范華春，王璟玉，李瑞澤，2

(1.中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.水利部巖土力學(xué)與工程重點實驗室，湖北 武漢 430010)

0 引言

抽水蓄能電站一般建設(shè)在距離負(fù)荷中心較近、經(jīng)濟相對發(fā)達的地區(qū)[1]，自然環(huán)境良好，有些地區(qū)還會把抽水蓄能電站和當(dāng)?shù)仫L(fēng)景觀光旅游路線相結(jié)合，作為亮點進行宣傳。當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展對自然環(huán)境的依賴和聯(lián)接緊密。由于經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)土地資源的稀缺，對工程渣場及轉(zhuǎn)存料場用地選擇造成一定的限制。

抽水蓄能電站由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、廠房等組成，上庫和下庫之間高差一般在400m以上。為節(jié)約主體工程投資，盡量選址在地形較陡的地區(qū)，使上下庫之間的高差大、水平距離較小[1]，即距高比最小，以減少工程量。因此，抽水蓄能電站工程所在區(qū)域一般地形陡峭，使得渣場及轉(zhuǎn)存料場選擇余地較小，且布置條件較差。

一般來說，抽水蓄能電站的洞挖料較多且質(zhì)量滿足混凝土骨料和填筑料的要求，料源規(guī)劃原則是優(yōu)先利用工程開挖料[2]。由于電站施工工序的客觀規(guī)律，石料開挖難以完全直接利用，因此需要較大的轉(zhuǎn)存料場。在設(shè)計階段規(guī)劃渣場時要求盡量節(jié)約用地，統(tǒng)籌規(guī)劃物料流向，減少物料轉(zhuǎn)存[3]；而在實施階段，由于受各種原因的影響，抽水蓄能渣場容量不足的情況時有發(fā)生，對工程質(zhì)量、投資、工期等都產(chǎn)生了不利影響。本文以某抽水蓄能電站為例，對工程渣場規(guī)劃和管理容易出現(xiàn)的問題進行了分析，并提出參考建議，以期實現(xiàn)渣場既節(jié)約用地又滿足工程需求的目的。

1 工程背景

1.1 工程概況

A抽水蓄能電站裝機容量1200MW(4×300MW)，樞紐工程主要由上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、地面開關(guān)站及下水庫等建筑物組成。上水庫主壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，大壩最大壩高77.60m；下水庫大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高108.0m。輸水發(fā)電系統(tǒng)(含臨時工程)石方洞挖料及下庫壩址開挖料質(zhì)量良好，技術(shù)指標(biāo)可滿足規(guī)范要求，可用于下庫大壩和地下廠房等重要建筑物。

1.2 工程施工條件特點

本工程的外部環(huán)境特點：周圍自然環(huán)境優(yōu)美，與風(fēng)景區(qū)相鄰，環(huán)、水保要求高；位于經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)，征地難度大，工程在施工初期常遭到當(dāng)?shù)鼐用褡韫?；位于已建成的電站附近，對施工的限制條件較多；當(dāng)?shù)厣鐣缆窂膲螀^(qū)兩岸穿過，不具備封閉管理條件，各工作面施工便道均共用當(dāng)?shù)氐缆罚植康缆窞閱诬嚨?，車輛進出受到一定限制。外部環(huán)境對施工布置有一定的制約，對施工進度也造成了一定的影響。

本工程的內(nèi)部布置難點：上下庫之間高差約400m，且山體陡峻。尤其是下庫庫區(qū)及壩址區(qū)呈高山峽谷地貌，河谷呈“V”型，庫區(qū)及壩址處兩岸地形陡峻，布置條件較差，只有一處沖溝底部開闊平緩，溝口狹小，為理想的轉(zhuǎn)存料場布置場地。其東南側(cè)有平緩臺地，按照轉(zhuǎn)存料場宜靠近使用點布置的原則[3]，將下庫砂石加工及混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)等臨建設(shè)施布置在轉(zhuǎn)存料場附近，棄渣場則布置在轉(zhuǎn)存料場下方以及沿路的一些零星小沖溝內(nèi)。

1.3 可研階段的下庫區(qū)渣場及轉(zhuǎn)存料場規(guī)劃

按照可研階段工程量，經(jīng)土石方平衡計算，下庫區(qū)主要棄渣約152萬m3(松方)。下庫區(qū)的渣場主要包括：1號渣場、2號渣場、3號渣場(含轉(zhuǎn)存料場)，各渣場特性見表1。

表1 下庫區(qū)渣場規(guī)劃特性表

3號渣場(含轉(zhuǎn)存料場)是本工程主要的棄渣場和轉(zhuǎn)存料場，為方便進行骨料加工，可研階段在轉(zhuǎn)存料場南側(cè)集中布置了一座砂石加工系統(tǒng)和混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)，供應(yīng)下庫區(qū)的全部骨料和混凝土。

2 實施階段渣場容量不足的原因

在工程開工后，發(fā)生了一系列事件，直接或間接地影響到工程的土石方平衡規(guī)劃和渣場容量，導(dǎo)致在開工后第三年開挖進入高峰期時，現(xiàn)場堆渣場地基本堆滿，嚴(yán)重影響到工程進展。經(jīng)過認(rèn)真收集數(shù)據(jù)后分析發(fā)現(xiàn)，從可研到技施，出現(xiàn)渣場容量不足的原因主要是以下二個方面：

(1)渣場實際容量比原規(guī)劃容量減少；

(2)石料開挖與利用的同時系數(shù)降低，導(dǎo)致中轉(zhuǎn)量增加。

2.1 渣場容量減少

實施階段，由于受地形偏差、征地限制、渣場周邊的臨時設(shè)施布置調(diào)整等原因影響，渣場容量發(fā)生了一些變化。

英語中的“claim”（主張，聲言）屬于典型的“疏遠(yuǎn)”資源，例8中該詞的使用有效拉開了與西方“聲音”的距離；例9中的“claim”具有同樣效果，只不過是美方報道與中方的觀點拉開距離。

(1)實施階段，渣場周邊的臨建設(shè)施布置占壓了一部分渣場容量。

可研階段，3號渣場南側(cè)砂石系統(tǒng)布置于290m高程以上，中間的低洼溝谷留作堆渣場地；實施階段，施工單位認(rèn)為山坡上部地形陡，布置系統(tǒng)開挖工程量太大，將砂石加工系統(tǒng)高程下移調(diào)整至285m高程，系統(tǒng)布置下移的5m，擠占了渣場容量較大的區(qū)段，致使渣場310m高程以下的容量減少約11萬m3。另外，在招標(biāo)和實施階段，在3號渣場西側(cè)增加了一座C2標(biāo)混凝土拌和系統(tǒng)以及臨時施工道路，造成310m高程以下的堆渣量再減少了約7.7萬m3，上述兩項調(diào)整，直接減少了310m高程以下的堆渣量約18.7萬m3，間接地縮小了頂部平臺的面積，減少了310m高程頂部備用容量18萬m3，合計減少容量約36.7萬m3。

(2)渣場地形偏差和征地減少使容渣量減少約29萬m3。1號渣場由于沖溝較小，因地形測量誤差加上征地減少，總?cè)萘坑?8萬m3降至37萬m3。2號渣場由于地塊內(nèi)一戶居民的種種訴求不能達成而不肯搬遷[3]，渣場容量由30萬m3降至22萬m3。

上述各項原因造成渣場容量大大減少，業(yè)主為解決堆渣緊張的問題，于當(dāng)年報批新增臨時轉(zhuǎn)存料場，容量約20萬m3，經(jīng)過各項調(diào)整后，渣場容量由可研的244萬m3減少至198.3萬m3，合計減少約45.7萬m3，實施階段與可研階段渣場容量對比詳見表2。

表2 實施階段與可研階段渣場容量對比表

表5 我國城鎮(zhèn)設(shè)防單元按地理環(huán)境類型達標(biāo)情況統(tǒng)計表

2.2 實施階段的石料直接利用系數(shù)降低

按可研階段進度計劃，大壩混凝土澆筑與廠房開挖搭接17個月，大壩澆筑消耗了同期開挖的部分有用料，轉(zhuǎn)存料場的高峰堆存量約66萬m3，下庫渣場容量可滿足堆存需求。但工程實施時，征地工作與三通一平工作進展受外部環(huán)境影響有一定延后，對主體工程正常推進造成較大的干擾，制約了地面工程的施工進度，使得地下廠房開挖時間相對較早，而大壩澆筑時間較遲，沒有實現(xiàn)可研設(shè)計階段的一邊開挖、一邊大規(guī)模利用石方的總體規(guī)劃。

因?qū)嵤┻M度與可研進度的差異，造成實施階段中轉(zhuǎn)料堆存高峰量增加約43萬m3，與可研計劃相比，中轉(zhuǎn)料增加了65%。開挖料遲遲得不到利用，造成現(xiàn)場轉(zhuǎn)存料場基本堆滿，嚴(yán)重影響到工程進展。而且由于轉(zhuǎn)存料場容量有限，為保持工程建設(shè)繼續(xù)開展，部分有用料與棄渣料混堆，造成了有用料污染，又影響到后續(xù)的有用料回采數(shù)量和質(zhì)量。

3 建議和對策

通過A抽水蓄能電站的實踐與研究，在渣場及轉(zhuǎn)存料場設(shè)計規(guī)劃和實施管理方面有以下幾點反思和建議：

3.1 因地制宜加強勘察設(shè)計深度

(1)對地形陡峭的渣場，需因地制宜加強勘察設(shè)計深度。按照測量規(guī)范GB/T 7930—2008《1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》的規(guī)定，當(dāng)?shù)匦晤悇e為山地時，平面位置限差分別為0.4～0.7m，高程限差為0.6、1.0m[4]，與相對平緩的大渣場相比，地形越陡峭偏差可能越大，測繪的難度和代價也更大[5]，因此，當(dāng)必須要利用一些陡峭的小沖溝作為渣場時，需加強勘察設(shè)計深度。

(3)有些工程需要在渣場溝道完成排水設(shè)施后才能在溝道內(nèi)堆渣，或者在大壩填筑上升至一定高度后才能進行壩后堆渣，所以在可研設(shè)計階段應(yīng)考慮到前期開工項目的計劃安排，并規(guī)劃前期標(biāo)的棄渣場。

3.2 增強全局管理意識

工程總布置規(guī)劃設(shè)計人員及工程建設(shè)管理人員應(yīng)增加全局管理意識。在前期標(biāo)進場時，可供選擇的臨時場地較多，但實際上每塊場地均應(yīng)按時序規(guī)劃場地用途和撤讓時間，不能隨意占用。尤其是有些擬作為渣場的場地底部相對平緩，作為臨時設(shè)施布置的場平代價相對較小，會成為前期標(biāo)承包人的首選。但由于前期標(biāo)與主體標(biāo)會有一段搭接時間，若不能及時撤讓，會造成主體工程發(fā)生渣場緊缺問題。因此，要做到設(shè)計階段按工程計劃合理規(guī)劃各時段的渣場，實施階段盡量避免隨意調(diào)整場地。

3.3 采用智能管控系統(tǒng)

抽水蓄能電站的渣場管理采用人工管理存在成本高、效率低的問題，可視化技術(shù)、智能化監(jiān)控已大量用于水庫大壩填筑作業(yè)面[7]，機器視覺技術(shù)提供了一種非接觸式土石方車輛運輸智能計量方法[8]。利用這些先進的技術(shù)提供的數(shù)據(jù)庫，對已完成土石方量和未來的工程進展進行分析，發(fā)出預(yù)警，通過智能管控系統(tǒng)分析決策類模塊提供給管理者和系統(tǒng)使用各角色各單位進行項目整體瀏覽分析，對項目決策和管理起到全方位支撐作用[9]，分析工程進度以及土石方去向與原計劃的差異，以便管理人員提前采取調(diào)整措施。

3.4 動態(tài)跟蹤調(diào)整

當(dāng)發(fā)現(xiàn)渣場容量可能不滿足未來需求時，需及時采取應(yīng)對措施。A電站發(fā)現(xiàn)中轉(zhuǎn)渣場容量不足時，經(jīng)過商討后，采取了以下措施：一是新增臨時渣場，進行土地報批手續(xù)；二是對次關(guān)鍵線路的開挖進度進行調(diào)整延后，以減少堆渣量；三是加快下庫大壩開挖工作，以盡早開始澆筑大壩混凝土，消納轉(zhuǎn)存料場的有用石料。通過上述措施，暫時緩解了工程的堆渣難題。

4 結(jié)語

(1)抽水蓄能電站的渣場受地形條件限制和用地政策限制，既要節(jié)約用地也要滿足施工需要，對設(shè)計規(guī)劃、現(xiàn)場施工安排和管理水平均提出了較高的要求，需要參建各方共同努力、密切配合才能解決好渣場管理的問題。但是在實際操作中，由于各個標(biāo)段、同一標(biāo)段不同部位的數(shù)據(jù)并不能做到及時、全面同步[10]，這方面仍是工程建設(shè)必須解決好的課題。

(2)目前，在山區(qū)的一些溝洼地有少量的基本農(nóng)田，則該沖溝不能用于渣場布置，使山區(qū)的渣場選擇更為困難。實際上，山區(qū)、丘陵區(qū)建設(shè)項目的棄土棄渣是人造農(nóng)田、建筑物基礎(chǔ)回填的寶貴原料。對于山區(qū)、丘陵區(qū)很難見到大片的平整地塊，交通便利、高標(biāo)準(zhǔn)防護的溝谷型棄渣場經(jīng)過強夯后，將為當(dāng)?shù)靥峁┹^好的建設(shè)用地，未來或可探討通過適當(dāng)提高防治標(biāo)準(zhǔn)，坡頂平臺強夯及表層土增厚、植物措施培肥等，將棄渣場改造成為宅基地和農(nóng)用地等，達到變廢為寶的目的[10]。