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［摘要］公路工程碎石場生產(chǎn)的機(jī)軋碎石，一般主要作為公路級配碎石基層施工集料，水泥混凝土以及瀝青混凝土骨料等。海外公路施工項目往往需要項目自己建設(shè)碎石生產(chǎn)線來生產(chǎn)碎石保證全項目的碎石原料供應(yīng)，可以說是項目成功與否的關(guān)鍵命脈，因此，準(zhǔn)確合理地進(jìn)行碎石場選址是項目籌備階段工作的重中之重。文章以海外某高速公路項目為例，系統(tǒng)地闡述了關(guān)于各類碎石場選址的經(jīng)驗與方法，旨在為其它海外工程項目碎石場選址提供借鑒。

碎石場作為公路工程項目的后勤保障基地，在施工過程中為整個項目供應(yīng)碎石原料。合理地對碎石場進(jìn)行選址將對項目的施工質(zhì)量、成本控制等方面起到積極作用。筆者總結(jié)多年實踐經(jīng)驗，以海外某高速公路為例，充分結(jié)合巖石質(zhì)量、原石儲量、調(diào)配經(jīng)濟(jì)性等因素對碎石場選址方法進(jìn)行探討。

1 項目概況

1.1 工程概況

該高速公路項目路線總體呈由東北向西南走向，基本平行于該國6號公路布設(shè)，與另一條高速公路銜接，設(shè)置Modjo互通立交，終點位于Hawassa的東側(cè)。項目沿線途經(jīng)多個重要城鎮(zhèn)，業(yè)主概念設(shè)計路線全長201.68km。

全線業(yè)主共劃分為4個合同段，該項目是第4合同段 ， 合同 起 訖 樁 號 為MRK150+000―MRK201+680,路線長度為51.68km。

充分了解公路項目線路位置與長度在公路工程項目中是尋找碎石場的基礎(chǔ)，碎石場選址最好要依附于擬建項目線路周邊，同時還要考慮運(yùn)輸距離等碎石調(diào)配經(jīng)濟(jì)性問題（見圖1）。

1.2 沿線地質(zhì)條件

項目基本沿東非大裂谷谷底展線，沿線地質(zhì)構(gòu)造主要與斷裂和火山活動有關(guān)，地表覆蓋層主要為第四紀(jì)粉土0.5～2m，部分區(qū)域下伏輕質(zhì)火山灰，厚度3～15m不等。部分地段基巖出露，主要為第三紀(jì)火山巖，包括火山碎屑巖及部分噴出巖，局部路段可見砂巖、泥巖等沉積巖類。部分地段基巖出露地表或可見地質(zhì)露頭，主要為火山碎屑巖和噴出巖，包括流紋巖、凝灰?guī)r、粗面巖以及少量玄武巖等?；鶐r含大量氣孔，顏色較深，為黑褐、褐紅色，表層基巖風(fēng)化較為嚴(yán)重。湖岸邊緣存在少量砂、泥巖，風(fēng)化嚴(yán)重。

對于沿線地質(zhì)條件的詳細(xì)調(diào)查，將為碎石場選址提供基礎(chǔ)性依據(jù)。常見的凝灰?guī)r、玄武巖均可作為公路項目所需的各類碎石資源。

1.3 碎石工程量

對于項目整體碎石工程量的統(tǒng)計，主要是用于計算碎石場儲量是否滿足供應(yīng)需求，作為選址的1項重要衡量標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。

2 碎石質(zhì)量技術(shù)要求

碎石質(zhì)量是碎石場選址過程中的第1硬性指標(biāo)。在尋找到料源后的第1要務(wù)是取樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試驗，質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求再進(jìn)行下一步判斷。

（1）基層碎石質(zhì)量技術(shù)要求。碎石中不含有黏土塊、植物等有害物質(zhì)?；鶎铀槭|(zhì)量技術(shù)要求如表2所示。

（2）水泥混凝土碎石質(zhì)量技術(shù)要求。碎石應(yīng)質(zhì)地堅硬、耐久、潔凈。巖石的抗壓強(qiáng)度一般不應(yīng)小于所配混凝土的1.3倍。水泥混凝土碎石質(zhì)量技術(shù)要求如表3所示。

（3）瀝青混凝土碎石質(zhì)量要求。選用堅硬、耐磨、抗沖擊性好的碎石。同時還要求潔凈、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，具有足夠的強(qiáng)度。瀝青混凝土碎石質(zhì)量技術(shù)要求如表4所示。

3 選址方法

3.1 常規(guī)踏勘方法

常規(guī)踏勘主要是技術(shù)人員在項目沿線15km范圍之內(nèi)現(xiàn)場踏勘尋找可見的料源，普遍采用以下5種調(diào)查手段：

（1）利用Google Earth或奧維互動地圖下載該項目線路周邊地圖，對疑似料場進(jìn)行標(biāo)注，含已開采料場、明顯山峰、斷崖、明顯河流，然后由技術(shù)人員驅(qū)車去現(xiàn)場進(jìn)行核實。

（2）咨詢政府土地管理部門，對已開采或正開采料場進(jìn)行逐個核實。

（3）徒步勘察現(xiàn)場，對項目走廊帶附近高地、山峰、河流進(jìn)行排查，確認(rèn)料場。

（4）拜訪附近已完工或在建公路項目的參建者，以從中獲得有價值信息。

（5）因一般城鎮(zhèn)都會進(jìn)行土木施工（如：房屋建設(shè)、排水施工等），而進(jìn)行建設(shè)就需要機(jī)軋碎石料，可逐一對城鎮(zhèn)施工點進(jìn)行詢問，從而順藤摸瓜找到碎石來源。

通過以上5項常規(guī)調(diào)查手段，并綜合考慮儲量、運(yùn)距等情況，項目明確了距離主線3.4km的K154碎石場、距離主線13km的Kosha料場作為項目級配碎石基層來源和部分低標(biāo)號水泥混凝土料來源（見圖2、圖3）。

對于巖石儲量豐富的地區(qū)，通過以上5種常規(guī)手段基本上可以確定項目所有碎石場的初步位置；但對于地質(zhì)較差、巖石資源匱乏的地區(qū)，常規(guī)調(diào)查手段往往難以滿足項目需求。以MH項目而言，由于項目所在地區(qū)的地質(zhì)條件限制，項目瀝青、水泥混凝土碎石來源一直懸而未決，這就要求技術(shù)人員必須拓展其他手段來進(jìn)行更深入的尋找。

3.2 取芯鉆探技術(shù)

取芯鉆探技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于野 外工程地質(zhì)勘探等領(lǐng)域，因其鉆探進(jìn)度 快、鉆探結(jié)果直觀等多種優(yōu)點，在項目碎石場尋址時往往被采用。取芯鉆探的主要設(shè)備是汽油發(fā)動機(jī)半自動式鉆機(jī)，重量一般為500kg，可拆卸，鉆進(jìn)深度可達(dá)100m。鉆桿為空心，可將芯樣提出。選定鉆探點位后操作人員將設(shè)備安裝后開始鉆探施工，方便快捷。

取芯鉆探技術(shù)在碎石場選址中主要有以下作用：（1）對于已選定的碎石場，可以通過鉆探探明石層深度、面積，從而計算出巖石的儲量，同時也為碎石場征地面積劃定范圍；（2）用以測算覆蓋層的厚度，從而為計算開采成本提供依據(jù)；（3）對于雖然地表巖石裸露但對地下情況難以判斷的情況，采用取芯鉆探可以得到直觀的結(jié)果；（4）對于地表沒有裸露巖石疑似地區(qū)勘探（見圖4、圖5）。

在常規(guī)手段探尋無果的情況下，項目引進(jìn)取芯鉆探技術(shù)，開始了瀝青、水泥混凝土料源進(jìn)一步的尋找工作。首先，從該國地質(zhì)局獲得項目區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)勘探圖，將圖中所示的圖例和英文標(biāo)注進(jìn)行解譯，然后通過對比地質(zhì)地圖中的圖例標(biāo)識，在圖中尋找符合使用條件的石材分布范圍。一般可用于瀝青、水泥混凝土碎石的實質(zhì)多為玄武巖，因此在地質(zhì)圖中找到玄武巖的區(qū)域做好標(biāo)記。

其次，因為地質(zhì)地圖中沒有顯示出任何現(xiàn)有的城市或道路，因此只能把標(biāo)記的點根據(jù)地質(zhì)地圖中的比例尺轉(zhuǎn)換到奧威互通地圖中，然后再根據(jù)奧維地圖中標(biāo)記的點去往現(xiàn)場一一核實。最后，再對各處現(xiàn)場核實后的區(qū)域縮小范圍選定，全方位考慮周邊環(huán)境、運(yùn)輸便道、爆破影響等因素，對于沒有鉆探必要的區(qū)域進(jìn)行排除，在剩余區(qū)域內(nèi)進(jìn)行取芯鉆探。

在上述區(qū)域選址過程中，發(fā)現(xiàn)在主線K181正北方向約17km的某鎮(zhèn)邊有一片區(qū)域，地質(zhì)圖中顯示為多孔玄武巖，后經(jīng)實地考察，地表有部分裸露巖石確為孔隙較多的玄武巖，且周邊較為空曠，距離現(xiàn)有道路較近，最終決定在此區(qū)域內(nèi)進(jìn)行取芯鉆探。取芯結(jié)果較為滿意，可以用做瀝青、水泥混凝土料（見圖6、圖7）。

在確定石料質(zhì)量滿足技術(shù)要求后，下一步進(jìn)行的便是研究地下基巖的發(fā)育狀況，探測基巖厚度與延伸區(qū)域，從而判斷石料儲量是否滿足項目設(shè)計工程量。在山區(qū)地帶，地質(zhì)情況相對比較復(fù)雜，地層的變化大而且坡度相對較大，單用鉆探1種勘察手段很難正確反映真實的地質(zhì)情況，甚至得出錯誤的結(jié)果。如果為提高勘探精度而加密鉆探點，勢必會延長外業(yè)施工工期，增加勘察費用。如果配以其他物探方法的勘察資料，不但可以減少外業(yè)施工時間和施工成本，而且可以大大提高勘察成果精度。由此，項目決定引入工程地球物理勘探技術(shù)來更加科學(xué)、合理地確定該碎石場是否可用。

3.3 工程地球物理勘探技術(shù)

地球物理勘探是以地下巖體的物理性質(zhì)的差異為基礎(chǔ)，通過探測地表或地下物理場、分析其變化規(guī)律，來確定被探測地質(zhì)體在地下賦存的空間范圍（大小、形狀、埋深等）和物理性質(zhì)，達(dá)到尋找礦產(chǎn)資源或解決水文、工程、環(huán)境問題為目的的一類探測方法。根據(jù)所探測對象物理性質(zhì)的不同，可將地球物理勘探分為重力勘探、磁法勘探、電法勘探等多種方法。其中，電法勘探是以巖石、礦物等介質(zhì)的電學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)，研究天然或人工形成的電場、磁場的分布規(guī)律，也是物探方法中分類最多的1大類探測方法。而在電法勘探中又以電測深法最為常用，它的原理是用改變電極距的方法探測同測點在不同深度視電阻率的變化，以研究和確定不同電性巖層的電阻率值和埋藏深度。

為了更準(zhǔn)確、合理地確定地下巖石的材質(zhì)、范圍，項目引入工程地球物理勘探中的電測深法來進(jìn)一步對上述區(qū)域進(jìn)行勘探（見圖8）。

（1）結(jié)合之前取芯鉆探結(jié)果布置工程物探測線。本次現(xiàn)場沿南北走向共布置南北、東西走向7條測線，每條測線工作參數(shù)均為：有效電極數(shù)60、最小隔離系數(shù)1、最大隔離系數(shù)9、溫施隔離系數(shù)5、電極距5m、最大探測深度45m、測線長400m，4條測線總探測長度為2800m，總測點數(shù)為4560點。測量方式選擇為溫納-施倫貝爾裝置，現(xiàn)場測線布置情況如圖9所示，其中黃色線為所選取孔位范圍線，紅色線和藍(lán)色線為工程物探測線，所選取的紅色測線用于驗證地質(zhì)鉆探的結(jié)果，一條藍(lán)色測線則為擴(kuò)大范圍的測線，最終會結(jié)合每條測線的解譯結(jié)果來判定石料可使用范圍。

（2）進(jìn)行現(xiàn)場跑級測試工作。操作人員手中持兩個電極（定義為A和B）向地下供入電流，并通過數(shù)字直流激電儀上（采用DUK-2A高密度測量系統(tǒng)）的兩個電極（定義為M和N）測量供電所形成的電位差（△UMN）。代入式ρ＝K˙△UMN/IAB，便可計算出電阻率ρ。式中K為裝置系數(shù)，由各電極間的相互距離確定。一般地下并非單一均勻地層，由上式計算的電阻率并不代表某一地層的真電阻率，故視為視電阻率ρs。電極排列方式（裝置）不同，其探測效果亦異。本次物探采用溫納-施倫貝爾裝置，固定測點，不短擴(kuò)大供電電極A、B的距離，使電流在地下分布空間不斷擴(kuò)大，相應(yīng)的勘探深度則越來越深。其相應(yīng)于不斷增加的電極距（AB/2）的視電阻率曲線（電測深線），反映了電阻率隨深度變化的情況。

（3）資料處理。把現(xiàn)場各測點所測得的視電阻率經(jīng)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、預(yù)處理、地形校正、正演和反演計算，最后得到視電阻成像色譜圖。把格式轉(zhuǎn)換好的視電阻率。經(jīng)預(yù)處理消除壞點，保留數(shù)據(jù)較一致的數(shù)據(jù)點。并采用最佳擬合法，給定1個初始地電斷面，在初始斷面上計算視電阻率的理論曲線，將理論曲線與實測曲線作對比擬合，通過修改參數(shù)獲得最佳擬合效果，即高密度電法反演成像色譜圖（見圖10）。

由于自然界中各種巖石的導(dǎo)電性能不同，因此其電阻率也有較大差異。一般情況下，粉質(zhì)粘土電阻率為18～3 0 Ω ˙ m ； 雜 填 土 電 阻 率 為 4 0 ～55Ω˙m；而像玄武巖、石灰?guī)r、花崗巖等石質(zhì)較硬的巖石其電阻率數(shù)級一般在100～10000Ω˙m之間。如圖10中反應(yīng)出的黃色區(qū)域是電阻率顯示較大的區(qū)域，即為可用范圍。

最后，綜合所有測線的電阻率數(shù)據(jù)，最終確定出勘測區(qū)域內(nèi)巖石的可用范圍，如圖11所示。在圖中，綠色區(qū)域為可用范圍，面積約83000m2，經(jīng)計算，地下基巖儲量可以達(dá)到項目碎石工程量。至此可以確定，該片區(qū)域可以選用為瀝青、水泥混凝土碎石場。此次物探結(jié)果也可為后續(xù)項目征地邊界給定參考依據(jù)。

4 經(jīng)濟(jì)性分析

項目前期碎石場選址階段，碎石質(zhì)量與儲量無疑是選址的標(biāo)準(zhǔn)之一，但工程項目在把好質(zhì)量進(jìn)度的同時，必須要取得良好的經(jīng)濟(jì)與社會效益。因此，選碎石場址要充分考察其經(jīng)濟(jì)性。下面將從以下3個方面對擬選的K181Awala碎石場經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行探討。

4.1 碎石調(diào)配運(yùn)費成本

碎石場生產(chǎn)的瀝青混凝土碎石最終會全部轉(zhuǎn)運(yùn)至瀝青拌合站，經(jīng)拌和后發(fā)往施工現(xiàn)場進(jìn)行攤鋪作業(yè)，因此，對于瀝青碎石場與瀝青混凝土拌合站位置的合理布局將會大大降低項目的運(yùn)輸成本。下面以擬選的K181Awala碎石場與前期發(fā)現(xiàn)的另一處K210碎石場與瀝青拌合站的不同布置所產(chǎn)生的運(yùn)費進(jìn)行比較，從而選擇最優(yōu)方案。

（1）計算項目所需全部瀝青混凝

土碎石工程量壓實方按照比率折算為車載自然方為48.85萬m3。碎石場生產(chǎn)的瀝青混凝土碎石在公路工程中俗稱為白料，經(jīng)瀝青拌合站拌和后的成品瀝青混凝土俗稱為黑料。

（2）參照當(dāng)?shù)剡\(yùn)輸單價，計算從不同碎石場運(yùn)往瀝青拌合的白料運(yùn)費（以當(dāng)?shù)貛庞?，目前匯率約為1元人民幣＝5.7當(dāng)?shù)貛牛ㄒ姳?）。

（3）計算瀝青拌合站設(shè)立在K181與K201處的黑料運(yùn)費（見表6）。

（4）匯總黑料、白料運(yùn)費為總運(yùn)輸費用，對選用不同碎石場做直觀比較（見表7）。

由此可見，碎石場位置選在Awala要比選在K201處從運(yùn)費方面節(jié)省2066萬當(dāng)?shù)貛拧?/p>

4.2 開采成本

K210碎石場表面覆蓋層深度達(dá)10m，按照開采48.85萬m3碎石計算，宕口面積約為4萬m2，按此得出需要移除廢石料為40萬m3，移除40萬m3廢石料費用最低為每方成本40當(dāng)?shù)貛?，?600萬當(dāng)?shù)貛?。Awala碎石場表面覆蓋層深度僅為3m，因其石層厚度比K210碎石場小，因此宕口面積比K210碎石場要大，約為8萬m2，移除覆蓋層廢石料所用的成本為960萬當(dāng)?shù)貛?，比K210碎石場降低開采成本640萬當(dāng)?shù)貛拧?/p>

4.3 其他方面

（1）K210碎石場場石料屬于流紋巖吸水率較大，Awala碎石場場石料為玄武巖吸水率較小，根據(jù)吸水率不同及石料質(zhì)量推斷，Awala碎石場所生產(chǎn)的碎石在拌和瀝青混凝土?xí)r將比K210碎石場生產(chǎn)的碎石節(jié)省0.2%的瀝青用量，此部分瀝青重量計算為63萬t×0.2%=1260t，按照項目訂購瀝青價格335美元/t，折合當(dāng)?shù)貛艦?1000比爾/t，由此節(jié)省的瀝青量折合當(dāng)?shù)貛艦?386萬當(dāng)?shù)貛拧?/p>

（2）K210碎石場周邊房屋密集，開采時無法使用爆破方式，只能采用破碎設(shè)備進(jìn)行開采，生產(chǎn)功效低，直接導(dǎo)致軋石分包單價提高。

（3）考慮場地合理居中原則。碎石場場地的選擇要根據(jù)路線實際，盡可能將碎石場選在標(biāo)段的中段，降低機(jī)械運(yùn)輸成本和成品材料的運(yùn)輸損耗。特別是瀝青混合料成品要保持150℃的溫度，路途越近，運(yùn)至施工場地時瀝青混合料溫度損失越小，以利于攤鋪機(jī)的路面施工、碾壓，并能保證路面密實度。

Awala碎石場處于主線K181處，距離主線中段K175樁號僅為6km，攤鋪施工可以有效保證。

5 結(jié)束語

綜上所述，公路工程項目在進(jìn)行碎石場選址時首先要根據(jù)項目實際情況選定相應(yīng)的選址方法，以碎石質(zhì)量、巖石儲量為判斷標(biāo)準(zhǔn)，同時對調(diào)配運(yùn)距、開采成本等方面進(jìn)行全面經(jīng)濟(jì)性分析，最終合理確定碎石場位置，真正做到技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理。

［參考文獻(xiàn)］

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[2] 汪藝平. 公路工程采石場選址探討[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計, 2007(10):54-56.(本文來自中交一公局集團(tuán)海外分公司李世杰，王曉龍)

關(guān)鍵詞： 水泥混凝土 瀝青混凝土 技術(shù)要求