某抽水蓄能電站施工總布置方案研究

王佳奎，韓 闖

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130021）

1 水工樞紐布置情況

樞紐工程主要由上水庫(kù)及瀝青混凝土面板堆石壩、輸水發(fā)電系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、下水庫(kù)及碾壓混凝土重力壩等組成。

上水庫(kù)集雨面積0.586 km2，正常蓄水位965.00 m，死水位935.00 m，正常蓄水位以下庫(kù)容753萬m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容700萬m3。上水庫(kù)主要建筑物有擋水壩、全庫(kù)盆瀝青混凝土防護(hù)面板、環(huán)庫(kù)公路等。

下水庫(kù)壩址以上集水面積139 km2，其中溫峪水庫(kù)（上游16km處）以上為77.5 km2，以下為61.5 km2。正常蓄水位494.50 m，死水位460.00 m，正常蓄水位以下庫(kù)容1 047萬m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容867萬m3。下水庫(kù)主要建筑物有擋水壩、壩身泄洪建筑物等組成。

輸水系統(tǒng)采用兩洞四機(jī)布置，分為引水系統(tǒng)和尾水系統(tǒng)兩部分，輸水線路總長(zhǎng)約3 520 m，距高比為7。

廠房系統(tǒng)主要包含：主廠房、主變洞、尾閘室、母線洞、主變運(yùn)輸洞、低壓電纜洞、出線平洞及出線豎井、排風(fēng)平洞及排風(fēng)豎井、交通洞、通風(fēng)洞、排水廊道和地面GIS開關(guān)站等建筑物。

2 施工布置方案研究

2.1 施工總布置方案擬定

該工程上、下水庫(kù)直線相距約3.5 km，壩頂高程差473 m，上、下水庫(kù)之間山體地形陡峻，沖溝發(fā)育，地形條件復(fù)雜，可利用布置施工臨建設(shè)施及渣場(chǎng)的場(chǎng)地有限，基本利用上、下水庫(kù)聯(lián)系路、前期洞室施工臨時(shí)進(jìn)場(chǎng)公路、去調(diào)壓井公路沿線緩坡地帶布置，不具備大的分區(qū)比選條件。根據(jù)輸水發(fā)電系統(tǒng)地質(zhì)條件及利用率分析，洞室開挖安山巖可利用量為82.96萬m3，砂巖可利用量為23.83萬m3，單一巖性洞室開挖料源從數(shù)量上均不能滿足混凝土骨料要求，需要加工兩種巖性骨料，所以本階段施工總布置對(duì)砂石加工系統(tǒng)布置方案進(jìn)行了集中布置和分設(shè)布置比較。

方案一：砂石加工系統(tǒng)集中布置方案。

本方案擬在下水庫(kù)設(shè)置一處砂石加工系統(tǒng)，供應(yīng)整個(gè)工程混凝土骨料，上水庫(kù)施工區(qū)單獨(dú)布置墊層料加工系統(tǒng)。

1）砂石加工系統(tǒng)。該工程混凝土（含噴混凝土）總量約為81.82萬m3，所需骨料全部由本系統(tǒng)生產(chǎn)。根據(jù)計(jì)算，共需生產(chǎn)骨料191.32萬t，系統(tǒng)高峰加工強(qiáng)度為408 t/h，屬中型規(guī)模。此外，根據(jù)總進(jìn)度安排，下水庫(kù)施工區(qū)有冬季施工備料要求，成品料堆容量采用第三年12月至第四年1月，兩個(gè)月骨料堆存量，除可滿足混凝土冬季施工外，也能滿足其它季節(jié)混凝土澆筑對(duì)骨料的需求。

砂石料加工系統(tǒng)占地面積較大，而下水庫(kù)區(qū)地形條件較差。經(jīng)對(duì)下水庫(kù)區(qū)地形分析后，將砂石料加工系統(tǒng)布置在沿永久1號(hào)公路及2號(hào)棄渣場(chǎng)附近，該處地勢(shì)相對(duì)平緩。系統(tǒng)布置時(shí)充分利用該處地形高差，在不同高程處設(shè)置生產(chǎn)平臺(tái)，以減少砂石加工系統(tǒng)內(nèi)帶式輸送機(jī)上揚(yáng)高度和減少場(chǎng)地平整工程量。

系統(tǒng)采用粗、中、細(xì)三段破碎，細(xì)碎和制砂閉路循環(huán)的加工工藝可調(diào)節(jié)骨料級(jí)配，使成品骨料棄料量最少。成品骨料堆滿足冬季施工高峰期兩個(gè)月骨料用量，其中砂料堆分常規(guī)混凝土砂堆和碾壓混凝土砂堆。

砂石加工系統(tǒng)的石料采用輸水系統(tǒng)地下洞室開挖料，巖性以中平段為界，中平以上為石英砂巖，中平段及以下為安山巖，系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)應(yīng)避免不同巖性原料混合加工。

2）墊層料加工系統(tǒng)。墊層料加工系統(tǒng)布置在上水庫(kù)庫(kù)盆附近，共需加工墊層料53.47萬t。原料來自上水庫(kù)下游的程家山料場(chǎng)，巖性為石英砂巖。經(jīng)計(jì)算，墊層料加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)處理能力為156 t/h，系統(tǒng)規(guī)模屬中型。成品料堆容量采用5 d高峰期墊層需要量。

系統(tǒng)設(shè)2段破碎、1段篩分，工程開挖石渣料由自卸汽車運(yùn)至受料倉(cāng)，經(jīng)兩級(jí)破碎后由皮帶機(jī)送至調(diào)節(jié)料堆。調(diào)節(jié)料堆產(chǎn)品經(jīng)皮帶機(jī)送入篩分樓，篩分樓設(shè)80 mm孔徑篩網(wǎng)，小于80 mm粒徑砂石料直接由皮帶送至成品料堆，大于80 mm粒徑砂石料由皮帶返回第二段破碎車間循環(huán)破碎。成品墊層料由3 m3裝載機(jī)裝20 t自卸汽車運(yùn)至用料地點(diǎn)。

方案二：砂石加工系統(tǒng)分設(shè)布置方案。

本方案擬在上、下水庫(kù)分別各設(shè)置一套砂石加工系統(tǒng)。下水庫(kù)砂石加工系統(tǒng)主要供應(yīng)部位為：輸水系統(tǒng)中平段及以下輸水隧洞混凝土，廠房混凝土，下水庫(kù)進(jìn)/出水口混凝土，交通洞、通風(fēng)洞混凝土，下水庫(kù)大壩混凝土，3號(hào)施工支洞～8號(hào)施工支洞混凝土及下水庫(kù)導(dǎo)流洞混凝土等。上水庫(kù)砂石加工系統(tǒng)主要供應(yīng)部位為：上水庫(kù)大壩墊層料，輸水系統(tǒng)中平段（不包括）以上輸水隧洞混凝土，上水庫(kù)進(jìn)/出水口混凝土，上水庫(kù)結(jié)構(gòu)混凝土，1號(hào)施工支洞～2號(hào)施工支洞混凝土及上水庫(kù)導(dǎo)流用混凝土等。

1）下水庫(kù)砂石加工系統(tǒng)。下水庫(kù)砂石加工系統(tǒng)主要供應(yīng)部位為：輸水系統(tǒng)中平段及以下輸水隧洞混凝土，廠房混凝土，下水庫(kù)進(jìn)/出水口混凝土，交通洞、通風(fēng)洞混凝土，下水庫(kù)大壩混凝土，3號(hào)～8號(hào)施工支洞混凝土及下水庫(kù)導(dǎo)流用混凝土等。

下水庫(kù)施工區(qū)共澆筑混凝土59.49萬m3，骨料生產(chǎn)總量140.01萬t，系統(tǒng)高峰供應(yīng)強(qiáng)度為330 t/h，屬中型規(guī)模。根據(jù)總進(jìn)度，下水庫(kù)施工區(qū)有冬季施工備料的要求，成品料堆容量應(yīng)滿足第三年12月至第四年1月兩個(gè)月骨料堆存量，可滿足施工期各年骨料供應(yīng)強(qiáng)度要求。

系統(tǒng)采用粗、中、細(xì)三段破碎，細(xì)碎車間設(shè)置副篩分車間和閉路循環(huán)工藝，以加強(qiáng)系統(tǒng)的細(xì)料和砂料的生產(chǎn)能力。成品料堆除可滿足混凝土冬季施工外，也能滿足其它季節(jié)混凝土澆筑對(duì)骨料的需求，其中砂料堆分常規(guī)混凝土砂堆和碾壓混凝土砂堆。

砂石加工系統(tǒng)的石料采用輸水系統(tǒng)地下洞室中平段及以下開挖料，巖性為安山巖。

2）上水庫(kù)砂石加工系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要供應(yīng)：上水庫(kù)大壩墊層料施工，輸水系統(tǒng)中平段（不包括）以上輸水隧洞混凝土，上水庫(kù)進(jìn)/出水口混凝土，上水庫(kù)結(jié)構(gòu)混凝土，1號(hào)～2號(hào)施工支洞混凝土及上水庫(kù)導(dǎo)流用混凝土澆筑等。

上水庫(kù)混凝土澆筑量22.33萬m3，骨料需要量為51.31萬t，墊層料53.47萬t，本系統(tǒng)合計(jì)生產(chǎn)砂石料及墊層料104.78萬t。

根據(jù)總進(jìn)度安排，系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)模由墊層料的填筑強(qiáng)度控制，為156.3 t/h，屬中型規(guī)模系統(tǒng)。成品料堆容量采用5 d高峰期混凝土成品骨料堆存量，滿足要求。

系統(tǒng)采用粗、中、細(xì)三段破碎，細(xì)碎車間設(shè)置副篩分車間和閉路循環(huán)工藝，以加強(qiáng)系統(tǒng)的細(xì)料和砂料的生產(chǎn)能力。成品骨料堆滿足墊層料施工高峰期5 d用量。

砂石加工系統(tǒng)的石料采用輸水系統(tǒng)地下洞室中平以上開挖料，巖性石英砂巖。

兩個(gè)方案經(jīng)濟(jì)比較見表1。

表1 兩個(gè)方案經(jīng)濟(jì)比較表

2.2 施工總布置比選

從經(jīng)濟(jì)方面比較，方案二比方案一建設(shè)征地總面積增加3.863 hm2（其中林地多3.44 hm2，耕地多0.421 hm2）；該工程輸水系統(tǒng)中平段以上（不包括中平段）及上水庫(kù)混凝土量22.33萬m3，需要骨料51.31萬t，成品骨料運(yùn)距方案二比方案一平均短5 km左右，砂巖毛料運(yùn)距方案二比方案一短2.5 km左右。從經(jīng)濟(jì)方面看，方案一比方案二節(jié)省投資455.15萬元。

從系統(tǒng)運(yùn)行方面比較：方案一為骨料加工系統(tǒng)集中布置在下水庫(kù)區(qū)，運(yùn)行期內(nèi)要先生產(chǎn)安山巖骨料（有堿活性），后期生產(chǎn)砂巖骨料，兩種巖性差異較大，設(shè)備可能需要二次調(diào)試，兩種巖性原料在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)混合加工，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行管理不利，對(duì)設(shè)備不利，對(duì)混凝土質(zhì)量控制尤為不利。同時(shí)兩種巖性骨料拌和的混凝土使用部位界面不清晰，會(huì)增加運(yùn)行管理難度；方案二為上、下水庫(kù)分別設(shè)置骨料加工系統(tǒng)，墊層料加工系統(tǒng)和上庫(kù)骨料加工系統(tǒng)集中布置，上水庫(kù)骨料加工系統(tǒng)生產(chǎn)砂巖骨料，下水庫(kù)骨料加工系統(tǒng)生產(chǎn)安山巖骨料，兩種巖性骨料拌和的混凝土使用部位界面清晰（以輸水系統(tǒng)中平段為界），系統(tǒng)運(yùn)行可靠度高，運(yùn)行管理方便。

3 結(jié)語

通過上述比較，雖然方案二比方案一投資多455.15萬元，但從系統(tǒng)運(yùn)行方面看，方案二系統(tǒng)運(yùn)行可靠度更高，兩種巖性骨料拌和的混凝土使用部位界面清晰，運(yùn)行管理更方便，故推薦方案二，即在上、下水庫(kù)分別設(shè)置一套砂石加工系統(tǒng)，上水庫(kù)砂石料加工系統(tǒng)兼加工墊層料的布置方案。