［摘要］公路工程碎石場(chǎng)生產(chǎn)的機(jī)軋碎石，一般主要作為公路級(jí)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(xiàng)目往往需要項(xiàng)目自己建設(shè)碎石生產(chǎn)線來生產(chǎn)碎石保證全項(xiàng)目的碎石原料供應(yīng)，可以說是項(xiàng)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(chǎng)選址是項(xiàng)目籌備階段工作的重中之重。文章以海外某高速公路項(xiàng)目為例，系統(tǒng)地闡述了關(guān)于各類碎石場(chǎng)選址的經(jīng)驗(yàn)與方法，旨在為其它海外工程項(xiàng)目碎石場(chǎng)選址提供借鑒。

碎石場(chǎng)作為公路工程項(xiàng)目的后勤保障基地，在施工過程中為整個(gè)項(xiàng)目供應(yīng)碎石原料。合理地對(duì)碎石場(chǎng)進(jìn)行選址將對(duì)項(xiàng)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以海外某高速公路為例，充分結(jié)合巖石質(zhì)量、原石儲(chǔ)量、調(diào)配經(jīng)濟(jì)性等因素對(duì)碎石場(chǎng)選址方法進(jìn)行探討。

1 項(xiàng)目概況

1.1 工程概況

該高速公路項(xiàng)目路線總體呈由東北向西南走向，基本平行于該國(guó)6號(hào)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(diǎn)位于Hawassa的東側(cè)。項(xiàng)目沿線途經(jīng)多個(gè)重要城鎮(zhèn)，業(yè)主概念設(shè)計(jì)路線全長(zhǎng)201.68km。

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

充分了解公路項(xiàng)目線路位置與長(zhǎng)度在公路工程項(xiàng)目中是尋找碎石場(chǎng)的基礎(chǔ)，碎石場(chǎng)選址最好要依附于擬建項(xiàng)目線路周邊，同時(shí)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(xiàng)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(dòng)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(duì)于沿線地質(zhì)條件的詳細(xì)調(diào)查，將為碎石場(chǎng)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(xiàng)目所需的各類碎石資源。

1.3 碎石工程量

對(duì)于項(xiàng)目整體碎石工程量的統(tǒng)計(jì)，主要是用于計(jì)算碎石場(chǎng)儲(chǔ)量是否滿足供應(yīng)需求，作為選址的1項(xiàng)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(chǎng)選址過程中的第1硬性指標(biāo)。在尋找到料源后的第1要?jiǎng)?wù)是取樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，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(jiān)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(jiān)硬、耐磨、抗沖擊性好的碎石。同時(shí)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(xiàng)目沿線15km范圍之內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)地圖下載該項(xiàng)目線路周邊地圖，對(duì)疑似料場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)注，含已開采料場(chǎng)、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(chǎng)進(jìn)行核實(shí)。

（2）咨詢政府土地管理部門，對(duì)已開采或正開采料場(chǎng)進(jìn)行逐個(gè)核實(shí)。

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

（4）拜訪附近已完工或在建公路項(xiàng)目的參建者，以從中獲得有價(jià)值信息。

（5）因一般城鎮(zhèn)都會(huì)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(duì)城鎮(zhèn)施工點(diǎn)進(jìn)行詢問，從而順藤摸瓜找到碎石來源。

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

對(duì)于巖石儲(chǔ)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(xiàng)目所有碎石場(chǎng)的初步位置；但對(duì)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(xiàng)目需求。以MH項(xiàng)目而言，由于項(xiàng)目所在地區(qū)的地質(zhì)條件限制，項(xiàng)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(diǎn)，在項(xiàng)目碎石場(chǎng)尋址時(shí)往往被采用。取芯鉆探的主要設(shè)備是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)半自動(dòng)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(diǎn)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(chǎng)選址中主要有以下作用：（1）對(duì)于已選定的碎石場(chǎng)，可以通過鉆探探明石層深度、面積，從而計(jì)算出巖石的儲(chǔ)量，同時(shí)也為碎石場(chǎng)征地面積劃定范圍；（2）用以測(cè)算覆蓋層的厚度，從而為計(jì)算開采成本提供依據(jù)；（3）對(duì)于雖然地表巖石裸露但對(duì)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(duì)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(xiàng)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(guó)地質(zhì)局獲得項(xiàng)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(duì)比地質(zhì)地圖中的圖例標(biāo)識(shí)，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(shí)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?yàn)榈刭|(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(diǎn)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(diǎn)去往現(xiàn)場(chǎng)一一核實(shí)。最后，再對(duì)各處現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)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(duì)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(shí)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(cè)基巖厚度與延伸區(qū)域，從而判斷石料儲(chǔ)量是否滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)工程量。在山區(qū)地帶，地質(zhì)情況相對(duì)比較復(fù)雜，地層的變化大而且坡度相對(duì)較大，單用鉆探1種勘察手段很難正確反映真實(shí)的地質(zhì)情況，甚至得出錯(cuò)誤的結(jié)果。如果為提高勘探精度而加密鉆探點(diǎn)，勢(shì)必會(huì)延長(zhǎng)外業(yè)施工工期，增加勘察費(fèi)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(shí)間和施工成本，而且可以大大提高勘察成果精度。由此，項(xiàng)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(chǎng)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(cè)地表或地下物理場(chǎng)、分析其變化規(guī)律，來確定被探測(cè)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(cè)方法。根據(jù)所探測(cè)對(duì)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(chǎng)、磁場(chǎng)的分布規(guī)律，也是物探方法中分類最多的1大類探測(cè)方法。而在電法勘探中又以電測(cè)深法最為常用，它的原理是用改變電極距的方法探測(cè)同測(cè)點(diǎn)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(xiàng)目引入工程地球物理勘探中的電測(cè)深法來進(jìn)一步對(duì)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(cè)線。本次現(xiàn)場(chǎng)沿南北走向共布置南北、東西走向7條測(cè)線，每條測(cè)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(cè)深度45m、測(cè)線長(zhǎng)400m，4條測(cè)線總探測(cè)長(zhǎng)度為2800m，總測(cè)點(diǎn)數(shù)為4560點(diǎn)。測(cè)量方式選擇為溫納-施倫貝爾裝置，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(cè)線，所選取的紅色測(cè)線用于驗(yàn)證地質(zhì)鉆探的結(jié)果，一條藍(lán)色測(cè)線則為擴(kuò)大范圍的測(cè)線，最終會(huì)結(jié)合每條測(cè)線的解譯結(jié)果來判定石料可使用范圍。

（2）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)跑級(jí)測(cè)試工作。操作人員手中持兩個(gè)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(cè)量系統(tǒng)）的兩個(gè)電極（定義為M和N）測(cè)量供電所形成的電位差（△UMN）。代入式ρ＝K˙△UMN/IAB，便可計(jì)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(jì)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(cè)效果亦異。本次物探采用溫納-施倫貝爾裝置，固定測(cè)點(diǎn)，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(cè)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(chǎng)各測(cè)點(diǎn)所測(cè)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(jì)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(diǎn)，保留數(shù)據(jù)較一致的數(shù)據(jù)點(diǎn)。并采用最佳擬合法，給定1個(gè)初始地電斷面，在初始斷面上計(jì)算視電阻率的理論曲線，將理論曲線與實(shí)測(cè)曲線作對(duì)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(jí)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(cè)線的電阻率數(shù)據(jù)，最終確定出勘測(cè)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?yàn)榭捎梅秶?，面積約83000m2，經(jīng)計(jì)算，地下基巖儲(chǔ)量可以達(dá)到項(xiàng)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(chǎng)。此次物探結(jié)果也可為后續(xù)項(xiàng)目征地邊界給定參考依據(jù)。

4 經(jīng)濟(jì)性分析

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

4.1 碎石調(diào)配運(yùn)費(fèi)成本

碎石場(chǎng)生產(chǎn)的瀝青混凝土碎石最終會(huì)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(chǎng)進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，因此，對(duì)于瀝青碎石場(chǎng)與瀝青混凝土拌合站位置的合理布局將會(huì)大大降低項(xiàng)目的運(yùn)輸成本。下面以擬選的K181Awala碎石場(chǎng)與前期發(fā)現(xiàn)的另一處K210碎石場(chǎng)與瀝青拌合站的不同布置所產(chǎn)生的運(yùn)費(fèi)進(jìn)行比較，從而選擇最優(yōu)方案。

（1）計(jì)算項(xiàng)目所需全部瀝青混凝

土碎石工程量壓實(shí)方按照比率折算為車載自然方為48.85萬m3。碎石場(chǎng)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(jià)，計(jì)算從不同碎石場(chǎng)運(yùn)往瀝青拌合的白料運(yùn)費(fèi)（以當(dāng)?shù)貛庞?jì)，目前匯率約為1元人民幣＝5.7當(dāng)?shù)貛牛ㄒ姳?）。

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

（4）匯總黑料、白料運(yùn)費(fèi)為總運(yùn)輸費(fèi)用，對(duì)選用不同碎石場(chǎng)做直觀比較（見表7）。

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

4.2 開采成本

K210碎石場(chǎng)表面覆蓋層深度達(dá)10m，按照開采48.85萬m3碎石計(jì)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(fèi)用最低為每方成本40當(dāng)?shù)貛牛?600萬當(dāng)?shù)貛?。Awala碎石場(chǎng)表面覆蓋層深度僅為3m，因其石層厚度比K210碎石場(chǎng)小，因此宕口面積比K210碎石場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)場(chǎng)石料屬于流紋巖吸水率較大，Awala碎石場(chǎng)場(chǎng)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(chǎng)所生產(chǎn)的碎石在拌和瀝青混凝土?xí)r將比K210碎石場(chǎng)生產(chǎn)的碎石節(jié)省0.2%的瀝青用量，此部分瀝青重量計(jì)算為63萬t×0.2%=1260t，按照項(xiàng)目訂購瀝青價(jià)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(chǎng)周邊房屋密集，開采時(shí)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(jià)提高。

（3）考慮場(chǎng)地合理居中原則。碎石場(chǎng)場(chǎng)地的選擇要根據(jù)路線實(shí)際，盡可能將碎石場(chǎng)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(chǎng)地時(shí)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(shí)度。

Awala碎石場(chǎng)處于主線K181處，距離主線中段K175樁號(hào)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(xiàng)目在進(jìn)行碎石場(chǎng)選址時(shí)首先要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況選定相應(yīng)的選址方法，以碎石質(zhì)量、巖石儲(chǔ)量為判斷標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)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(chǎng)位置，真正做到技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理。

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關(guān)鍵詞： 水泥混凝土 瀝青混凝土 技術(shù)要求