白鶴灘水電站高陡邊坡開挖快速出渣方案

(中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004)

1 概 述

白鶴灘水電站壩址右岸邊坡谷肩由上游(高程950m)至下游(高程1215m)逐漸增高，高程1030m以上坡度較緩，平均坡度約30～40°，局部達45°；高程1030m以下為陡崖，平均坡度約76°，局部達85°；整體坡度約56°。大寨溝是壩區(qū)規(guī)模最大的沖溝，大壩右岸被大寨溝、2號沖溝(F17斷層)、神樹溝(F3斷層)三條沖溝切割后，分為4個相對獨立的邊坡。白鶴灘水電站壩址右岸邊坡原始地貌見下頁圖1。

右岸邊坡開挖高程范圍1215～600m，高差615m，壩頂高程834m以上邊坡出渣量 920萬m3；右岸壩肩高程834～600m出渣量 510萬m3，出渣量總計1430萬m3。

圖1 白鶴灘水電站壩址右岸邊坡原始地貌

白鶴灘水電站壩址右岸邊坡開挖的渣料除用于大寨溝泥石流治理，及下紅巖堆積體壓坡堆渣和大寨溝780m高程集中平臺填筑外，其他渣料均為棄渣，棄渣均堆放于上游海子溝棄渣場。右岸壩頂1040m高程以上邊坡開挖渣料主要用于下紅巖堆積體堆渣壓坡填筑；右岸壩頂1020～834m高程邊坡開挖渣料主要運往上游海子溝棄渣場；進水口馬脖子區(qū)780m高程以上邊坡開挖渣料主要用于填筑形成大寨溝780m高程臨時集渣平臺，多余渣料運至棄渣場；右岸壩頂高程834～600m邊坡開挖渣料運往上游海子溝棄渣場。

2 工程特點和難點

?邊坡高且陡、交通洞形成時間滯后，出渣難度加大。右岸壩頂高程 1070m以下為陡壁地形，尤其是 980m 高程以下邊坡更陡，在邊坡開挖之前不能提前形成明線施工道路。右邊坡規(guī)劃有203號交通洞(終點：高纜平臺高程980m)、204號交通洞(終點：低纜平臺高程920m)、205 號右岸壩頂(終點：壩頂高程834m)、206號交通洞(終點：高程843m)及2號交通洞，開挖渣料可經過以上交通洞和2號公路運輸至上游海子溝渣場。由于受2號交通洞形成時間滯后影響，以上交通洞形成時間晚，不能作為右岸邊坡開挖的出渣道路，出渣難度加大。

?圍堰截流時間推遲，開挖渣料不能下江，需采取控制措施防止石渣下江。該工程原設計方案采用全年擋水圍堰，為滿足右壩肩開挖施工進度要求，為右壩肩開挖石渣下基坑創(chuàng)造施工條件，右壩肩開挖區(qū)的石渣采用挖掘機集渣后再采用推土機將渣料推至基坑，基坑底部采用挖掘機裝自卸汽車出渣運往上游海子溝渣場。由于圍堰截流時間推遲，右壩肩開挖在河道沒有實施截流前施工，開挖渣料不能下江，需采取防止石渣下江的控制措施。

?邊坡陡峭、施工區(qū)范圍相對孤立，出渣道路布置困難。由于右岸邊坡高且陡，邊坡被上游沖溝和下游斷層隔離為獨立的開挖施工區(qū)，出渣道路布置非常困難，無法形成高線、中線和低線出渣道路。

3 快速出渣方案

3.1 場內出渣道路規(guī)劃

場內已有公路主要有上游臨時交通橋、2號公路上游段(YG2～YG3段)、2號公路下游段(YG4～YG7段)、4號公路YD5～YD4段、4號公路YD4～YD1段、402號交通洞(4號至402-1號交通洞洞口段)、402-1號交通洞、大寨溝簡易道路等。待修建的場內出渣道路有202號公路、203號交通洞、204號交通洞、205號交通洞、206號交通洞。場內出渣道路特性值見表1。

表1 場內出渣道路特性值

3.2 快速出渣方案

白鶴灘水電站右岸邊坡開挖快速出渣方案從開挖分區(qū)及渣料分流出渣方式、出渣道路布置體系、防止石渣下江措施和出渣設備配置等4個方面進行研究。

3.2.1 分區(qū)作業(yè)、集渣翻渣和渣料分流方案

根據開挖區(qū)工程量分布和集渣平臺布置條件，研究采用分區(qū)作業(yè)、集渣翻渣和渣料分流的快速出渣方案，將整個施工區(qū)分為三部分：上游進水口開挖區(qū)利用大寨溝780m集渣平臺集渣實施翻渣作業(yè)(高峰強度24萬m3/月)、下游水墊塘開挖區(qū)利用F17溝底集渣平臺集渣實施翻渣作業(yè)(高峰強度14萬m3/月)，而中部壩頂邊坡開挖區(qū)在工作面直接出渣和轉運渣料相結合的方式運輸渣料(高峰強度39萬m3/月)，渣料分流，減輕單條施工道路的出渣強度。

3.2.2 出渣道路布置

根據國內外工程成功案例并結合本工程的特點，自然坡比大于60°時采用修建隧洞作為出渣道路，簡稱暗線；自然坡比在60～45°之間采用修建隧洞作為出渣道路或利用邊坡開挖工作面修建出渣道路，簡稱斜坡道；自然坡比小于45°時沿岸坡修建施工道路作為出渣道路，簡稱明線。

右岸邊坡上、下游方向分別為大寨溝大型沖溝和F17大斷層，形成獨立的高陡岸坡區(qū)域。根據現(xiàn)場地形上緩下陡的特點，按不同的高程段規(guī)劃出渣道路，采用明線、洞線、斜坡道綜合出渣運輸方案，解決陡峭邊坡開挖出渣道路難題。

?根據右岸 1020m 高程以上邊坡上游坡緩、下游坡陡的地形特點，自上游向下游布置多層明線施工道路進入開挖區(qū)，主要明線施工道路有202號公路、大寨溝1號道路、大寨溝2號道路，解決高程1020m以上邊坡開挖設備進場及出渣問題。右岸邊坡多層明線施工道路布置見圖2。

圖2 右岸邊坡多層明線施工道路布置

?從大寨溝溝口擋渣壩上游斜坡道布置道路進入開挖區(qū)工作面，并沿上游緩坡向下游抬高延伸，至壩頂高程1020m以上陡坡處。利用進水口上游大寨溝溝口邊坡開挖區(qū)作為出渣道路，在每級邊坡開挖后通過快速翻渣形成臨時出渣道路，通過科學組織施工，把出渣道路布置對開挖鉆爆的影響降到最低，解決高程 1020～920m開挖出渣道路問題。在大寨溝上游沿紅巖坡自上而下布置3條出渣道路，解決高程1020～980m出渣問題；該道路再向進水口方向降坡至高程950m，解決高程 980～950m出渣問題；利用上游邊坡開挖區(qū)，在溝口擋渣壩下游形成高程950m出渣通道，解決高程 980～950m開挖出渣問題；新增高程935m輔助交通洞，解決高程 950～935m出渣問題；利用大寨溝邊坡開挖區(qū)形成出渣道路，向進水口方向降坡至高程920m，解決高程 935～920m出渣問題。

集體備課是教師個人空間建設專業(yè)性的體現(xiàn)，它能夠將教師與日常生活進行聯(lián)系，對傳統(tǒng)的備課模式進行創(chuàng)新，使備課的主體呈現(xiàn)多元化。不僅僅局限于本校教師，將備課的范圍進行了擴大，集合了更多的力量，使備課質量得到顯著提高。在進行功能的設計時，可以采用再現(xiàn)編輯模式，使教師都能夠參與教案的修改與制定。教師在進行教學中要結合本班情況對教案進行有針對性的設計。這些操作都在網絡上進行，并將最終的教研結果保留在平臺上，最終制成數據庫，從而提高教學資源的利用率，促進教學資源更好地為實際教學系統(tǒng)服務。

?在2號公路交通洞內新增高程894m交通洞、高程879m交通洞 、高程864m交通洞，進入邊坡陡崖地形開挖區(qū)，同時使每層邊坡(高程907～894m、高程894～879m、高程879～864m)開挖工作面都有出渣道路，與2號公路形成開挖面至渣場的施工道路，解決高程 920～864m出渣問題。新增輔助交通洞特性見表2。

表2 新增輔助交通洞特性

?對C6擋渣平臺進行開挖降坡，形成斜坡道，利用 C6集渣平臺提前開挖形成明線出渣道路，解決高程 864～834m各級梯段開挖出渣問題。

?結合右岸壩頂以上邊坡開挖形成的C6攔渣平臺進行擴寬改建，形成 C6 道路，將坡度降至10%左右形成出渣道路。利用 402-1號交通洞和新增的高程780m輔助交通洞作為出渣通道，C6 道路始于402-1號交通洞高程780m，終于壩肩高程834m，C6道路用于壩肩高程834～774m開挖出渣。

?利用 402號交通洞洞口高程734m，隨著邊坡開挖面向上形成至右壩肩高程774m的出渣道路，隨著邊坡開挖面向下形成至右壩肩高程699m的出渣道路。解決高程774～699m 各級梯段開挖出渣問題。

?對于高程 699m 以下邊坡開挖實施翻渣，在沿江低線提前形成較寬的攔渣和集渣平臺，形成出渣道路，及時對沿江集渣平臺進行出渣清理，避免堆渣過多后石渣下江。修建壩肩高程634～600m開挖施工道路，在工作面直接采用挖掘機裝自卸汽車運往上游海子溝渣場。

3.2.3 開挖期間防止石渣下江的控制措施

?盡量采用明線道路進入工作面，開挖渣料在工作面直接挖裝，避免翻渣作業(yè)，防止?jié)L石下江。

?利用開挖形成的 C6 平臺、F17 斷層沖溝底部及低線 610m 集渣平臺，在平臺外側堆碼鋼筋石籠擋渣墻，對邊坡開挖時產生的溜渣進行攔截。

?配置足夠的挖、裝、運輸設備，實施集渣平臺常態(tài)化出渣，及時對集渣平臺進行出渣清理。

以上措施的實施可在右岸邊坡下部形成了一道封閉的攔渣和集渣系統(tǒng)，有效地控制了石渣下江，解決右岸高陡邊坡防止石渣下江的難題。

3.2.4 出渣設備配置

a.出渣設備選型

選用的設備與施工方案和工藝流程相適應，設備生產能力滿足施工進度、質量、安全和環(huán)保的要求；選用的設備滿足道路、橋梁、隧洞、作業(yè)面等環(huán)境要求；挖裝設備、運輸設備、平整設備的生產能力及性能參數要相匹配，機械設備的數量需滿足生產強度的需求；挖運配套設備方案進行技術經濟比較，選擇經濟效益好的方案，設備品牌及型號不宜過多，便于設備維修保養(yǎng)和管理；根據施工強度和具體施工條件，計算各種配套機械的生產效率和需求數量，并考慮各工序之間和各工作面之間的綜合平衡。

b.出渣設備配置

依據施工道路和交通洞的運輸條件，出渣車輛選型主要以32t、25t、20t自卸車為主；在挖裝設備的配置上，選擇與運輸設備配套的大中型挖裝設備(斗容 4.3～2m3)為主；推、集渣設備選擇大功率推土機，以CATD9R推土機、CATD8T推土機和TY320推土機為主。

右岸邊坡開挖高峰月最大開挖強度 77萬m3，通過計算分析，在充分考慮設備生產效率、完好率、利用率及施工過程中不可預見因數考慮一定的富余系數，總投入挖掘機 38 臺(總斗容 72m3)、自卸汽車 172 輛、大功率推土機 9臺。

4 工程實施情況

按照白鶴灘工程建設籌備組要求，對右岸壩頂邊坡開挖進度進行調整,調整后縮短施工工期11個月。經過該工程開挖快速出渣技術研究和實施，右岸邊坡開挖實現(xiàn)了調整后的工期目標。

右岸壩頂以上邊坡調整后的開挖進度為右岸壩頂 834m高程以上邊坡開挖自 2013 年3月中旬開始施工，至 2014 年 8月底完成，完成工程量 920萬m3，高峰月最大開挖出渣強度 77萬m3。

原定圍堰截流時間為2014年5月上旬，分流擋渣堤完工時間為2014年6月20日。實際圍堰截流時間為2015年11月中旬，分流擋渣堤完工時間為2015年12月下旬。截流時間推遲1年6個。

右岸壩肩邊坡調整后的開挖進度為壩肩邊坡(高程834～600m)于2014年9月底開始開挖，2015 年6月底完成右岸壩肩高程 654m以上邊坡開挖施工，2015 年7月—10月壩肩邊坡開挖暫停施工，待11月份完成截流后再進行高程 654m 以下開挖，至 2015 年 12 月底完成開挖，完成工程量 510萬m3，高峰月最大開挖出渣強度 60萬m3。右岸邊坡高程600m以上完工形象見圖3。

圖3 右岸邊坡高程600m以上完工形象

5 結 語

通過對白鶴灘工程右岸邊坡開挖快速出渣方案的優(yōu)化和實施，形成了水電站高陡邊坡高效安全快速出渣技術，實現(xiàn)了縮短工期11個月的控制性進度目標，為電站如期發(fā)電提供了工期保障，創(chuàng)造了良好的經濟效益和社會效益。對其他類似工程邊坡開挖快速出渣具有借鑒意義。