土石平衡法在老撾南俄3水電站面板堆石壩圍堰施工中的應(yīng)用

李 銳

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

土石平衡法在老撾南俄3水電站面板堆石壩圍堰施工中的應(yīng)用

李 銳

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

介紹了老撾南俄3水電站面板堆石壩將趾板中下部開挖棄料直接用于上游圍堰填筑，后期圍堰拆除后填筑料就近用于面板堆石壩上游蓋重料填筑，通過該土石方平衡，降低了趾板開挖、上游圍堰填筑和大壩蓋重料填筑的施工難度，加快了關(guān)鍵線路的施工進(jìn)度，節(jié)約了施工成本，為類似工程建設(shè)積累了一定的經(jīng)驗。

南俄3水電站；土石平衡；面板堆石壩；應(yīng)用

1 工程概述

南俄河是老撾最早進(jìn)行梯級水電開發(fā)的河流，共規(guī)劃了5級水電站，分別為南俄1、南俄2、南俄3、南俄4、南俄5水電站(自下游向上游)，其中南俄1、南俄2、南俄5水電站均已建成發(fā)電，南俄3、南俄4為在建項目。

南俄3水電站位于萬象北部的賽松本特區(qū)，距離萬象市公路里程約265 km，壩址位于南俄河和Nam Pha河交匯處上游約4.5 km。南俄3水電站的開發(fā)任務(wù)主要為發(fā)電，樞紐布置主要由面板堆石壩、泄水建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)和230 kV輸電線路組成。攔河壩為混凝土面板堆石壩，泄水建筑物為左岸3孔岸邊溢洪道，引水系統(tǒng)+岸邊地面廠房布置在南俄河右岸，所發(fā)電能通過長130 km、230 kV輸電線路送往萬象NA BONG變電站進(jìn)而轉(zhuǎn)送至泰國。

混凝土面板堆石壩壩頂高程729.5 m，最大壩高210 m，壩頂長518.5 m，壩頂寬8 m，上游坡比為1∶1.4，下游綜合坡比為1∶1.5，在高程700 m、670 m、600 m、565 m處設(shè)3 m寬馬道，高程635 m處的馬道寬5 m，用于布置觀測設(shè)備。馬道間壩坡坡比為1∶1.4。水庫正常蓄水位高程723 m時相應(yīng)庫容為14.11億m3，死水位高程670 m時調(diào)節(jié)庫容為9.72億m3，屬年調(diào)節(jié)水庫，工程規(guī)模為一等大(1)型。電站裝機容量為480 MW，安裝3臺、單機容量為160 MW的水輪發(fā)電機組，保證出力173 MW，多年平均年發(fā)電量2 345 GW·h，年利用小時數(shù)為4 885 h。

南俄3水電站面板堆石壩2017年汛期導(dǎo)流方式原設(shè)計方案為采用上游全年圍堰擋水，施工導(dǎo)流洞導(dǎo)流，采用土石圍堰結(jié)構(gòu)型式，按攔擋20 a一遇洪水設(shè)計，設(shè)計流量1 999 m3/s，堰前水位高程581.5 m?？紤]到浪高、安全超高等，確定上游圍堰頂高程為583.5 m，最大堰高55.5 m，堰頂寬10 m。堰體防滲采用防滲土工膜+粘土心墻，堰基防滲采用混凝土防滲墻。為使防滲墻施工滿足截流后次年圍堰建成并擋水度汛的要求，應(yīng)盡量降低防滲墻造孔深度。圍堰防滲施工平臺按攔擋11月至次年5月的10 a一遇洪水流量(Q=238 m3/s)計算，確定高程為546 m，防滲墻最大深度為19 m，防滲墻厚度為0.8 m，土工膜最大擋水水頭為35 m。圍堰上游坡比在灌漿平臺以下為1∶2，灌漿平臺以上坡比為1∶1.75，下游坡比為1∶

1.75。

2 堆石壩土石平衡規(guī)劃

2.1 需用量計劃

大壩土石開挖工程總量為287萬m3，土石比例為3∶7，主要巖性為強、中等風(fēng)化砂巖；溢洪道土石開挖總量為311萬m3，土石比例為5∶5，主要巖性為強、中等風(fēng)化砂巖，泄槽下部消能防沖段為微新風(fēng)化片麻巖。面板堆石壩壩體填筑工程量約為1 400萬m3(主要為微新風(fēng)化的硬巖，強制飽和抗壓強度在50 MPa以上)，設(shè)計要求采用下游片麻巖料場填筑料，上游蓋重料約100萬m3(設(shè)計為任意土石料)，上游圍堰填筑工程量約為40萬m3(設(shè)計為任意土石料)。

2.2 開挖棄渣場的布置

老撾南俄3水電站面板堆石壩區(qū)域地形狹窄，為深“V”形河谷，兩岸山勢陡峭，左、右岸壩坡開挖高度均超過300 m，除右岸導(dǎo)流洞進(jìn)口閘體前有一條較大的沖溝外，沖溝上部800 m高程以上地勢較開闊，下部陡峭，大壩上游左、右岸其余地形均較陡，無法布置棄渣場，因此，樞紐區(qū)開挖棄渣場均布置在大壩左、右岸下游側(cè)沖溝。其中右岸壩后約300 m處的導(dǎo)流洞出口沖溝規(guī)劃布置1#棄渣場，高程為540～645 m，棄渣容積約為100萬m3，主要是堆存大壩右岸趾板邊坡高程830～650 m的開挖棄渣(80萬m3)；左岸溢洪道下游300 m處沖溝規(guī)劃布置2#棄渣場，高程為540～720 m，棄渣容積約為450萬m3，主要就近堆存溢洪道邊坡高程795～520 m開挖棄渣(311萬m3)和大壩左岸趾板邊坡高程740～650 m開挖棄渣(100萬m3)；3#棄渣場布置在右岸壩后2 km處，高程為540～700 m，棄渣容積約為500萬m3，主要就近堆存堆石壩片麻巖料場覆蓋層開挖棄渣(300萬m3)、大壩底部高程540～519.5 m開挖棄渣(40萬m3)及基坑開挖棄渣(10萬m3)。

2.3 主要施工時段安排

面板堆石壩邊坡開挖施工時段為2015年12月～2017年5月，溢洪道工程開挖施工時段為2016年1月～2018年2月(考慮泄槽下部消能防沖段部分微新風(fēng)化片麻巖直接上壩填筑)，上游圍堰填筑施工時段為2017年3～5月，大壩填筑為2017年9月～2019年12月，上游蓋重料施工時段為2020年3月～2021年3月。

根據(jù)棄渣場規(guī)劃布置，上游圍堰填筑和上游蓋重料填筑均需從大壩下游渣場回采，最近的回采位置為2#左岸溢洪道下游棄渣場，需要繞行左岸上游下基坑道路，運距約7 km；或就近在左岸上游選址開挖。

2.4 圍堰填筑料的選擇

經(jīng)過與設(shè)計、老撾業(yè)主溝通，為保證堆石壩基坑一汛(2017年6～9月)防洪度汛安全及河道下游當(dāng)?shù)卮迕裱雌诎踩?，決定將上游圍堰防洪標(biāo)準(zhǔn)從20 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)提高至50 a一遇，洪水流量增加為2 625 m3/s,堰頂高程提高至593 m，圍堰填筑工程量增加到85萬m3。

根據(jù)上游圍堰填筑、面板堆石壩上游蓋重料填筑及堆石壩邊坡開挖、溢洪道邊坡開挖、料場覆蓋層剝離施工時段，并結(jié)合棄渣就近、成本最低要求進(jìn)行綜合考慮，初步選擇大壩趾板邊坡開挖與上游圍堰填筑結(jié)合的施工方案，將面板堆石壩左岸邊坡650～540 m高程段、右岸邊坡650～540 m高程段開挖棄渣(開挖自然方量約為80萬m3)直接裝運到上游進(jìn)行上游圍堰填筑，平均運輸距離為300 m。

3 面板堆石壩開挖及圍堰填筑的實施過程

老撾南俄3水電站面板堆石壩開挖從2015年12月開始，左岸于2017年2月底開挖至650 m高程，右岸于2017年3月開挖至650 m高程，2017年2月底導(dǎo)流洞過水，大壩截流，2017年4月20日完成圍堰防滲墻處理，2017年4月21日～5月31日完成上游圍堰530～593 m高程段的填筑。為保證圍堰至導(dǎo)流洞進(jìn)口閘體施工交通道路，對圍堰體型進(jìn)行了坡度放緩處理，實際土石填筑工程量為65萬m3。截至2017年5月底，大壩左右岸均開挖至540 m高程，滿足了汛前圍堰擋水、大壩開挖的施工進(jìn)度要求。

4 土石平衡施工在工程中的應(yīng)用效果

老撾南俄3水電站土石平衡的策劃及實施在以下幾個方面取得了較好的實施效果。

4.1 加快施工進(jìn)度方面

南俄3水電站面板堆石壩壩高210 m，大壩左岸開挖高程為795～519.5 m，開挖高度為275 m，開挖工程量為150萬m3；大壩右岸開挖高程為837～519.5 m，開挖高度為317 m，開挖工程量為131萬m3。施工計劃安排的開挖時間為2016年1月～2017年5月，扣除2016年7～9月3個月雨季停工影響，開挖工期為14個月，左岸平均月開挖下降高度為19.6 m/月，月開挖 工 程 量 為

10.7萬m3/月；右岸平均月開挖下降高度為22.6 m/月，月開挖工程量為9.4萬m3/月。

由于大壩上游無法布置棄渣場，因此，所有大壩趾板開挖渣料均需通過大壩左右岸下游開挖施工道路運輸至右岸下游1#棄渣場和左岸溢洪道下游2#棄渣場。由于左右岸地形較陡，石方較多，道路開挖施工難度極大，造成邊坡開挖進(jìn)度緩慢，加之前期施工準(zhǔn)備時間不足，截止2017年2月，大壩左右岸實際開挖高程為650 m，平均月開挖下降高程為16 m/月，很難在計劃的2017年5月底實現(xiàn)開挖至河床540 m高程的節(jié)點目標(biāo)，大壩開挖施工進(jìn)度計劃嚴(yán)重滯后。通過采用將大壩左右岸開挖棄渣料直接用于大壩上游圍堰填筑方案，極大地縮短了趾板開挖棄渣料的運距，由原來的3 km減少至平均300 m，運輸?shù)缆分苯釉陂_挖范圍內(nèi)修建，寬度也由原來的7 m更改為12 m，從而加快了左右岸趾板邊坡的開挖速度。2017年4月20日～5月31日，在上游圍堰填筑期間，大壩左右岸趾板開挖完成高程為650～540 m，開挖下降高度達(dá)到110 m/月，月開挖工程量達(dá)到60萬m3/月，滿足了大壩開挖在2017年5月開挖至河床的施工進(jìn)度節(jié)點要求。

4.2 提高防洪標(biāo)準(zhǔn)方面

由于大壩開挖施工進(jìn)度的加快，將開挖棄渣料直接用于上游圍堰填筑，提高了圍堰填筑強度，使其在短期內(nèi)將圍堰填筑高度增加成為可能，因此，我們將圍堰防洪標(biāo)準(zhǔn)從原設(shè)計的20 a一遇提高至50 a一遇，大大增加了2017年汛期工程度汛的安全保障，可以在50 a一遇標(biāo)準(zhǔn)全年圍堰的保護(hù)下進(jìn)行基坑開挖、趾板澆筑、大壩填筑等施工工作，也降低了下游沿河村莊和下游南俄2水電站由于超標(biāo)洪水可能導(dǎo)致圍堰潰壩的安全風(fēng)險。

4.3 節(jié)約施工成本方面

在節(jié)約施工成本方面，項目部綜合考慮了大壩趾板邊坡開挖棄渣運輸距離減小、圍堰填筑料運輸距離減小、面板堆石壩上游蓋重料填筑運輸距離減少等三個方面的因素，預(yù)估節(jié)約施工成本約5 000萬元人民幣。

5 結(jié) 語

針對面板堆石壩的特性，該工程綜合考慮了大壩邊坡開挖棄渣的處置、棄渣場的布置、上游圍堰防洪標(biāo)準(zhǔn)、上游蓋重填筑重復(fù)利用圍堰渣料等四個方面的關(guān)系，前期將大壩左右岸趾板邊坡開挖棄渣直接用于上游圍堰填筑，后期將上游圍堰拆除棄渣直接用于上游蓋重填筑，減少了棄渣運距，提高了大壩邊坡的開挖強度及上游圍堰防洪度汛標(biāo)準(zhǔn)，在防洪度汛安全、施工進(jìn)度要求及經(jīng)濟方面均取得了較好的實施效果，保證了南俄3工程面板堆石壩施工進(jìn)度和2017年防洪度汛安全，也為今后的面板堆石壩施工提供了土石平衡策劃方面的實踐經(jīng)驗。

[1] DL/T 5397—2007，水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范[S].

[2] DL/T 5397—2007，混凝土面板堆石壩設(shè)計規(guī)范[S].

[3] DL/T 5128—2009，混凝土面板堆石壩施工規(guī)范[S].

TV7;TV52

B

1001-2184(2017)05-0068-03

2017-08-20

李 銳(1977-)，男，四川鹽邊人，項目經(jīng)理，高級工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯李燕輝)