肖雁鳴，呂 衛(wèi)，曹駕云

(中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610072)

1 前 言

溪洛渡水電站位于金沙江下游，距宜賓市184km(河道里程)，左岸距四川省雷波縣城約15km，右岸距云南省永善縣城約8km，是一座以發(fā)電為主，兼有攔沙、防洪和改善下游航道條件等綜合利用效益的巨型水利水電樞紐。

電站樞紐由混凝土雙曲拱壩攔河大壩、壩后水墊塘及二道壩、左右岸泄洪系統(tǒng)、左右岸引水發(fā)電系統(tǒng)組成。大壩最大壩高285.5m，電站總裝機(jī)容量13 860MW。

溪洛渡水電站土石開(kāi)挖總量約4 000萬(wàn)m3(其中土石方明挖約2 560萬(wàn) m3，石方洞挖1 440萬(wàn)m3)，混凝土、噴混凝土總量約1 350萬(wàn)m3。

2 可行性研究設(shè)計(jì)方案

溪洛渡工程有大量的開(kāi)挖玄武巖石碴料，其數(shù)量和質(zhì)量均可滿足工程要求;灰?guī)r為混凝土人工骨料的理想料源，但大戲廠II區(qū)灰?guī)r料場(chǎng)運(yùn)距較遠(yuǎn)，經(jīng)濟(jì)上劣于回采玄武巖石碴料。為充分發(fā)揮灰?guī)r作人工骨料技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，可行性研究階段經(jīng)大量的混凝土物理力學(xué)試驗(yàn)和論證比較，推薦大壩工程(包括水墊塘、二道壩)混凝土采用玄武巖粗骨料及灰?guī)r細(xì)骨料，其它單項(xiàng)工程混凝土全部采用玄武巖粗細(xì)骨料。

大壩工程混凝土粗骨料加工廠布置在右岸下游塘房坪回采渣場(chǎng)附近，料源為地下洞室開(kāi)挖玄武巖石碴，距壩址直線距離約為1km。細(xì)骨料加工廠布置在左岸上游的大戲廠II區(qū)灰?guī)r料場(chǎng)附近，料源為開(kāi)采大戲廠II區(qū)灰?guī)r料場(chǎng)，距壩址直線距離約為4～5km。

大壩工程高線混凝土系統(tǒng)布置于右岸壩頭610m高程，成品粗骨料由B1200mm膠帶輸送機(jī)自塘房坪粗骨料加工廠成品料堆運(yùn)至該系統(tǒng)705m高程的4個(gè)粗骨料豎井(Φ12m)堆存。細(xì)骨料在第十年汛前由膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，之后少量混凝土細(xì)骨料由自卸汽車從大戲廠細(xì)骨料加工廠運(yùn)至細(xì)骨料豎井。低線混凝土系統(tǒng)布置于二道壩與下游圍堰之間的基坑內(nèi)，粗細(xì)骨料均采用自卸汽車運(yùn)輸方式。

3 深化研究的提出

溪洛渡水電站大壩工程招標(biāo)前，隨著籌建準(zhǔn)備工程的深入開(kāi)展，現(xiàn)場(chǎng)部分施工條件較可行性研究階段發(fā)生了一些變化，主要表現(xiàn)在:

(1)場(chǎng)內(nèi)干線公路延伸至大戲廠施工場(chǎng)地，該場(chǎng)地緊鄰征地紅線，紅線外居民較多。

(2)右岸上游的馬家河壩渣場(chǎng)取消后，場(chǎng)地除滿足導(dǎo)流工程(后期交引水發(fā)電系統(tǒng)工程)施工需要外，上游端仍有約7萬(wàn)m2的場(chǎng)地未利用。

(3)馬家河壩渣場(chǎng)取消后，右岸高線公路(4號(hào)公路)車流量相對(duì)減小，具備研究替代馬家河壩至高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)膠帶機(jī)隧洞的可行性。

(4)高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)骨料豎井施工工程大，而右岸高線公路隧洞進(jìn)口已形成的場(chǎng)地較開(kāi)闊，且距混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)較近，具備布置成品骨料罐的條件。

鑒于以上變化，大壩工程招標(biāo)設(shè)計(jì)階段開(kāi)展了大壩混凝土骨料加工、運(yùn)輸和儲(chǔ)存方案的深化研究工作。

4 細(xì)骨料加工廠廠址設(shè)置研究

大壩工程混凝土細(xì)骨料加工廠廠址設(shè)置擬定了三個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

方案一:可研推薦方案，即細(xì)骨料加工廠設(shè)置在大戲廠工區(qū)。

方案二:細(xì)骨料加工廠設(shè)置在馬家河壩工區(qū)。大戲廠Ⅱ區(qū)灰?guī)r料場(chǎng)開(kāi)采的毛料采用膠帶機(jī)運(yùn)輸，蓄水后少量混凝土所需細(xì)骨料采用在馬家河壩備料方式。

方案三(1):加工廠拆分設(shè)置。初碎車間和半成品堆場(chǎng)設(shè)置在大戲廠工區(qū)，預(yù)篩分、中碎、制砂以及主篩分等車間、成品料堆場(chǎng)布置在馬家河壩工區(qū)。半成品自大戲廠至馬家河壩運(yùn)輸方式同方案二。

方案三(2):加工廠拆分設(shè)置。初碎、半成品堆場(chǎng)、預(yù)篩分、中碎車間設(shè)置在大戲廠工區(qū)，制砂以及主篩分車間、成品料堆場(chǎng)布置在馬家河壩。小于40mm級(jí)碎石運(yùn)輸方式同方案二。

各方案從施工場(chǎng)地布置條件、施工干擾、系統(tǒng)布置、工程管理等方面進(jìn)行技術(shù)比較，從加工廠土建費(fèi)用、毛料(成品料或半成品料)運(yùn)輸費(fèi)用、膠帶輸送機(jī)(含棧橋)建安費(fèi)用等方面進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較后，可研方案、方案三(1)和方案三(2)差別不大。若考慮一旦塘房坪渣場(chǎng)儲(chǔ)備的石渣量不能滿足大壩工程混凝土的需求，而需開(kāi)采大戲廠Ⅱ區(qū)灰?guī)r料場(chǎng)予以補(bǔ)充這一特殊情況時(shí)，方案三(1)有其他兩方案不可替代的優(yōu)越性，因此從提高大壩工程混凝土骨料供應(yīng)的保證率上考慮，推薦方案三(1)。

5 細(xì)骨料運(yùn)輸和儲(chǔ)存方案研究

該項(xiàng)研究主要是對(duì)利用右岸高線公路運(yùn)輸大壩工程混凝土細(xì)骨料的可行性進(jìn)行分析，并與可研方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。本項(xiàng)研究工作開(kāi)展前，右岸高線公路已實(shí)施完成，其隧洞進(jìn)口為壩址下游花椒灣溝左側(cè)590m高程，出口為馬家河壩工區(qū)610m高程，長(zhǎng)3 064m，路面寬度9m。隧洞外側(cè)從下游向上游方向，依次布置有高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)出場(chǎng)道路、上壩道路、高線混凝土系統(tǒng)進(jìn)車道路、高線混凝土系統(tǒng)回車道路以及廠房進(jìn)口施工支線道路等，內(nèi)側(cè)布置有出線豎井交通洞。隧洞布置有2個(gè)轉(zhuǎn)彎半徑為350m的彎道。右岸高線公路的主要功能除滿足右岸廠房進(jìn)水口工作面、右岸泄洪洞進(jìn)口工作面的施工通道外，部分隧洞段還作為大壩工程混凝土澆筑循環(huán)運(yùn)輸通道。

可研方案具體為:大壩工程混凝土細(xì)骨料自馬家河壩至高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)，通過(guò)膠帶機(jī)隧洞由膠帶機(jī)直接運(yùn)至705m高程的2個(gè)細(xì)骨料豎井(Φ10m)，經(jīng)過(guò)2～3d的自然冷卻后，通過(guò)布置在豎井底部洞內(nèi)的膠帶機(jī)直接運(yùn)至拌和樓細(xì)骨料儲(chǔ)料倉(cāng)。細(xì)骨料豎井總?cè)萘繛? 000m3，可以滿足混凝土澆筑高峰期2～3d的用量。膠帶機(jī)隧洞長(zhǎng)度約2.9km。

取消膠帶運(yùn)輸機(jī)隧洞，利用右岸高線公路隧洞布置膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸成品細(xì)骨料有以下三種情況:

(1)通過(guò)在右岸高線公路隧洞內(nèi)布置膠帶機(jī)，將成品細(xì)骨料自馬家河壩運(yùn)輸至大壩下游隧洞口，再轉(zhuǎn)公路運(yùn)輸方式運(yùn)至大壩高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)705m高程細(xì)骨料豎井，細(xì)骨料運(yùn)輸總距離達(dá)8km以上，較可研方案，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上均沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，該方案可以舍棄。

(2)不考慮705m高程細(xì)骨料豎井，通過(guò)在右岸高線公路隧洞和高線混凝土系統(tǒng)進(jìn)車道路隧洞內(nèi)布置膠帶輸送機(jī)，直接將成品細(xì)骨料運(yùn)至高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)610m高程平臺(tái)，細(xì)骨料運(yùn)輸距離僅3km，與可研方案相當(dāng)。但高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)610m高程平臺(tái)通過(guò)大開(kāi)挖，強(qiáng)支護(hù)形成，場(chǎng)地極其有限，不具備布置滿足大壩高峰強(qiáng)度2～3d用量要求的成品料堆或料罐。因此，該方案技術(shù)上是不成立的。

(3)保留705m高程細(xì)骨料豎井。(2)中細(xì)骨料運(yùn)輸至高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)610m高程平臺(tái)后，再通過(guò)膠帶機(jī)運(yùn)至細(xì)骨料豎井?？紤]到高線混凝土系統(tǒng)進(jìn)車道路隧洞口至細(xì)骨料豎井高差有95m，而水平距離不足70～100m，常規(guī)膠帶輸送機(jī)不能滿足運(yùn)輸要求，需采用垂直膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸。與可研方案相比，該方案減少了2.9km的膠帶輸送機(jī)隧洞，細(xì)骨料總運(yùn)輸距離相當(dāng)，需增加1條垂直膠帶運(yùn)輸機(jī)。

以下在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上對(duì)(3)進(jìn)行分析。

如圖1、2，右岸高線公路隧洞內(nèi)布置B800膠帶機(jī)后，僅能作為單車道隧洞使用。根據(jù)對(duì)大壩、右岸廠房進(jìn)水口、右岸泄洪洞施工總進(jìn)度計(jì)劃和料物流向的分析，單車道隧洞運(yùn)行工況差，運(yùn)輸能力將嚴(yán)重影響上述部位的施工進(jìn)度。

圖1 直線段膠帶機(jī)布置示意

圖2 跨支線道路膠帶機(jī)布置示意

另外，如圖3，大壩混凝土澆筑是利用右岸高線公路隧洞作為混凝土循環(huán)運(yùn)輸通道的一部分，運(yùn)輸線路為:高線混凝土系統(tǒng)→纜機(jī)起吊平臺(tái)→回車道路→右岸高線公路隧洞→進(jìn)車道路→高線混凝土系統(tǒng)。一旦大壩開(kāi)始澆筑，右岸高線公路隧洞回車道路和進(jìn)車道路之間只能從上游向下游方向單向通行，整個(gè)右岸高線下游向上游方向的通行將阻斷。為了確保大壩混凝土澆筑施工順利進(jìn)行，在高線混凝土系統(tǒng)進(jìn)車、回車道路之間還需要增設(shè)旁洞，旁洞和右岸高線公路隧洞互為備用，以保證大壩混凝土運(yùn)輸通道的順暢。

綜上所述，右岸高線公路隧洞替代膠帶輸送機(jī)隧洞，技術(shù)上通過(guò)采取一定措施后雖然可行，但右岸高線公路隧洞的運(yùn)行工況差，運(yùn)輸能力將嚴(yán)重降低。

經(jīng)濟(jì)上，參照可研階段價(jià)格水平，該方案較可研方案僅減少投資約160萬(wàn)元。

綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，推薦維持可研方案不變。

6 粗骨料儲(chǔ)存和運(yùn)輸方案研究

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際場(chǎng)地條件，大壩工程招標(biāo)設(shè)計(jì)階段擬定了“洞口方案”和“塘房坪方案”進(jìn)行研究，目的是分析取消高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)705m高程4個(gè)粗骨料豎井的可行性。

圖3 右岸高線公路隧洞、膠帶機(jī)隧洞、高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)平面布置

6.1 洞口方案

右岸高線公路隧洞進(jìn)口外側(cè)場(chǎng)地為13層頂部平臺(tái)，平臺(tái)基礎(chǔ)為玄武巖。場(chǎng)地平均寬度約50m，長(zhǎng)度約150m，高程范圍為580～600m，距高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)直線距離約0.8～1.1km，距塘房坪粗骨料加工廠成品料堆直線距離0.25km。

根據(jù)隧洞進(jìn)口場(chǎng)地條件，經(jīng)布置規(guī)劃，成品粗骨料儲(chǔ)存選用料罐型式，規(guī)劃布置8個(gè)，斷面D12m，高度30m，總?cè)萘烤S持可研容量不變。成品粗骨料自塘房坪粗骨料加工廠成品料堆，采用膠帶機(jī)運(yùn)輸方式運(yùn)至洞口成品料罐。成品料罐至高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)也采用膠帶機(jī)運(yùn)輸方式，膠帶機(jī)布置有以下兩種可能線路:

線路一:自洞口600m高程至高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)635m高程二次篩分車間，膠帶機(jī)均勻布置在外側(cè)坡面上。由于外側(cè)邊坡均為開(kāi)挖陡坡，膠帶機(jī)排架與下方最近的馬道平均高度為20～30m，最高可能達(dá)到50m。

線路二:設(shè)置卸料豎井和平洞，將粗細(xì)骨料運(yùn)至泄洪洞4號(hào)補(bǔ)氣洞馬道上，再通過(guò)布置在馬道上的膠帶機(jī)運(yùn)輸至高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)二次篩分車間。

6.2 塘房坪方案

直接利用塘房坪粗骨料加工廠成品料堆作為高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)節(jié)料堆，成品粗骨料通過(guò)膠帶機(jī)自塘房坪粗骨料加工廠成品料堆運(yùn)至705m高程平臺(tái)，通過(guò)卸料豎井(規(guī)模遠(yuǎn)小于可研的骨料豎井)、豎井底部的膠帶機(jī)平洞運(yùn)至高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)二次篩分車間。

6.3 方案比較

6.3.1 運(yùn)輸條件比較

可研方案，粗骨料采用膠帶機(jī)運(yùn)輸至705m高程粗骨料豎井后，通過(guò)底部廊道內(nèi)的膠帶機(jī)運(yùn)輸至高線混凝土系統(tǒng)二次篩分車間，水平總運(yùn)距1.0km，其中塘房坪至705m高程平臺(tái)的膠帶機(jī)布置在6號(hào)公路外側(cè)。由于6號(hào)公路外側(cè)為14層頂部，公路施工后留下一狹長(zhǎng)的條帶，正好可以布置膠帶機(jī)，并且6號(hào)公路可作為膠帶機(jī)安裝、維護(hù)和檢修的施工通道，因此運(yùn)輸條件較好。

洞口方案，粗骨料通過(guò)膠帶機(jī)，首先從塘房坪粗骨料加工廠成品料堆運(yùn)輸至4號(hào)公路進(jìn)口料罐，在通過(guò)線路(1)或(2)運(yùn)輸至高線混凝土系統(tǒng)二次篩分車間，水平總運(yùn)距1.2km。線路(1)或(2)在開(kāi)挖陡坡或馬道上架設(shè)膠帶機(jī)，施工和運(yùn)行難度均較大。

塘房坪方案，粗骨料自塘房坪粗骨料加工廠至高線混凝土系統(tǒng)，水平運(yùn)距、膠帶機(jī)布置等均與可研方案相同。

6.3.2 高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行條件比較

可研方案，成品骨料豎井緊臨高線混凝土拌和系統(tǒng)，成品骨料豎井的儲(chǔ)存容量為混凝土澆筑高峰期的2～3天，滿足施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。根據(jù)高線混凝土系統(tǒng)平面布置圖，細(xì)骨料自豎井至拌和樓，膠帶機(jī)(1號(hào)拌和樓1條，2號(hào)拌和樓與1號(hào)拌和樓公用1條，并增設(shè)1條)運(yùn)輸距離最長(zhǎng)70m;粗骨料自豎井至二次篩分樓，膠帶機(jī)(1條)運(yùn)輸距離約80m。由于成品料運(yùn)輸是通過(guò)短膠帶機(jī)與高線混凝土系統(tǒng)連為整體，有利于混凝土系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)度和運(yùn)行，保證率較高。

洞口方案，成品骨料料罐距拌和樓的距離約為1km。按照《水利水電工程混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)則》6．3．1款，在輪換上料時(shí)，骨料供料點(diǎn)至拌和樓的運(yùn)輸間距宜在300m以內(nèi);按照《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)》，堆料場(chǎng)至拌和樓的距離不宜過(guò)長(zhǎng)，當(dāng)采用一條膠帶機(jī)向一座樓供料時(shí)，從供料點(diǎn)到拌和樓的距離以小于300m為宜，一般不超過(guò)500m。顯然，洞口方案遠(yuǎn)超《水利水電工程混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)則》和《設(shè)計(jì)施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)》建議的運(yùn)輸距離，成品料罐作為混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)成品骨料調(diào)節(jié)的功能被削弱。國(guó)內(nèi)類似工程，如二灘、小灣、龍灘等，混凝土系統(tǒng)成品料料堆(豎井、料罐)距混凝土系統(tǒng)的距離均未超過(guò)300m。

塘房坪方案，直接利用塘房坪粗骨料加工廠成品料堆為混凝土系統(tǒng)的調(diào)節(jié)料堆，由于成品料堆距離拌和樓二次篩分車間水平運(yùn)距同樣達(dá)到1km，與洞口方案相同，成品料堆作為混凝土系統(tǒng)成品骨料調(diào)節(jié)的功能同樣被削弱。

因此，從成品料供應(yīng)的調(diào)節(jié)能力和大壩混凝土生產(chǎn)的保證性上分析，可研方案較優(yōu)。

6.3.3 對(duì)大壩混凝土溫控的影響

可研方案，粗骨料采用地下豎井儲(chǔ)料方式，骨料經(jīng)過(guò)豎井2～3天的自然冷卻后，溫度有所下降，有利于溫控。

洞口方案，粗骨料儲(chǔ)存采用地面料罐方式，地面料罐自然冷卻效果不如地下豎井方案。在《三峽水利樞紐混凝土工程溫度控制研究》“骨料和砂的堆存”中曾介紹，夏季地下廊道平均溫度較地面廊道要低5～7℃。由此，可以推斷，地下豎井中的骨料經(jīng)自然冷卻后，溫度肯定較料罐內(nèi)骨料溫度要低。此外成品骨料自料罐至高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)約1km的運(yùn)輸過(guò)程中，骨料的溫度會(huì)受到氣溫的影響而存在一定的溫升。骨料溫度的升高，將導(dǎo)致拌和系統(tǒng)預(yù)冷設(shè)備容量增加，骨料預(yù)冷時(shí)間增長(zhǎng)，預(yù)冷費(fèi)用增高。

塘房坪方案，粗骨料直接從塘房坪粗骨料加工廠成品料堆至拌和系統(tǒng)二次篩分車間，粗骨料也沒(méi)有一個(gè)自然冷卻的過(guò)程。

從有利于骨料溫度控制方面分析，可研方案較優(yōu)。

6.3.4 經(jīng)濟(jì)方面

參照可研階段價(jià)格水平，在不考慮溫控費(fèi)用增加的情況下，洞口方案較可研方案節(jié)約投資約590萬(wàn)元，塘房坪方案較可研方案節(jié)約投資約1 524萬(wàn)元。

溫控費(fèi)用估算如下:根據(jù)可研報(bào)告，高線混凝土制冷系統(tǒng)一次風(fēng)冷將骨料從27℃降至12℃，降溫幅度為15℃，一次風(fēng)冷單價(jià)為9.76元/m3，單位體積混凝土骨料每下降1℃的一次風(fēng)冷費(fèi)用為0.65元。洞口方案、塘房坪方案成品骨料的地面儲(chǔ)存方式與可研方案的地下豎井儲(chǔ)存方式相比，含約1km膠帶機(jī)運(yùn)輸期間的溫升，初步估計(jì)骨料溫度要高約3～5℃，平均按照4℃考慮，一次風(fēng)冷費(fèi)用增加約1 330萬(wàn)元。考慮到骨料溫度較高時(shí)，一次風(fēng)冷費(fèi)用有一定的折減，按60%折算，一次風(fēng)冷費(fèi)用約800萬(wàn)元。

技術(shù)上，可研方案在粗骨料運(yùn)輸、混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行管理、溫控措施、保證大壩混凝土澆筑強(qiáng)度等技術(shù)方面，較洞口方案和塘房坪方案具有明顯優(yōu)勢(shì);經(jīng)濟(jì)方面，在不考慮溫控費(fèi)用增加時(shí)，較洞口方案僅高約590萬(wàn)元，較塘房坪方案高約1 520萬(wàn)元。參照國(guó)內(nèi)相關(guān)工程的經(jīng)驗(yàn)，從保證大壩混凝土質(zhì)量和澆筑強(qiáng)度方面考慮，仍推薦可研方案。

7 結(jié) 語(yǔ)

溪洛渡水電站大壩工程招標(biāo)時(shí)，細(xì)骨料加工廠設(shè)置按照本文中的方案三(1)進(jìn)行招標(biāo)，不同的是大戲廠至馬家河壩半成品料的運(yùn)輸方式，由可研推薦的膠帶機(jī)運(yùn)輸方式調(diào)整為公路運(yùn)輸方式;同時(shí)擴(kuò)大馬家河壩加工廠半成品和成品料堆的規(guī)模，半成品堆料場(chǎng)的容量要求不小于20萬(wàn)m3，成品堆料場(chǎng)容量不小于30萬(wàn)m3。

細(xì)骨料自馬家河壩至高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、粗骨料自塘房坪粗骨料加工廠至高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)輸方式以及高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)成品粗、細(xì)骨料的儲(chǔ)存方式，均采用可研方案。實(shí)施階段，高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)增設(shè)了旁洞作為混凝土循環(huán)運(yùn)輸通道，以保證右岸高線公路的正常通行。