劉經(jīng)彪

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司,四川成都610081)

1 工程概況

雙江口水電站是大渡河流域水電規(guī)劃“3庫(kù)22級(jí)”開發(fā)方案的第5級(jí),位于四川省阿壩州馬爾康縣、金川縣境內(nèi)大渡河上源足木足河、綽斯甲河匯口以下約2 km河段。雙江口水電站為一等大(1)型工程。裝機(jī)容量200萬kW,多年平均年發(fā)電量約77.07億kW·h。樞紐工程由攔河大壩、泄洪建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。攔河壩為礫石土心墻堆石壩,壩頂高程2 510.00 m,河床部位心墻底高程2 200.00 m,基底設(shè)2 m厚混凝土基座,最大壩高312.00 m,壩頂寬16.00 m、長(zhǎng)639.0 m,上游壩坡坡比1∶2.0,下游壩坡坡比1∶1.9,下游壩坡設(shè)置“之”字形上壩公路。擋水大壩壩體分為防滲體、反濾層、過渡層和壩殼四大區(qū),大壩填筑總量約4 520萬m3。

大壩道路規(guī)劃主要邊界條件：上游壩殼料及過渡料來自上游河口料場(chǎng),下游壩殼料及過渡料來自下游飛水巖料場(chǎng),上下游反濾料均來自下游飛水巖溝的反濾料加工系統(tǒng),礫石土料由下游當(dāng)卡土料場(chǎng)開采、摻拌以后經(jīng)皮帶機(jī)輸送至大壩下游堆存場(chǎng)上壩。投標(biāo)施工組織設(shè)計(jì)中,大壩填筑工期72個(gè)月,平均填筑強(qiáng)度63萬m3/月,高峰強(qiáng)度約108萬m3/月。前期業(yè)主只修建了部分施工主干道,大壩填筑運(yùn)輸大部分需要自行規(guī)劃和修建。

2 道路規(guī)劃存在的主要問題

雙江口水電站大壩標(biāo)于2016年11月進(jìn)場(chǎng)開始施工。圍堰于2017年5月下旬填筑到頂,大壩基坑正在開挖,目前填筑運(yùn)輸?shù)缆芬?guī)劃已經(jīng)完成,正在陸續(xù)施工中。道路規(guī)劃是一個(gè)系統(tǒng)工程,施工階段制約和影響道路規(guī)劃的主要邊界條件和投標(biāo)文件相比發(fā)生了重大變化,主要體現(xiàn)在料場(chǎng)受移民征地、岷江柏木處置方式、石料場(chǎng)巖畫、高壓線路等影響,目前還不能啟動(dòng),總工期及填筑強(qiáng)度未能最終確定,但是大壩填筑道路數(shù)量多、工程量巨大、施工期長(zhǎng),前期工程中只修建了部分施工道路,其余填筑需要提前規(guī)劃并修建,道路規(guī)劃主要問題有:

(1)料場(chǎng)開采存在較大不確定性。根據(jù)投標(biāo)階段施工組織設(shè)計(jì),上游河口料場(chǎng)開采有用料自然方1 452萬m3,下游飛水巖料場(chǎng)開采自然方2 104萬m3,施工階段料場(chǎng)規(guī)劃出現(xiàn)了很大的不確定性,上游河口料場(chǎng)主要制約因素是該料場(chǎng)開采區(qū)存在國(guó)家一級(jí)文物唐卡巖畫,完全解決巖畫保護(hù)事宜需要2～3年。下游飛水巖料場(chǎng)制約因素是料場(chǎng)下方的移民征地、料場(chǎng)內(nèi)岷江柏木處置方式、高壓線路拆遷等,完全解決至少需要約1年時(shí)間,原本同時(shí)向大壩供料的兩個(gè)主料場(chǎng)不僅供料時(shí)間延后一年左右,而且在供料時(shí)間上河口石料場(chǎng)較飛水巖石料場(chǎng)晚1～2年,這會(huì)導(dǎo)致下游飛水巖料場(chǎng)有用料開采增加,料場(chǎng)開采范圍會(huì)發(fā)生變化；如果料場(chǎng)開采容量不發(fā)生變化,就存在前期飛水巖下游料場(chǎng)向大壩上游供料和后期河口料場(chǎng)向大壩下游供料,必將導(dǎo)致運(yùn)輸線路非常復(fù)雜,增加道路工程量。

(2)填筑強(qiáng)度視填筑開始時(shí)間而定。由于料場(chǎng)開采和填筑施工道路施工都受制于移民征地等影響,大壩填筑開始時(shí)間待定,但是根據(jù)設(shè)計(jì)導(dǎo)流規(guī)劃及蓄水計(jì)劃,三條導(dǎo)流洞下閘蓄水時(shí)間都是在枯水期11月,施工期間大壩防洪度汛標(biāo)準(zhǔn)是不變的,為了滿足防洪度汛及下閘蓄水的要求,因此不同的開始填筑時(shí)點(diǎn)填筑強(qiáng)度是不同的。另外,根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,政府要求當(dāng)?shù)厣鐣?huì)車輛參與填筑運(yùn)輸,當(dāng)?shù)剀囕v都是25噸自卸汽車,制約填筑強(qiáng)度。填筑高峰強(qiáng)度未能完全確定,對(duì)道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定及線路布置方案比選帶來了很大的困難。

(3)不利的地形及地質(zhì)條件。壩址處地形狹窄、兩岸陡峻,左岸邊坡自然坡度35°～53°；右岸邊坡自然坡度一般在45°～60°,右岸2 400 m高程以下基巖陡壁坡度達(dá)70°～75°,這對(duì)道路的線路布置制約較大。壩址區(qū)出露地層巖性主要為可爾因花崗巖雜巖體——燕山早期木足渡似斑狀黑云鉀長(zhǎng)花崗巖(2K5γ)和晚期可爾因二云二長(zhǎng)花崗巖(35ηγ)。壩區(qū)外巖體風(fēng)化卸荷較強(qiáng)烈,部分崩塌堆積于坡面之上,有較多的孤石及危巖體,這對(duì)道路的邊坡穩(wěn)定影響較大。河床覆蓋層一般厚 48～57 m,從下至上(由老至新)可分為 3 層,由下至上分別為漂卵礫石層、(砂)卵礫石層、漂卵礫石層,在3個(gè)大層里面夾有11個(gè)粉細(xì)砂的亞層,路基需要換填。

(4)填筑總高差大,分層道路控制高差小。大壩總填筑高差為312 m,為目前世界之最,但是河谷狹窄,圍堰以下壩高約110 m,壩體中部壩高110～240 m,壩軸線長(zhǎng)約230～500 m,可以利用壩前臨時(shí)“之”字路解決分層道路高差問題,在臨時(shí)坡比不超過10%的制約下,控制高差不超過50 m,因此道路分層較多,且都集中在左岸上下游,道路平面布置難度很大。

3 道路布置問題排序分析評(píng)估及規(guī)劃思路

3.1 道路布置問題排序分析評(píng)估

雙江口大壩填筑運(yùn)輸?shù)缆芬?guī)劃未定因素較多,需要解決的問題較多,作為世界最高的堆石壩,填筑道路數(shù)量多、工程量巨大、施工期長(zhǎng)。因此,不可能待所有邊界條件明確以后再規(guī)劃實(shí)施,必須針對(duì)以上提出的問題,提前做好動(dòng)態(tài)規(guī)劃。在眾多問題中,進(jìn)行分析評(píng)估,找出解決問題的優(yōu)先順序。對(duì)料場(chǎng)開采范圍、填筑強(qiáng)度、地質(zhì)及地形地貌、填筑高差控制等問題,重要性及可能的解決方式進(jìn)行了評(píng)估,問題排序分析評(píng)估見表1。

通過表1分析,在道路布置存在的問題中,針對(duì)解決的思路及辦法多寡對(duì)問題解決順序進(jìn)行了分析和排序,找出了解決問題的優(yōu)先順序。首先是道路高差控制,沒有調(diào)整的余地；其次是填筑強(qiáng)度必須滿足大壩防洪度汛及下閘蓄水要求；第三是結(jié)合地形地貌,合理選線；最后是料場(chǎng)道路布置。

3.2 道路布置思路的確定

在找出了解決問題的優(yōu)先順序后,擬定道路布置的思路為：①合理確定道路與大壩填筑面接口高程,這是滿足大壩施工最為重要的條件；②通過分析大壩度汛形象面貌要求及下閘蓄水要求,確定填筑高峰強(qiáng)度；③結(jié)合地質(zhì)及地形地貌,合理選線,主要是考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的結(jié)合；④確定料場(chǎng)主干道道路接口高程,主要是通過分析料場(chǎng)的平面尺寸,在料場(chǎng)內(nèi)部布置道路,來適當(dāng)加大料場(chǎng)主干道之間的控制高差；⑤規(guī)劃好大壩接口與料場(chǎng)接口的連接主干道路。

4 實(shí)施階段道路布置規(guī)劃

4.1 運(yùn)輸主干道路與大壩接口高程確定

填筑運(yùn)輸主干道路與大壩填筑面接口高程的確定,主要是考慮充分利用圍堰下基坑開挖道路,大壩上游已經(jīng)修建和其他標(biāo)段提供的施工道路,上游臨時(shí)“之”字形路可能控制的高差,下游永久上壩公路在左岸岸坡拐點(diǎn),大壩上下游壓重區(qū)平臺(tái)高程等。詳細(xì)接口高程及確定依據(jù)見表2。

表1 問題排序分析評(píng)估

表2 填筑運(yùn)輸主干道路與大壩接口高程

4.2 大壩度汛和下閘蓄水對(duì)強(qiáng)度影響分析

雙江口大壩導(dǎo)流度汛分成3個(gè)階段：第1階段為初期導(dǎo)流,由上游圍堰擋水,1號(hào)導(dǎo)流洞過流,要求在第3個(gè)填筑年的汛前(即5月底),壩體填筑高程從2 198 m達(dá)到2 327 m,滿足100年一遇的防洪度汛要求，填筑工程量1 468萬m3；第2階段為中期導(dǎo)流,大壩擋水，要求在第4個(gè)填筑年的汛前(即5月底),填筑高程達(dá)到2 374 m,滿足200年一遇的防洪度汛要求，填筑工程量906萬m3；第3階段為后期導(dǎo)流,大壩擋水，壩體填筑高程達(dá)到2 510 m，填筑工程量1 673萬m3，滿足3條導(dǎo)流洞分別在枯期下閘蓄水的要求。根據(jù)目前移民推進(jìn)的實(shí)際進(jìn)度,在分析大壩填筑強(qiáng)度時(shí),初擬填筑開始節(jié)點(diǎn)延后9、12、15個(gè)月3種情況。在分析填筑強(qiáng)度時(shí),本著如下原則：在延后9個(gè)月填筑、總工期不變時(shí),各度汛形象面貌基本上提前3個(gè)月完成；在延后12個(gè)月填筑時(shí),所有節(jié)點(diǎn)在招標(biāo)控制節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)上推遲一年；在延后15個(gè)月填筑時(shí),為滿足度汛要求,各節(jié)點(diǎn)同時(shí)延后12個(gè)月,但總工期壓縮了3個(gè)月。為了便于分析填筑高峰強(qiáng)度,填筑有效工期根據(jù)心墻礫石土的有效施工天數(shù)計(jì)算。為了滿足防洪度汛和下閘蓄水要求,在延后9、12、15個(gè)月開始填筑時(shí),大壩填筑強(qiáng)度分析見表3。

表3 下閘蓄水對(duì)填筑強(qiáng)度影響分析

注：填筑強(qiáng)度未包括大壩上下游壓重區(qū)填筑,該壓重區(qū)施工時(shí)段可以錯(cuò)開高峰強(qiáng)度施工,不會(huì)導(dǎo)致高峰強(qiáng)度增加。

表4 道路選線分析

通過表3分析,大壩填筑強(qiáng)度在延后9、12、15個(gè)月的情況下,大壩填筑高峰強(qiáng)度基本維持不變,在113萬m3/月左右,與投標(biāo)階段分析的108萬m3/月相比,填筑水平相當(dāng)。大壩在初期導(dǎo)流階段,填筑強(qiáng)度有所變化,但都沒超出90萬m3/月,后期填筑高峰強(qiáng)度都在80萬m3/月這個(gè)級(jí)別?；谝陨戏治?大壩填筑運(yùn)輸高峰強(qiáng)度約為110萬m3/月,主要滿足大壩200年一遇的防洪度汛要求,大壩填筑高峰強(qiáng)度在壩高1/3左右,此部位填筑面積最大,具備高強(qiáng)度填筑條件,因此大壩填筑運(yùn)輸?shù)缆窐?biāo)準(zhǔn)按110萬m3/月進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)是合理的。

大壩礫石土心墻料運(yùn)輸線路為固定線路,除了礫石土運(yùn)輸外,大壩壩殼料、過渡料和反濾料分上下游運(yùn)輸,上下游高峰運(yùn)輸能力都在50萬m3/月左右,道路高峰通行強(qiáng)度72輛/h,根據(jù)GBJ 22—87《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》或DL/T 5243—2010《水電水利工程場(chǎng)內(nèi)施工道路技術(shù)規(guī)范》,主干道按場(chǎng)內(nèi)二級(jí)道路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),荷載等級(jí)為汽-80,道路路面寬11～12 m,主干道為混凝土路面。

4.3 道路選線分析

壩址處地形狹窄、兩岸陡峻,左岸邊坡自然坡度35°～53°,右岸邊坡自然坡度45°～60°,右岸2 400 m高程以下基巖陡壁坡度達(dá)70°～75°,同時(shí)右岸還布置有較多的泄洪建筑物。針對(duì)以上邊界條件,在左右分層布置道路方面,大壩運(yùn)輸?shù)缆分饕贾迷谧蟀?右岸只在上游大壩中部布置一條隧洞至2 345 m高程；在線路選擇上,陡峻部位和上下作業(yè)干擾部位選擇隧洞,其他布置明線。道路選線分析見表4。

4.4 主干道路與料場(chǎng)接口高程的確定

大壩壩殼料和過渡料直接由料場(chǎng)開采上壩,開采料場(chǎng)分別是上游的河口石料場(chǎng)和下游的飛水巖石料場(chǎng),盡管兩個(gè)料場(chǎng)開采范圍未能最終確定,但是兩個(gè)料場(chǎng)有用料運(yùn)輸主干道高程基本可以確定,料場(chǎng)主干道接口高程見表5。

表5 主干道與料場(chǎng)接口高程

表6 大壩與料場(chǎng)連接主干道布置

4.5 大壩與料場(chǎng)連接主干道路布置

在確定大壩填筑運(yùn)輸?shù)缆放c大壩接口高程、料場(chǎng)接口高程以后,根據(jù)已經(jīng)確定的道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),考慮地形地貌以后,布置大壩接口和料場(chǎng)接口之間的連接主干道,新建連接道路特性見表6。

5 結(jié) 語

雙江口300 m級(jí)礫石土心墻堆石壩實(shí)施階段道路規(guī)劃是一個(gè)系統(tǒng)工程,要同時(shí)滿足總工期、料場(chǎng)、防洪度汛、地形地貌、壩體填筑高差控制等要求,在規(guī)劃過程中,工期、料場(chǎng)、填筑強(qiáng)度等都在變化中,未能完全鎖定。因此道路規(guī)劃是一個(gè)多目標(biāo)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃,這是本工程道路規(guī)劃的主要特點(diǎn)和難點(diǎn)。

本文在對(duì)這些多目標(biāo)進(jìn)行了分析和評(píng)估以后,找出了滿足這些目標(biāo)的優(yōu)先解決順序,然后根據(jù)優(yōu)先順序依次確定道路規(guī)劃的步驟。首先是控制道路高差；其次是道路運(yùn)輸強(qiáng)度必須滿足大壩防洪度汛及下閘蓄水要求；第三是結(jié)合地形地貌,合理選線,最后是料場(chǎng)主干道高程的確定。據(jù)此提出了道路規(guī)劃分五個(gè)步驟的思路,即首先通過對(duì)大壩壩體尺寸的分析,并結(jié)合實(shí)際地形,確定填筑道路與大壩的接口高程；第二步是通過導(dǎo)流和大壩防洪度汛要求的分析,并以礫石土心墻施工為主線,分析出高峰強(qiáng)度的范圍,據(jù)此確定道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；第三步是通過實(shí)際的地形地貌和地質(zhì)條件,確定合理的線路；第四步是確定料場(chǎng)主干道接口高程；第五步是在前四步的基礎(chǔ)上,布置大壩接口和料場(chǎng)接口之間的連接道路,并適當(dāng)增加循環(huán)線,提高保證率。

本文利用了系統(tǒng)工程的一些思路,把一個(gè)復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的道路規(guī)劃變成了5個(gè)相對(duì)單一的子模塊,每個(gè)子模塊盡管存在較多不確定的邊界條件,但是通過分析評(píng)估,可以鎖定主要的邊界條件,讓動(dòng)態(tài)的道路規(guī)劃變的相對(duì)靜態(tài),同時(shí)對(duì)可變的邊界條件,還有較大的適應(yīng)性和靈活性,對(duì)300 m級(jí)的高堆石壩在規(guī)劃填筑運(yùn)輸?shù)缆窌r(shí)可以提供借鑒。

[1] 李永紅, 等. 雙江口水電站可研報(bào)告書[R]. 中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司, 2015．

[2] GBJ 22—87 廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

[3] DL/T 5243—2010 水電水利工程場(chǎng)內(nèi)施工道路技術(shù)規(guī)范[S]．