冷冰川

(云南省能源投資集團(tuán)有限公司，昆明 650000)

1 概 況

普西橋水電站位于云南省墨江縣雅邑鄉(xiāng)普西村普西鐵索橋附近河段，以發(fā)電為主，水庫具有年調(diào)節(jié)能力。最大壩高140 m，水庫正常蓄水位為737.00 m，死水位705.00 m，正常蓄水位以下庫容為5.04×108m3，總裝機(jī)容量為190 MW(2×95 MW)。普西橋水電站樞紐由面板堆石壩、右岸開敞式溢洪道、左岸引水系統(tǒng)、左岸泄洪隧洞及左岸岸邊主副廠房等建筑物組成，樞紐等級屬二等大(Ⅱ)型工程。

隔界箐料場是普西橋水電站混凝土骨料以及大壩堆石料的主要石料來源，位于壩址右岸隔界箐溝下游山坡上，距壩址1.5～1.8 km，分布高程630～865 m，料場開采范圍高差100～230 m，總面積約18×104m2。該料場上下游邊界各發(fā)育一條沖溝，在中間發(fā)育一條切割較淺的小沖溝，料場地形相對較完整，地表普遍為第四系覆蓋，厚度在1.2～14.2 m，下伏基巖為三疊系上統(tǒng)一碗水組上段(T3yc)及少量中段(T3yb)地層。原開采規(guī)劃方案中，料場終采平臺高程625 m，有用料可開采儲量為393.77×104m3，開挖剝采比約為1∶2.37。

2 優(yōu)化必要性

2.1 地質(zhì)條件變化

隔界箐料場在開采施工至高程775 m時(shí)，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件與前期勘察結(jié)果不一致，可能對料場儲量和上壩料質(zhì)量有影響[1]，故布設(shè)了4個(gè)勘探孔進(jìn)行地質(zhì)復(fù)核，以進(jìn)一步查明隔界箐料場的實(shí)際可用層儲量及受斷層影響的范圍。

經(jīng)復(fù)核鉆孔揭露，斷層F19產(chǎn)狀N25°～59°W，SW∠70°～84°，構(gòu)造帶寬5～10 m，斷層帶組成物質(zhì)主要有碎塊巖、碎裂巖、糜棱巖，碎裂巖體垂直深度約35 m。受斷層F19上盤逆沖，隔界箐料場高程760 m以上可用料(T3yc-1)層厚變薄，巖體風(fēng)化強(qiáng)，夾泥多，巖體質(zhì)量更差。

2.2 建筑物開挖可利用料變化

原規(guī)劃左岸引水發(fā)電系統(tǒng)、泄洪沖沙洞等洞挖料質(zhì)量滿足大壩填筑料要求，約11.4×104m3。但因與大壩及溢洪道工程分屬不同承包商承建，在實(shí)際施工過程中，大量的洞挖可用料并未按設(shè)計(jì)要求有序堆存，并且從多次現(xiàn)場協(xié)調(diào)來看，洞挖料上壩不確定性較大。而此時(shí)大壩壩基已清理完畢通過驗(yàn)收，即將開始大規(guī)模填筑，對隔界箐料場開采規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整十分必要[2]。

3 優(yōu)化方案評價(jià)

由于現(xiàn)場已按原開采方案進(jìn)行了料場頂部開挖，形成了邊坡和施工道路，為保證開采施工的連續(xù)性，結(jié)合前期征地紅線邊界條件限制和斷層F19地質(zhì)條件的影響，擬放棄高程760 m以上開采，轉(zhuǎn)而從高程760 m向下開挖，料場終采平臺從高程625 m降低至高程610 m，并向下游擴(kuò)展至10#沖溝。優(yōu)化開挖示意圖見圖1。

補(bǔ)充勘探表明，當(dāng)終采平臺降低至高程610 m時(shí)，料源主要質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)滿足上壩條件但根據(jù)普西橋水電站壩址、廠址各頻率施工洪水成果，5年一遇的洪水流量為1 570 m3/s，此時(shí)水位約618.15 m。因此，在進(jìn)行高程625 m以下的開挖時(shí)，需采取預(yù)留巖埂或者修筑圍堰等措施。

從經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)來看，原開采規(guī)劃方案料場高程760 m以上總開采量僅為36.95×104m3，占開采總量的6.6%；有用料19.9×104m3，占有用料開采總量的5.1%，且支護(hù)工程量主要集中在料場上部，因此放棄高程760 m以上開采有利于降低開挖難度及成本[3]。

圖1 隔界箐料場優(yōu)化開挖示意圖

4 料源計(jì)算

4.1 建筑物開挖可利用料分析

根據(jù)施工現(xiàn)狀，不考慮不確定性較大的洞挖料，建筑物開挖料上壩主要來源于溢洪道泄槽段開挖。溢洪道泄槽段土石比例以弱風(fēng)化界線綜合計(jì)算，比值為0.36/0.64，總開挖量166.6×104m3，弱風(fēng)化以下基巖開挖量為106.6×104m3，考慮因地質(zhì)條件影響以及開采損耗，溢洪道泄槽段可用開挖量約為72×104m3。建筑物開挖料上壩用于堆石料填筑，結(jié)合大壩堆石料填筑指標(biāo)，折合壩上方為80.4×104m3，施工圖階段的大壩堆石料填筑設(shè)計(jì)量338.36×104m3，剩余257.96×104m3由料場供應(yīng)。

4.2 石料需求量

石料需求包括大壩墊層料、過渡料、堆石料以及砂石生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的混凝土骨料。鑒于導(dǎo)流工程基本完工，根據(jù)施工圖階段的設(shè)計(jì)工程量，除去導(dǎo)流工程混凝土量，全工程混凝土量(含噴混凝土)共37.88×104m3。料場設(shè)計(jì)需要量見表1。其中，比例系數(shù)根據(jù)巖石天然干密度、設(shè)計(jì)壓實(shí)干密度計(jì)算。

表1 料場設(shè)計(jì)需要量計(jì)算表

由表1可知，料場共需開采有用料321.05×104m3(自然方)，考慮規(guī)劃系數(shù)1.25，料場規(guī)劃開采量為401.31×104m3。

4.3 料場復(fù)核

根據(jù)優(yōu)化調(diào)整方案，從高程760 m至終采平臺610 m，每15 m高差形成一個(gè)平切圖，開挖坡比在建議剝離厚度底界以下采用1∶0.5，以上采用1∶0.75放坡，剔除F19斷層影響帶，考慮地表覆蓋層的厚度約10 m。計(jì)算成果見表2。

表2 優(yōu)化方案開采規(guī)劃分層特性表

由表2可知，經(jīng)過復(fù)核計(jì)算，隔界箐料場的可采儲量約為383.49×104m3，可滿足設(shè)計(jì)需要量321.05×104m3，但達(dá)不到規(guī)劃開采量的要求。從工程安全角度出發(fā)，需考慮備用料場。

經(jīng)勘查，距普西橋水電站壩址公路里程約10 km，進(jìn)場公路左岸一段山脊可作為備用料場。公路料場出露巖性較均一，為長石石英砂巖、粉砂巖、鈣質(zhì)砂巖、砂質(zhì)灰?guī)r，沿公路料場基巖出露范圍長約300 m，向內(nèi)延伸寬度約40 m，高約50 m，初步估算可用料約60×104m3，料源質(zhì)量滿足堆石壩填筑料需求。若考慮備用料場的儲量，料場的開采儲量約為443.49×104m3，可以達(dá)到規(guī)劃開采量要求，為設(shè)計(jì)需要量的1.38倍。

4.4 優(yōu)化效果

調(diào)整開采方案后，隨著隔界箐料場開采高程不斷下降，巖石越趨新鮮完整，采區(qū)內(nèi)未出現(xiàn)軟弱夾層等大范圍不良地質(zhì)條件。

結(jié)合大壩填筑強(qiáng)度和工期，普西橋水電站制定了土石方調(diào)配計(jì)劃。根據(jù)壩體各料區(qū)技術(shù)指標(biāo)不同，通過級配料爆破試驗(yàn)，確定最優(yōu)爆破參數(shù)，盡可能利用開采料直接上壩，減少中轉(zhuǎn)堆存，減少二次加工等各項(xiàng)損耗。并且在施工過程中，多次結(jié)合填筑實(shí)際核算料場剩余儲量和大壩剩余填筑量[4]，對邊坡適時(shí)調(diào)整放緩。通過采取加強(qiáng)料物管理、減少各項(xiàng)損耗等施工控制措施，有效提高了有用料的利用率。至大壩填筑完畢，普西橋水電站并未啟動(dòng)備用料場，優(yōu)化效果明顯。

5 結(jié) 語

料場準(zhǔn)確詳實(shí)的開采規(guī)劃是堆石壩填筑施工取得成功的關(guān)鍵。普西橋水電站在大壩填筑伊始就面臨料源變化，結(jié)合料場已開挖地形和征地紅線，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，保證了施工的連續(xù)性。在優(yōu)化方案實(shí)施過程中，通過采取加強(qiáng)料物管理、減少各項(xiàng)損耗等施工控制措施，有效提高了有用料的利用率。隔界箐料場在滿足質(zhì)量要求的前提下，保證了大壩填筑供應(yīng)強(qiáng)度，降低了料場因高開口帶來的施工難度和支護(hù)成本，并且最終未啟用規(guī)劃備用料場，投資、進(jìn)度、環(huán)保等綜合效益顯著。