李 超，李 博，熊燕梅

(1.福建永泰閩投抽水蓄能有限公司，福建 永泰 350700；2.中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041；3.華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310000)

1 概述

福建永泰抽水蓄能電站位于福州市下轄的永泰縣白云鄉(xiāng)，與福州市、莆田市、泉州市和廈門(mén)市的直線距離分別為37 km、60 km、120 km和192 km。

本工程屬于一等大(1)型工程，樞紐主要由上水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房及地面開(kāi)關(guān)站、下水庫(kù)等建筑物組成。上水庫(kù)正常蓄水位為657.00 m，相應(yīng)庫(kù)容為847.00萬(wàn)m3；下水庫(kù)正常蓄水位為225.00 m，相應(yīng)庫(kù)容為924.00萬(wàn)m3。電站裝機(jī)容量為1 200 MW(4×300 MW)，平均年發(fā)電量為12億kW·h，年抽水電量為16億kW·h。

上水庫(kù)位于白云鄉(xiāng)鳳際村，主要建筑物包括1座主壩和4座副壩，均為分區(qū)土石壩，壩頂高程為660.00 m。主壩最大壩高為34.00 m，壩頂長(zhǎng)為230.00 m，壩頂寬為8.00 m。輸水系統(tǒng)由引水系統(tǒng)和尾水系統(tǒng)組成，均采用2洞4機(jī)的布置形式，總長(zhǎng)約為2 039.20 m(沿4#機(jī)輸水系統(tǒng)長(zhǎng)度)，水平距高比為4.17。引水系統(tǒng)采用兩級(jí)斜井布置形式，長(zhǎng)約為1119.04 m，洞徑為7.00～3.50 m；尾水系統(tǒng)長(zhǎng)約為920.16 m，洞徑為7.40～5.20 m。地下廠房系統(tǒng)主要由主副廠房洞、主變洞、尾閘洞、母線洞、500 kV出線洞、進(jìn)廠交通洞、通風(fēng)兼安全洞、排水廊道等附屬洞室及地面開(kāi)關(guān)站等建筑物組成。主副廠房洞開(kāi)挖尺寸為170.00 m×24.50 m×54.70 m(長(zhǎng)×寬×高)，安裝4臺(tái)單機(jī)容量為300 MW的立軸單級(jí)混流可逆式水輪發(fā)電機(jī)組。下水庫(kù)位于白云溪上，主要建筑物為1座混凝土重力壩，壩頂高程為232.20 m，最大壩高為55.20 m，壩頂長(zhǎng)為175.00 m，壩頂寬為7.00 m。

文章通過(guò)福建永泰抽水蓄能電站從招標(biāo)設(shè)計(jì)到施工階段下庫(kù)棄渣場(chǎng)堆渣及防護(hù)工程施工情況的研究，對(duì)調(diào)整原因及思路進(jìn)行分析，對(duì)優(yōu)化措施進(jìn)行介紹。

2 招標(biāo)階段設(shè)計(jì)方案

下庫(kù)棄渣場(chǎng)位于下庫(kù)大壩上游芋坑溝，距離大壩約2.10 km。

招標(biāo)階段渣場(chǎng)規(guī)劃堆渣頂高程為290.00 m，容渣量為262.8萬(wàn)m3，棄渣堆置坡度按1:3.0控制。棄渣場(chǎng)級(jí)別為3級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇設(shè)計(jì)，100年一遇校核。

攔渣工程：在棄渣場(chǎng)坡腳處修建碾壓堆石攔渣壩進(jìn)行攔擋防護(hù)。壩長(zhǎng)為102 m，壩頂高程為226 m，最大壩高為17 m，頂寬為5.0 m，外側(cè)坡比為1:1.5，內(nèi)側(cè)坡比為1:1.5。下庫(kù)棄渣場(chǎng)226.0 m高程以下區(qū)域要求全部堆置石渣。

排水工程：采用的溝水處理方式為擋水壩+排水明渠。擋水壩采用重力式C20混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，頂寬為2.0 m，上部為2.0 m×2.0 m矩形斷面，下部為梯形斷面，迎水面豎直，背水面邊坡坡度為1:0.7。北溝擋水壩長(zhǎng)度為29 m，壩頂高程為296.0 m，最大壩高為7 m；南溝擋水壩長(zhǎng)度為27 m，壩頂高程為297.0 m，最大壩高為10 m。北側(cè)排水明渠長(zhǎng)度為662.74 m，采用C25混凝土澆筑，凈尺寸為3.0 m×3.0 m(寬×高)，邊墻最小厚為50 cm，底板厚為80 cm。南側(cè)排水明渠長(zhǎng)度為826.71 m，用C25混凝土澆筑，凈尺寸為4.5 m×4.5 m(寬×高)，邊墻最小厚為50 cm，底板厚為80 cm。排水明渠末端地形較陡段設(shè)置跌水坎。同時(shí)，在渣場(chǎng)周邊設(shè)置截水溝，馬道設(shè)置排水溝，渣場(chǎng)底部沿原始溝道設(shè)置盲溝，排水盲溝采用透水堆石結(jié)構(gòu)，頂寬為5 m，兩側(cè)邊坡坡比為1:1.5，最小厚度為2 m，上部設(shè)置砂礫石和土工布反濾。招標(biāo)階段下庫(kù)渣場(chǎng)堆渣防護(hù)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

圖1 招標(biāo)階段下庫(kù)渣場(chǎng)堆渣防護(hù)設(shè)計(jì)方案示意

3 施工圖階段設(shè)計(jì)方案優(yōu)化調(diào)整

3.1 優(yōu)化調(diào)整原因

3.1.1攔渣工程調(diào)整

招標(biāo)階段利用工程棄石料，降低工程投資，攔渣工程采用碾壓堆石結(jié)構(gòu)。但由于工程前期開(kāi)挖棄渣主要為土料，所需的石料缺乏，無(wú)法快速形成渣場(chǎng)攔擋結(jié)構(gòu)，制約工程棄渣。根據(jù)調(diào)查，下庫(kù)棄渣場(chǎng)周邊河床砂礫石料較為豐富，可作為筑壩材料，且造價(jià)相對(duì)常規(guī)混凝土低，因此，下庫(kù)渣場(chǎng)攔渣工程調(diào)整為膠凝砂礫石結(jié)構(gòu)。

3.1.2堆渣體形調(diào)整

進(jìn)場(chǎng)公路芋坑橋位于下庫(kù)棄渣場(chǎng)下游溝道出口處，臨近堆渣體，結(jié)合攔渣工程結(jié)構(gòu)形式調(diào)整，存在取消原芋坑橋、公路與堆渣體或與攔渣工程結(jié)合布置的可能性，經(jīng)專題比選分析，推薦堆渣體與公路結(jié)合的布置方案，因此渣場(chǎng)堆渣體型需進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整(如圖2所示)。

圖2 堆渣體與公路結(jié)合布置示意

3.2 優(yōu)化調(diào)整方案

擬定進(jìn)場(chǎng)公路芋坑段線路展線從擋渣墻上游的堆渣體通過(guò)，線路借助下庫(kù)棄渣場(chǎng)坡面形成公路路基，路面高程為235 m。線路平曲線半徑分別為30 m和40 m，縱坡為0%(渣體)、-2%和4.719%。線路過(guò)棄渣場(chǎng)段既是公路路基也是棄渣場(chǎng)馬道，因此，該段渣體碾壓要求按公路路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

在棄渣場(chǎng)坡腳處修建擋墻，擋墻軸線長(zhǎng)為115 m，墻頂高程為226 m，最大墻高為18.0 m，頂寬為5.0 m，外側(cè)坡比為1:0.8，內(nèi)側(cè)坡比為1:0.1。墻體斷面采用C1806膠凝砂礫石，基礎(chǔ)采用厚為0.5 m C15承臺(tái)混凝土，內(nèi)側(cè)與渣體之間設(shè)置厚為2 m卵石排水層[1]。圖3是擋渣墻典型剖面示意，圖4是施工完成的擋渣墻下游面示意。

圖3 擋渣墻典型剖面示意(單位：高程m，長(zhǎng)度mm)

圖4 施工完成的擋渣墻下游面示意

4 施工階段方案優(yōu)化調(diào)整

4.1 優(yōu)化調(diào)整原因

施工單位提出下庫(kù)棄渣場(chǎng)剩余堆渣量報(bào)告，根據(jù)該報(bào)告，經(jīng)施工專業(yè)復(fù)核，現(xiàn)場(chǎng)前期標(biāo)已經(jīng)棄渣46.5萬(wàn)m3，后續(xù)預(yù)計(jì)繼續(xù)棄渣43.0萬(wàn)m3，預(yù)計(jì)總棄渣量為89.5萬(wàn)m3，較施工圖現(xiàn)階段去向渣場(chǎng)的棄渣量大幅度減少，考慮棄渣松散系數(shù)，預(yù)計(jì)渣場(chǎng)量約為99萬(wàn)m3(松方)。根據(jù)后續(xù)標(biāo)段招標(biāo)土石方平衡成果，下庫(kù)棄渣場(chǎng)預(yù)計(jì)還需棄渣約101萬(wàn)m3(松方)。因此，施工單位提出下庫(kù)棄渣場(chǎng)可按200萬(wàn)m3的總?cè)萘空{(diào)整布置。由于下庫(kù)棄渣場(chǎng)設(shè)計(jì)總?cè)萘繙p少，渣場(chǎng)頂高程可適度降低，在滿足規(guī)范要求與棄渣需求的前提下，既可減少工程資源的浪費(fèi)，又可降低工程單價(jià)，節(jié)約工程投資，還有利于加快施工進(jìn)度、提高棄渣堆渣過(guò)程的安全性。經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位討論，明確渣場(chǎng)頂高程降低10 m，按照280 m進(jìn)行調(diào)整布置，調(diào)整后渣場(chǎng)總?cè)萘考s為190萬(wàn)m3，同時(shí)為了便于排水明渠施工，南、北排水明渠和擋水壩相應(yīng)進(jìn)行高程降低[2]。

4.2 優(yōu)化調(diào)整方案

下庫(kù)棄渣場(chǎng)南溝回填棄渣上游端部地形狹窄，兩側(cè)基巖出露，若按原設(shè)計(jì)的位置施工擋水壩，渣體填筑還需向沖溝上游延伸約300 m，回填棄渣量約10萬(wàn)m3，但現(xiàn)場(chǎng)前期標(biāo)已基本無(wú)多余棄渣運(yùn)往渣場(chǎng)，擋水壩施工存在困難。將擋水壩位置按照現(xiàn)狀堆渣位置下移至溝道地形狹窄處[3]，下移后的擋水壩位置為狹窄山谷，呈“V”字型，左岸259 m高程以下坡度為40°～45°，以上坡度為30°～35°；右岸253 m高程以下坡度為65°～70°，以上坡度為30°～35°。其中溝床表層有厚1～2 m沖洪積漂塊石，下伏弱風(fēng)化基巖；左右岸255 m高程以下揭露弱風(fēng)化基巖，255 m高程以上表層為崩坡積碎石土，厚3～5 m不等，下伏風(fēng)化基巖。下移后的擋水壩位置地形地質(zhì)條件符合筑壩要求[4]。

經(jīng)布置，擋水壩高約為25 m，壩頂高程為270 m，壩頂長(zhǎng)為88 m，擋水壩采用C1806膠凝砂礫石填筑。擋水壩下移后，擋水壩工程量增加，但南渠長(zhǎng)度減少約300 m，綜合比較總造價(jià)減少，且擋水壩和南渠立即可以施工，施工難度降低，可加速渣場(chǎng)永久排水系統(tǒng)的形成，調(diào)整后方案總體趨優(yōu)[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

永泰抽水蓄能電站的棄渣場(chǎng)施工方案經(jīng)設(shè)計(jì)調(diào)整優(yōu)化，更符合實(shí)際施工需求。優(yōu)化后的方案考慮因地制宜的原則，調(diào)整為堆渣體與公路結(jié)合的布置方案，有效地利用進(jìn)場(chǎng)公路的芋坑段線路，減少了占用耕地面積，有利于減少水土流失，更好地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境[6]。同時(shí)在滿足規(guī)范要求的前提下，降低了施工難度，加快了施工進(jìn)度，減少了工程造價(jià)，降低了工程項(xiàng)目的投資。由于渣場(chǎng)頂高程的調(diào)整降低，棄渣、堆渣過(guò)程的安全性相應(yīng)提高，減少了施工過(guò)程中意外事故的發(fā)生。在下庫(kù)棄渣場(chǎng)施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)人員及時(shí)跟蹤各方面情況，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)并針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)調(diào)整已有設(shè)計(jì)，使其更加符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，有效保證了永泰抽水蓄能電站后期施工。該方案的成功實(shí)施，不僅是方案優(yōu)化調(diào)整，使其取得更為良好的施工效果的一個(gè)有效案例，而且此方案具有較明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，值得在類似工程施工中推廣應(yīng)用。