抽水蓄能電站風(fēng)化土心墻堆石壩土石方調(diào)配問題探究

趙偉國

(中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410000)

1 引言

抽水蓄能電站由上、下水庫及輸水系統(tǒng)組成。風(fēng)化土心墻堆石壩是抽水蓄能電站的一個(gè)重要組成，進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。相對于其他大壩類型，土石壩的最大的特點(diǎn)之一就在于能夠根據(jù)壩址附近自然材料的特性因地制宜地加以利用，靈活地對填料進(jìn)行分區(qū)。但是在壩體填筑施工過程中，經(jīng)常會發(fā)生沒規(guī)劃好土石方平衡而出現(xiàn)可用于填筑的開挖料直接利用比例偏低，增加了土石料中轉(zhuǎn)和料場的開采量，導(dǎo)致工程成本增加的情況。如何有效利用工程開挖有用料，減少專用料場的設(shè)置，節(jié)省工程投資，縮短工期，加快壩體填筑成為了人們關(guān)心的問題。下面就從此方面進(jìn)行討論分析。

2 目前土石方調(diào)配中存在的問題

在以往的工程實(shí)踐中，不夠重視挖、棄渣規(guī)劃以及工程建設(shè)的土石方平衡問題，主要存在以下幾方面的問題：

(1)土石方不合理使用問題。由于挖填進(jìn)度等因素限制，使得用于填筑的開挖料(直接上壩料)比例偏低，增加料場料的開采數(shù)量，從而增大施工費(fèi)用。

(2)施工干擾問題。這種干擾通常反映在施工道路、施工場地及重大施工設(shè)備(如拌合樓)利用方面，由此帶來的糾紛常引起窩工損失。

(3)由于棄渣規(guī)劃考慮欠妥，開挖料有時(shí)被棄在可用料料場之上。使得有用料被覆蓋，輕則帶來二次搬運(yùn)問題，增加料物開采難度與成本，重則要更改設(shè)計(jì)，另辟料場進(jìn)行開采。

(4)沒有合理利用場地，造成渣場征地面積或移民數(shù)量增大，大大增加工程投資。

土石方調(diào)配是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，許多因素都會影響到整個(gè)調(diào)配過程，從而導(dǎo)致調(diào)配規(guī)劃方案設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。本文針對抽水蓄能電站工程土石方調(diào)配規(guī)劃目前所存在的主要問題，通過對某抽水蓄能電站土石方調(diào)配分析，優(yōu)化土石方調(diào)配規(guī)劃。

3 工程概況

某抽水蓄能電站上水庫位于鹽田區(qū)北面的小三洲盆地內(nèi)，主要建筑物包含4座副風(fēng)化土心墻石渣壩。

壩體填筑料主要有：高塑性黏土、風(fēng)化土心墻料、反濾料、過渡料、墊層料、上下游堆石料、全風(fēng)化料、壩前干砌塊石、開挖多余料等填筑料。

根據(jù)合同文件相關(guān)要求，大壩防滲心墻的風(fēng)化土料來源庫盆內(nèi)土料場。墊層料和反濾料料源由砂石骨料系統(tǒng)承包人供給。主次堆石及干砌塊石等填筑料源來自于本標(biāo)段各部位(包括壩基、導(dǎo)流洞等)開挖的合格石料及其他標(biāo)段提供至石料轉(zhuǎn)運(yùn)場的10萬立方米塊石料。全風(fēng)化料采用本標(biāo)的開挖料作為其填筑料源。

4 土石方平衡規(guī)劃原則及說明

(1)根據(jù)合同文件中規(guī)定的填筑料來源、填筑料技術(shù)要求，結(jié)合現(xiàn)場料源開采區(qū)與填筑區(qū)的實(shí)際情況，進(jìn)行土石方平衡計(jì)算。

(2)土石方平衡綜合考慮各部位的開挖或填筑的時(shí)間、強(qiáng)度、方式及方法等因素，確保土石方的合理流向，最大限度地利用開挖料直接上壩填筑，努力提高石料的可利用率，盡量減少填筑料二次倒運(yùn)和土料場的開采量。

(3)各種渣料的棄放或中轉(zhuǎn)盡量遵循就近料場堆存中轉(zhuǎn)的原則。

5 主要工程量

5.1 開挖工程量

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，除料場外工程土石方開挖工程量共計(jì)379 720 m3，各壩開挖情況詳見表1。

表1 土石方開挖工程量表(自然方)

注：表中土料場土方開挖儲量引用招標(biāo)圖紙《天然建筑材料Ⅱ16土料場綜合圖》(DZ14C.4-3-02)中的儲量計(jì)算結(jié)果。

5.2 填筑工程量

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，工程填筑石方量(含上游堆石、下游堆石、過渡料、砌石)為： 172 208 m3；匯總后的摻合料方量為：52 825 m3；匯總后的填筑土方量(含全強(qiáng)風(fēng)化料、風(fēng)化土心墻)為：128 618 m3。填筑工程量詳見表2。

表2 土石方填筑工程量表(壓實(shí)方)

6 土石方平衡計(jì)算及分析

6.1 轉(zhuǎn)換系數(shù)

根據(jù)合同文件及填筑技術(shù)要求所提供的設(shè)計(jì)指標(biāo)，參考地質(zhì)資料提供的巖石天然干容重和有關(guān)定額規(guī)定以及類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，土石方平衡時(shí)各種填筑(砌筑)材料的壓實(shí)方(砌筑方)換算成自然方(或骨料的堆存方量)的松實(shí)換算系數(shù)具體見表3所示。

表3 土石方填筑松實(shí)換算系數(shù)表

6.2 土石方平衡情況

所有表土均棄至上下庫連接公路K6+000附近。

(1)主壩。主壩石方開挖主要棄于壩后回填管理用地1，部分有用石料轉(zhuǎn)存于石塊轉(zhuǎn)運(yùn)場，用于1#副壩填筑。

(2)1#副壩。石方開挖、土方開挖棄于壩后回填管理用地2。部分堆石填筑來源于4#副壩石方開挖，其余堆石、過渡料、砌石來源于石料轉(zhuǎn)運(yùn)場，反濾料、墊層來源于砂石加工系統(tǒng)經(jīng)摻配后使用；全強(qiáng)風(fēng)化土及風(fēng)化土心墻填筑部分來源于4#副壩開挖土料，其余土來源于土料場L區(qū)。

(3)2#副壩。石方開挖、土方開挖均棄于壩后回填管理用地2。堆石、過渡料、砌石來源于石塊轉(zhuǎn)運(yùn)場，反濾料、墊層來源于砂石加工系統(tǒng)經(jīng)摻配后使用；風(fēng)化土心墻填筑來源于土料場L區(qū)。

(4)3#副壩。石方開挖、土方開挖棄于壩后回填管理用地1。堆石、過渡料、砌石來源于石塊轉(zhuǎn)運(yùn)場，反濾料、墊層來源于砂石加工系統(tǒng)經(jīng)摻配后使用；全強(qiáng)風(fēng)化土、風(fēng)化土心墻填筑來源于土料場L區(qū)。

(5)4#副壩。石方開挖盡量用于1#副壩填筑；土方開挖部分用于1#副壩填筑，其余棄于壩后回填管理用地1。

(6)5#副壩。土方開挖棄于壩后回填管理用地1。堆石、過渡料、砌石來源于石塊轉(zhuǎn)運(yùn)場，反濾料、墊層來源于砂石加工系統(tǒng)經(jīng)摻配后使用；高塑性土來外購，風(fēng)化土心墻填筑來源于土料場L區(qū)。

7 小結(jié)

經(jīng)平衡規(guī)劃，本標(biāo)從碎石生產(chǎn)系統(tǒng)外調(diào)碎石料(不含混凝土骨料)105 455 m3(堆方)，從其他標(biāo)調(diào)塊石料65 359 m3(自然方)即100 000 m3(松方)。本標(biāo)利用塊石43 998 m3(自然方)。直接利用開挖土料38 200 m3，從L區(qū)料場開挖土方44 750 m3，外購高塑性黏土800 m3(自然方)。

通過土石方平衡計(jì)算，綜合考慮各部位的開挖或填筑的時(shí)間、強(qiáng)度、方式及方法等因素，確保土石方的合理流向，最大限度地利用開挖料直接上壩填筑或進(jìn)行其他部位的回填，努力提高石料的可利用率，盡量減少填筑料二次倒運(yùn)和土料場的開采量，以降低施工成本。

8 結(jié)論及展望

國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，促進(jìn)了抽水蓄能電站的大發(fā)展。隨著抽水蓄能電站的發(fā)展，風(fēng)化土心墻堆石壩施工技術(shù)管理要求也越來越高，施工成本控制、進(jìn)度控制、質(zhì)量管控對整個(gè)風(fēng)化土心墻堆石壩施工管理至關(guān)重要。

本文通過從抽水蓄能電站風(fēng)化土心墻堆石壩施工技術(shù)管理研究入手，通過合理土石方平衡規(guī)劃，為抽水蓄能電站風(fēng)化土心墻堆石壩施工階段工程管理制定出較為先進(jìn)的管理方案，從根本上控制施工進(jìn)度及成本。

然而風(fēng)化土心墻堆石壩施工技術(shù)的研究是一項(xiàng)浩大的系統(tǒng)工程，本文所作的工作僅僅是對風(fēng)化土心墻堆石壩施工技術(shù)管理的應(yīng)用和總結(jié)。還需深入對這一課題進(jìn)行研究，力求對抽水蓄能電站風(fēng)化土心墻堆石壩施工技術(shù)管理這一課題有一個(gè)更深入更全面的認(rèn)識。