下8～10m之间，600t/h吸砂船开采深度控制在水面线以下18～20m之间，以减少剥离量较大区域的开采面积。同时，由于大量砂砾石料均在水下，故采用以水下开采为主，陆上开采为辅等措施，从而有效地减少了覆盖层的剥离量，使剥采比由12变为14.25，降低了工程成本。

4.2.5　储备量

（1）储备总量。储备量指包括所有毛料、半成品及成品堆料场在内的砂石混凝土系统的堆料场总容量。堆料场总容量按高峰时段月采运能力计算，计算式（4-6）为：

对于汛期和封冻期停采的料场，储量则按停采期间的砂石最大量的1.2倍校核，砂石的总储量一般不宜少于高峰期10d的用量。

堆料场占地面积大，土建工作量大，一般要求地形平缓。尤其是成品堆料场造价高，工程结束后，场地恢复困难，成品料堆存时间过久，增加污染程度。因此在设计中，不宜采用过大的堆料场容量。

（2）汛期储备量。

1）开采工程量计算。根据工程各期混凝土浇筑强度要求及砂砾料开采供应手段，开采工程量按汛前需要开采量及同年汛期应储备量分别予以计算。

2）汛前开采量计算。根据料场水位流量关系和月、年平均流量频率关系，按月、年平均流量出现频率20%计算各时段（枯水期和汛期）平均流量，在保证安全的情况下进行各采区（采场）砂砾料开采，用以满足砂石料供应。由于天然砂砾料场一般每年在汛期（5—10月）不能开采，每年汛前毛料开采量除满足同年枯水期混凝土浇筑外，同时还需满足同年汛期混凝土浇筑而进行的储备料。

3）汛期储备量计算。按天然砂砾料系统各汛期供应主体工程所需砂砾料并根据流域枯水期的划分，分别计算各汛期成品骨料需求量，以及考虑砂石料开采、加工损耗及级配不平衡等因数影响时各汛期毛料需要储备量。