某大型水電站施工總布置方案研究

任少銘 楊學紅

(1.中電投云南國際電力投資有限公司，云南昆明 650224;2.長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設計研究院，湖北武漢 430010)

某大型水電站施工總布置方案研究

任少銘1楊學紅2

(1.中電投云南國際電力投資有限公司，云南昆明 650224;2.長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設計研究院，湖北武漢 430010)

某水電站工程規(guī)模巨大，其合理的施工總布置方案有利于工程施工管理，節(jié)約工程費用和施工用地，但該方案影響因素很多，主要與大壩施工方案、混凝土骨料料源選擇以及砂石混凝土系統(tǒng)布置有很大關系。通過對石料場、砂石加工系統(tǒng)和混凝土系統(tǒng)等主導因素組成的多種可行施工總布置方案進行比選，優(yōu)選出經(jīng)濟合理的施工總布置方案，對其他類似工程具有借鑒意義。

大型水電站;砂石混凝土系統(tǒng);施工總布置;布置方案;方案研究

1 工程概況

某水電站樞紐建筑物由河床碾壓混凝土重力壩和右岸岸邊引水式電站組成。碾壓混凝土重力壩壩頂高程408 m，最大壩高206 m，順流向最大長度185.18 m，共62個壩段，壩軸線長1 323 m，從左至右分別為左岸非溢流壩段、溢流壩段、右岸非溢流壩段、廠房進水口壩段和右岸連接壩段。泄洪建筑物為壩身泄洪，布置有2個深孔和8個表孔。電站廠房為岸邊引水式，位于主河床右岸山脊下游側，由進水口、引水壓力管道、主廠房、安裝場、副廠房和尾水渠等組成。工程土石方開挖總量約3 280萬m3，混凝土澆筑總量約1 040萬m3。

規(guī)模巨大的水電站工程，其合理的施工總布置方案有利于工程施工管理，節(jié)約工程費用和施工用地，但是施工總布置方案影響因素很多，需要進行技術經(jīng)濟研究和比選。對于壩高206 m的碾壓混凝土重力壩，其施工總布置主要由大壩混凝土澆筑方案、混凝土骨料料源選擇以及砂石混凝土系統(tǒng)布置決定。本文通過對砂石混凝土系統(tǒng)和骨料料源多方案的比選，優(yōu)選出經(jīng)濟合理的施工總布置方案。

2 施工總布置條件

2.1 施工場地條件

左、右岸壩址附近兩岸岸坡相對較陡，河谷呈較開闊“V”字形，地形坡度35°～50°，壩址下游1～1.5 km左、右岸分別發(fā)育有兩條支流，但右岸下游有面積較大的平地和緩坡地，適合布置施工場地。

2.2 大壩混凝土施工方法

根據(jù)大壩混凝土施工特性，經(jīng)多方案比選，大壩混凝土施工采用自卸汽車+高速皮帶機+塔帶機+平移式纜機的澆筑方案，即采用高速皮帶機、塔帶機和自卸汽車為主澆筑大壩碾壓混凝土，同時布置2臺30 t平移式纜機承擔大壩常態(tài)混凝土澆筑并輔助碾壓混凝土倉面吊裝及金結安裝等。主要澆筑方案如下:高程200～280 m之間采用自卸汽車直接入倉，上部1～20號左非壩段碾壓混凝土采用從左岸進料的兩條高速皮帶機澆筑，21～29號泄洪壩段采用兩臺塔帶機澆筑，右非及廠房壩段采用從右岸進料的兩條高速皮帶機澆筑，上部常態(tài)混凝土采用兩臺30 t平移式纜機澆筑，主塔設在右岸。

2.3 混凝土骨料料源選擇

本工程混凝土總量為1 040萬m3，考慮臨建工程和損耗，需石方毛料1 137萬m3。

水電站壩址附近有兩個石料場符合混凝土骨料質量標準，即1號石料場和2號石料場，1號石料場位于左岸距壩址1.5 km一帶，坡頂高程410～690 m，坡度20°～35°，往山脊頂漸陡。料場基巖主要為斑狀變晶花崗片麻巖，夾黑云斜長角閃片麻巖。微新斑狀變晶花崗片麻巖作為混凝土骨料原巖，各項質量技術指標滿足規(guī)范要求。料場面積約55萬m2，剝離層一般厚2～32 m，有用層儲量約3 400萬m3。

2號石料場位于右岸距壩址上游1 km的埡口以北。料場山脊走向南東，脊頂高程370～700 m，高程430 m以下地形坡度一般20°～30°，以上地形坡度30°～40°。料場基巖巖性主要為花崗片麻巖，夾花崗巖透鏡體。微新花崗片麻巖作為混凝土骨料原巖，其質量技術指標滿足規(guī)范要求。料場剝離層一般厚5～39 m，有用層儲量約4 100萬m3。

本工程壩址附近天然砂礫石料較少，且質量較差，不宜做混凝土骨料。右岸導流工程和電站廠房的開挖利用料可作為混凝土骨料，巖性為花崗片麻巖，可利用骨料624萬m3。開挖利用料堆存于右岸下游灘地，但其總量不能完全滿足工程混凝土骨料生產(chǎn)的需要，需從1號或2號石料場進料513萬m3。

3 砂石及混凝土系統(tǒng)布置方案

3.1 砂石系統(tǒng)

開挖利用料堆存于右岸下游灘地，因此其砂石加工系統(tǒng)考慮選擇就近布置于右岸支流出口的導流明渠右側，減少毛料或凈料倒運，且該場地比較適合布置大型砂石加工系統(tǒng)。

考慮左、右岸有1號和2號石料場，砂石加工系統(tǒng)的布置根據(jù)石料場的分布分為左岸方案和右岸方案。左岸方案(方案A)山場料砂石系統(tǒng)布置在左岸下游支流出口;右岸方案(方案B)有兩種布置方案，方案B－1利用料加工系統(tǒng)集中布置在右岸支流出口，方案B－2山場料砂石系統(tǒng)布置在右岸壩肩。三方案布置參數(shù)見表1。

三方案的場地地形、地質條件均適宜布置砂石加工系統(tǒng)，加工料的料源均滿足骨料要求。比較石料場開挖、支護、毛料運輸、成品砂石料生產(chǎn)、運輸以及砂石混凝土系統(tǒng)的建安費用，方案B－1較優(yōu)，方案B－2次之。總體上三方案均可行。

3.2 混凝土系統(tǒng)

大壩混凝土采用以塔帶機、高速皮帶機和自卸汽車為主導的澆筑方案，其混凝土運輸以自卸汽車、供料線為主，因此混凝土系統(tǒng)布置宜盡量靠近壩體或方便高速皮帶機和自卸汽車入倉的位置。大壩壩高206 m，混凝土量也較大，混凝土用料點高差較懸殊，因此考慮在高高程和低高程均布置混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)。為減少混凝土運距和均衡入倉，混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)宜左、右岸分散布置。

根據(jù)場地條件，分別擬定左右岸分散布置方案(方案一)和右岸布置方案(方案二)，方案一為在左岸下游圍堰堰頭布置1座2×6 m3強制式拌和樓，右岸下游圍堰堰頭布置2座2×6 m3強制式拌和樓，右岸壩肩高程345 m布置1座2×6 m3強制式拌和樓，右岸下游明渠右側高程275 m布置1座4×3 m3自落式拌和樓，左岸壩肩高程400 m布置1座4×3 m3自落式拌和樓。方案二與方案一不同之處是把左岸堰頭1座2×6 m3強制式拌和樓搬至右岸下游圍堰堰頭與其他2座2×6 m3強制式拌和樓集中布置，其他系統(tǒng)布置與方案一相同。采用自卸汽車和皮帶機運輸混凝土，運輸距離遠近對混凝土溫度和塌落度影響較大，運輸距離越近對混凝土質量越有保證。考慮左非壩段主要是自卸汽車和皮帶機澆筑，因此在左岸布置一座混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的方案較優(yōu)，即方案一較好。

表1 砂石加工系統(tǒng)布置方案參數(shù)

4 施工總布置方案擬定及比選

4.1 方案擬定

根據(jù)混凝土骨料料源選擇及砂石混凝土可行布置方案，分別以左、右岸石料場和砂石系統(tǒng)為主導進行施工總布置比較，擬定了以下3個施工總布置方案。

(1)方案一。砂石加工系統(tǒng)集中布置在右岸明渠右側緩坡地，混凝土系統(tǒng)左右岸分散布置方案;

(2)方案二。砂石加工系統(tǒng)分散布置在右岸明渠右側緩坡地和右岸壩肩，混凝土系統(tǒng)左右岸分散布置方案;

(3)方案三。砂石加工系統(tǒng)和混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)左右岸分散布置方案。

各方案具體布置見表2。

表2 各方案施工總布置

4.2 方案比選

(1)石料場比較。1號和2號石料場質量品質均滿足混凝土骨料指標要求，但1號石料場的開采條件較差，距離建筑物較近，施工干擾較大，因此，2號石料場較優(yōu)。

(2)場地條件比較。從場地條件、地形地質條件上看，三方案總體格局均以右岸下游平地及緩坡地為主，上下游零星場地為輔，三方案的場地條件、地形地質條件基本相同，均適宜布置施工設施。

(3)施工匹配性和管理。三方案均在左岸設置混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)，這有利于左非壩段混凝土澆筑。方案一集中布置砂石加工系統(tǒng)，有一定的規(guī)模優(yōu)勢，骨料的破碎、篩分、系統(tǒng)內(nèi)的物料運輸?shù)燃庸こ杀緯确珠_設廠低，建安工程量也小。方案二和方案三分散布置，系統(tǒng)規(guī)模較小，土建及運行費用卻較高，且與混凝土系統(tǒng)供料的匹配性不強，需要聯(lián)合調度，不利于工程管理。

(4)運行風險。方案三的缺點是1號石料場距離壩址太近，其開采對左岸混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)運行和左岸交通有一定的影響，加上砂石系統(tǒng)布置在左岸支流河口，支流需改道，泥石流可能會對隧洞導排水產(chǎn)生影響，因而存在潛在的安全隱患。

(5)經(jīng)濟性。考慮石料場開挖、支護、毛料運輸、成品砂石料生產(chǎn)、運輸以及砂石混凝土系統(tǒng)的建安及運行費用，方案一最經(jīng)濟，方案二次之，方案三成本較高。

因此，在充分考慮樞紐布置格局與壩區(qū)總體地形地質條件的基礎上，通過對混凝土骨料料源、砂石與混凝土系統(tǒng)多方案的綜合比較，推薦以2號石料場作為混凝土骨料料源，砂石加工系統(tǒng)右岸集中布置，左右岸分別設置混凝土系統(tǒng)的施工總布置方案。

5 結語

(1)施工總布置與樞紐布置、主體建筑物的施工方案、骨料加工系統(tǒng)和混凝土系統(tǒng)的布置、混凝土骨料料源選擇以及開挖利用料等因素有關系，應綜合考慮它們之間的聯(lián)系，多方案比選、優(yōu)選出較合理的施工總布置方案。

(2)骨料料源的選擇和地形條件很大程度上決定砂石加工系統(tǒng)的布置，砂石加工系統(tǒng)應盡量靠近料源，以免毛料運輸距離過長或凈料倒運。

(3)混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)應盡量靠近澆筑作業(yè)面，以免混凝土運距時間長，對混凝土質量產(chǎn)生影響，同時也要兼顧匹配砂石加工系統(tǒng)。

(4)施工總布置具有很大的靈活性，必須從技術經(jīng)濟多方案比選，以節(jié)約工程費用和施工用地，并利于工程管理。

TV43

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2011-06-30

任少銘，男，中電投云南國際電力投資有限公司，高級工程師.