李 銳

(中國(guó)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(guó)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(kāi)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(guò)該土石方平衡，降低了趾板開(kāi)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(lèi)似工程建設(shè)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

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(jí)水電開(kāi)發(fā)的河流，共規(guī)劃了5級(jí)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(xiàng)目。

南俄3水電站位于萬(wàn)象北部的賽松本特區(qū)，距離萬(wàn)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(kāi)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(guò)長(zhǎng)130 km、230 kV輸電線路送往萬(wàn)象NA BONG變電站進(jìn)而轉(zhuǎn)送至泰國(guó)。

混凝土面板堆石壩壩頂高程729.5 m，最大壩高210 m，壩頂長(zhǎng)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?cǎi)R道，高程635 m處的馬道寬5 m，用于布置觀測(cè)設(shè)備。馬道間壩坡坡比為1∶1.4。水庫(kù)正常蓄水位高程723 m時(shí)相應(yīng)庫(kù)容為14.11億m3，死水位高程670 m時(shí)調(diào)節(jié)庫(kù)容為9.72億m3，屬年調(diào)節(jié)水庫(kù)，工程規(guī)模為一等大(1)型。電站裝機(jī)容量為480 MW，安裝3臺(tái)、單機(jī)容量為160 MW的水輪發(fā)電機(jī)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(shí)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(jì)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(jì)，設(shè)計(jì)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(mǎn)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(tái)按攔擋11月至次年5月的10 a一遇洪水流量(Q=238 m3/s)計(jì)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(tái)以下為1∶2，灌漿平臺(tái)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(jì)劃

大壩土石開(kāi)挖工程總量為287萬(wàn)m3，土石比例為3∶7，主要巖性為強(qiáng)、中等風(fēng)化砂巖；溢洪道土石開(kāi)挖總量為311萬(wàn)m3，土石比例為5∶5，主要巖性為強(qiáng)、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(wàn)m3(主要為微新風(fēng)化的硬巖，強(qiáng)制飽和抗壓強(qiáng)度在50 MPa以上)，設(shè)計(jì)要求采用下游片麻巖料場(chǎng)填筑料，上游蓋重料約100萬(wàn)m3(設(shè)計(jì)為任意土石料)，上游圍堰填筑工程量約為40萬(wàn)m3(設(shè)計(jì)為任意土石料)。

2.2 開(kāi)挖棄渣場(chǎng)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(shì)陡峭，左、右岸壩坡開(kāi)挖高度均超過(guò)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(shì)較開(kāi)闊，下部陡峭，大壩上游左、右岸其余地形均較陡，無(wú)法布置棄渣場(chǎng)，因此，樞紐區(qū)開(kāi)挖棄渣場(chǎng)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(chǎng)，高程為540～645 m，棄渣容積約為100萬(wàn)m3，主要是堆存大壩右岸趾板邊坡高程830～650 m的開(kāi)挖棄渣(80萬(wàn)m3)；左岸溢洪道下游300 m處沖溝規(guī)劃布置2#棄渣場(chǎng)，高程為540～720 m，棄渣容積約為450萬(wàn)m3，主要就近堆存溢洪道邊坡高程795～520 m開(kāi)挖棄渣(311萬(wàn)m3)和大壩左岸趾板邊坡高程740～650 m開(kāi)挖棄渣(100萬(wàn)m3)；3#棄渣場(chǎng)布置在右岸壩后2 km處，高程為540～700 m，棄渣容積約為500萬(wàn)m3，主要就近堆存堆石壩片麻巖料場(chǎng)覆蓋層開(kāi)挖棄渣(300萬(wàn)m3)、大壩底部高程540～519.5 m開(kāi)挖棄渣(40萬(wàn)m3)及基坑開(kāi)挖棄渣(10萬(wàn)m3)。

2.3 主要施工時(shí)段安排

面板堆石壩邊坡開(kāi)挖施工時(shí)段為2015年12月～2017年5月，溢洪道工程開(kāi)挖施工時(shí)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(shí)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(shí)段為2020年3月～2021年3月。

根據(jù)棄渣場(chǎng)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(chǎng)回采，最近的回采位置為2#左岸溢洪道下游棄渣場(chǎng)，需要繞行左岸上游下基坑道路，運(yùn)距約7 km；或就近在左岸上游選址開(kāi)挖。

2.4 圍堰填筑料的選擇

經(jīng)過(guò)與設(shè)計(jì)、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(wàn)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(kāi)挖、溢洪道邊坡開(kāi)挖、料場(chǎng)覆蓋層剝離施工時(shí)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(kāi)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(kāi)挖棄渣(開(kāi)挖自然方量約為80萬(wàn)m3)直接裝運(yùn)到上游進(jìn)行上游圍堰填筑，平均運(yùn)輸距離為300 m。

3 面板堆石壩開(kāi)挖及圍堰填筑的實(shí)施過(guò)程

老撾南俄3水電站面板堆石壩開(kāi)挖從2015年12月開(kāi)始，左岸于2017年2月底開(kāi)挖至650 m高程，右岸于2017年3月開(kāi)挖至650 m高程，2017年2月底導(dǎo)流洞過(guò)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(duì)圍堰體型進(jìn)行了坡度放緩處理，實(shí)際土石填筑工程量為65萬(wàn)m3。截至2017年5月底，大壩左右岸均開(kāi)挖至540 m高程，滿(mǎn)足了汛前圍堰擋水、大壩開(kāi)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(shí)施在以下幾個(gè)方面取得了較好的實(shí)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(kāi)挖高程為795～519.5 m，開(kāi)挖高度為275 m，開(kāi)挖工程量為150萬(wàn)m3；大壩右岸開(kāi)挖高程為837～519.5 m，開(kāi)挖高度為317 m，開(kāi)挖工程量為131萬(wàn)m3。施工計(jì)劃安排的開(kāi)挖時(shí)間為2016年1月～2017年5月，扣除2016年7～9月3個(gè)月雨季停工影響，開(kāi)挖工期為14個(gè)月，左岸平均月開(kāi)挖下降高度為19.6 m/月，月開(kāi)挖 工 程 量 為

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

由于大壩上游無(wú)法布置棄渣場(chǎng)，因此，所有大壩趾板開(kāi)挖渣料均需通過(guò)大壩左右岸下游開(kāi)挖施工道路運(yùn)輸至右岸下游1#棄渣場(chǎng)和左岸溢洪道下游2#棄渣場(chǎng)。由于左右岸地形較陡，石方較多，道路開(kāi)挖施工難度極大，造成邊坡開(kāi)挖進(jìn)度緩慢，加之前期施工準(zhǔn)備時(shí)間不足，截止2017年2月，大壩左右岸實(shí)際開(kāi)挖高程為650 m，平均月開(kāi)挖下降高程為16 m/月，很難在計(jì)劃的2017年5月底實(shí)現(xiàn)開(kāi)挖至河床540 m高程的節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，大壩開(kāi)挖施工進(jìn)度計(jì)劃嚴(yán)重滯后。通過(guò)采用將大壩左右岸開(kāi)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(kāi)挖棄渣料的運(yùn)距，由原來(lái)的3 km減少至平均300 m，運(yùn)輸?shù)缆分苯釉陂_(kāi)挖范圍內(nèi)修建，寬度也由原來(lái)的7 m更改為12 m，從而加快了左右岸趾板邊坡的開(kāi)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(kāi)挖完成高程為650～540 m，開(kāi)挖下降高度達(dá)到110 m/月，月開(kāi)挖工程量達(dá)到60萬(wàn)m3/月，滿(mǎn)足了大壩開(kāi)挖在2017年5月開(kāi)挖至河床的施工進(jìn)度節(jié)點(diǎn)要求。

4.2 提高防洪標(biāo)準(zhǔn)方面

由于大壩開(kāi)挖施工進(jìn)度的加快，將開(kāi)挖棄渣料直接用于上游圍堰填筑，提高了圍堰填筑強(qiáng)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(jì)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(kāi)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(xiǎn)。

4.3 節(jié)約施工成本方面

在節(jié)約施工成本方面，項(xiàng)目部綜合考慮了大壩趾板邊坡開(kāi)挖棄渣運(yùn)輸距離減小、圍堰填筑料運(yùn)輸距離減小、面板堆石壩上游蓋重料填筑運(yùn)輸距離減少等三個(gè)方面的因素，預(yù)估節(jié)約施工成本約5 000萬(wàn)元人民幣。

5 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)面板堆石壩的特性，該工程綜合考慮了大壩邊坡開(kāi)挖棄渣的處置、棄渣場(chǎng)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(gè)方面的關(guān)系，前期將大壩左右岸趾板邊坡開(kāi)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(yùn)距，提高了大壩邊坡的開(kāi)挖強(qiáng)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(jì)方面均取得了較好的實(shí)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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

[2] DL/T 5397—2007，混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)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(xiàng)目經(jīng)理，高級(jí)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)