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

1 工程概況

瀑布溝水電站位于大渡河中游的四川省漢源縣及甘洛縣境內(nèi)，是一座以發(fā)電為主，兼具防洪、攔沙等綜合利用效益的大型水電工程，總裝機(jī)3600MW。

電站樞紐由碎石土心墻堆石壩、左岸地下廠房系統(tǒng)、左岸岸邊開(kāi)敞式溢洪道、左岸泄洪洞、右岸放空洞及尼日河引水工程等建筑物組成。

碎石土心墻堆石壩最大壩高186m，壩體建基面高程670.00m，壩頂高程856.00m，壩頂寬14m，上游邊坡1∶2、1∶2.25，下游邊坡1∶1.8。碎石土心墻的頂高程為854.00m，頂寬6m，上、下游邊坡均為1∶0.25，心墻上、下游面均設(shè)有反濾層，反濾層以外為過(guò)渡料和壩殼料。心墻底高程670.00m下接兩道厚1.2m、間隔12m的插入式混凝土防滲墻，最大墻深78m。心墻內(nèi)在675.00m高程處設(shè)有灌漿廊道。

大壩填筑主要工程量見(jiàn)下頁(yè)表1。

表1 大壩填筑主要工程量 單位：萬(wàn)m3

2 開(kāi)挖料利用

壩址附近有兩個(gè)石料場(chǎng)：上游加里俄呷石料場(chǎng)和下游卡爾溝石料場(chǎng)。石料場(chǎng)的質(zhì)量和儲(chǔ)量均能夠滿足大壩填筑要求。壩址附近無(wú)天然砂石料，因此混凝土骨料及反濾料采用人工砂石骨料。根據(jù)地質(zhì)資料，壩址區(qū)內(nèi)可利用的人工骨料場(chǎng)為壩址附近石料場(chǎng)和該工程地下洞室開(kāi)挖石渣。為降低工程造價(jià)，利用地下洞室群的開(kāi)挖石渣作為砂石加工廠加工砂石骨料和壩體過(guò)渡區(qū)的填筑料，反濾料由石料場(chǎng)開(kāi)采加工。

該工程大壩壩基、溢洪道、引水發(fā)電系統(tǒng)、泄洪洞、放空洞及導(dǎo)流洞等建筑物有大量的開(kāi)挖石渣。除地下洞室開(kāi)挖石渣外，還有大量的明挖石渣，能滿足圍堰、大壩次堆石及下游壩體壓重的填筑要求。因此，為減少工程投資，在滿足大壩設(shè)計(jì)要求的前提下，考慮盡量利用開(kāi)挖石渣填筑壩體。

2.1 工程建筑物開(kāi)挖料概況

該工程導(dǎo)流及主體建筑物土石明挖1379萬(wàn)m3，其中石方開(kāi)挖629.64萬(wàn)m3。地下工程石方洞挖417.9m3。各主要建筑物巖石的地質(zhì)條件及物理性質(zhì)如下：

a.大壩基礎(chǔ)。壩址兩岸谷坡一般為35°～55°，河谷狹窄，谷坡陡峻，左岸壩肩巖性主要為弱風(fēng)化和弱卸荷的中粗?；◢弾r，無(wú)強(qiáng)風(fēng)化巖石分布。右岸壩肩為玄武巖和凝灰?guī)r兩種巖體。玄武巖可滿足筑壩要求。凝灰?guī)r層面、節(jié)理裂隙等軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育，抗風(fēng)化、抗水性能差，巖體完整性差。

b.溢洪道。位于左岸壩肩斜坡Ⅳ級(jí)階地平臺(tái)，地勢(shì)相對(duì)較平坦，但該階地平緩地形為早期古河道流經(jīng)之地，古河道沖積、堆積物深厚，兩側(cè)花崗巖巖體風(fēng)化卸荷較強(qiáng)，巖體質(zhì)量較差。根據(jù)分析計(jì)算，強(qiáng)風(fēng)化巖石約占20%，其余為弱風(fēng)化中粗花崗巖。

c.引水發(fā)電建筑物。地下廠房系統(tǒng)巖性為單一的中粗粒花崗巖，巖體內(nèi)無(wú)大的斷層分布，完整性好，洞挖巖石為新鮮—微風(fēng)化巖石。進(jìn)水口巖石為弱風(fēng)化巖石，屬?gòu)?qiáng)卸荷和弱卸荷范圍。尾水隧洞出口段巖石約有15%為強(qiáng)風(fēng)化巖石，其余為弱風(fēng)化巖石。開(kāi)關(guān)站巖體主要為弱風(fēng)化花崗巖，局部存在強(qiáng)風(fēng)化夾層。

d.泄洪洞。泄洪洞進(jìn)口位于左岸進(jìn)水口上游約300m，隧洞沿線山體雄厚，圍巖巖性以中粗?；◢弾r為主，出口挑流段由流紋斑巖組成，沿線無(wú)大的斷層或控制性軟弱結(jié)構(gòu)面，洞身圍巖以微風(fēng)化—新鮮花崗巖為主，巖體一般呈塊狀—整體結(jié)構(gòu)；進(jìn)、出口巖石為弱風(fēng)化巖石，由強(qiáng)卸荷和弱卸荷花崗巖組成。

e.放空洞。放空洞布置于右岸條形山體內(nèi)，洞身通過(guò)的巖性自上游至下游依次為淺變質(zhì)玄武巖、凝灰?guī)r和花崗巖，巖石呈新鮮—微風(fēng)化。經(jīng)分析計(jì)算，隧洞圍巖約30%是凝灰?guī)r，進(jìn)口巖體為淺變質(zhì)玄武巖，屬弱風(fēng)化弱卸荷區(qū)，出口為弱風(fēng)化花崗巖。

f.導(dǎo)流洞。導(dǎo)流洞設(shè)于地下廠房與河床之間，洞身除160m長(zhǎng)段由玄武巖組成外，其余為巖性單一的花崗巖，圍巖主要為新鮮—微風(fēng)化巖石。進(jìn)口和出口段巖石呈弱風(fēng)化狀態(tài)。

g.尼日河引水系統(tǒng)。尼日河引水系統(tǒng)首部巖石開(kāi)挖料巖性主要為凝灰質(zhì)砂巖，洞挖料主要為凝灰?guī)r、花崗巖。

2.2 開(kāi)挖料使用原則

對(duì)工程開(kāi)挖石渣的上壩使用原則，主要考慮在滿足施工方便、組織容易、填料質(zhì)量保證的條件下盡可能利用。

a.覆蓋層、強(qiáng)風(fēng)化料不用。

b.分布零星、不易分選者，不作為壩體填筑料。

c.因開(kāi)挖工藝，使可用料與不可用料容易混雜，為不可用料。

d.凝灰?guī)r不能作為壩體填料。

e.臨建工程開(kāi)挖料及巖石明挖施工附加量由于數(shù)量小、不易集中，不考慮使用。

由于壩肩開(kāi)挖厚度薄，施工中分層開(kāi)挖時(shí)，對(duì)覆蓋層和巖石可用與不可用料難以分離，該部位開(kāi)挖料不考慮作為大壩填筑料。尼日河引水系統(tǒng)因開(kāi)挖料質(zhì)量符合要求的量少、分布零星，且不易分離堆存和管理，故也考慮該開(kāi)挖料不作為大壩填筑料。其他部位的開(kāi)挖料，根據(jù)總進(jìn)度安排及開(kāi)挖質(zhì)量的要求，在合理的時(shí)段內(nèi)考慮其開(kāi)挖料作為工程的填筑料使用。

在工程利用開(kāi)挖料時(shí)，還須考慮到下列物料損耗因素：

a.斷層和軟弱結(jié)構(gòu)面。

b.可用巖體和不可用巖體在多數(shù)情況下并不分明，剝除不可用巖體時(shí)，將可用巖體挖除一部分。

c.明挖采用梯段爆破時(shí)，導(dǎo)致部分可用巖石舍棄。

d.爆破飛石和炸碎損失。

e.施工組織不力可能帶來(lái)的損失。

根據(jù)工程施工總進(jìn)度的安排，前期工程用于場(chǎng)地填筑和平整的，按不可用料處理。

按上述原則及各主要建筑物巖石條件，巖石明挖可上壩利用量349.52萬(wàn)m3，占巖石明挖總量的55.5%。巖石洞挖可利用量341.33萬(wàn)m3，占巖石洞挖總量的81.7%。明挖、洞挖可利用總量690.85萬(wàn)m3，占石方開(kāi)挖總量的65.95%(見(jiàn)表2)。

表2 各單項(xiàng)工程石方開(kāi)挖量可用巖統(tǒng)計(jì) 單位：萬(wàn)m3

2.3 壩料供料規(guī)劃

2.3.1 反濾料

由于壩址附近無(wú)天然砂石料，故壩體反濾料全部采用人工砂石廠生產(chǎn)的人工骨料，共計(jì)146.21萬(wàn)m3(壓實(shí)方)。料源來(lái)自卡爾溝石料場(chǎng)。

2.3.2 壩殼料

根據(jù)大壩設(shè)計(jì)，過(guò)渡料和堆石料均可采用石料場(chǎng)開(kāi)采或工程開(kāi)挖的花崗巖、玄武巖。

過(guò)渡料粒徑要求D100≤300mm，壩工結(jié)構(gòu)要求盡量利用新鮮巖石；堆石料粒徑要求D100≤800mm，采用新鮮或微風(fēng)化的花崗巖、玄武巖，弱風(fēng)化巖石可用在下游壩殼料700.00m高程以上次堆石部位、與壩體結(jié)合的上游圍堰及壩體下游壓重區(qū)。

按照大壩設(shè)計(jì)要求，結(jié)合施工因素，洞挖爆破巖石粒徑小、巖石新鮮，應(yīng)首先滿足覺(jué)托砂石加工廠料源需要，剩余部分用于壩體上下游過(guò)渡區(qū)填料，不足部分分別從加里俄呷料場(chǎng)和卡爾溝料場(chǎng)開(kāi)采。工程洞挖可利用量341.33萬(wàn)m3(自然方)，考慮開(kāi)挖、運(yùn)輸?shù)纫蛩?，?shí)際可利用量為299.41萬(wàn)m3。覺(jué)托砂石加工廠混凝土骨料料源需要212.73萬(wàn)m3(自然方)，剩余部分折合成壓實(shí)方113.55萬(wàn)m3，考慮堆存、運(yùn)輸損耗，實(shí)際方量為108.14萬(wàn)m3。壩體上游過(guò)渡料填筑需要量145.41萬(wàn)m3(壓實(shí)方)，可充分利用洞挖剩余渣料，不足的過(guò)渡料由加里俄呷料場(chǎng)提供。

工程明挖巖石屬微—弱風(fēng)化部分，粒徑大，明挖料直接上壩，落哈渣場(chǎng)回采部分用于壩體下游700.00m高程以上次堆石填筑部位及下游壩體壓重區(qū)，三谷莊渣場(chǎng)回采部分用作上游圍堰堆筑料，相應(yīng)的工程量分別為281.83萬(wàn)m3、73.01萬(wàn)m3和89.24萬(wàn)m3(壓實(shí)方)，合計(jì)444.08萬(wàn)m3(壓實(shí)方)。工程明挖可利用量349.52萬(wàn)m3(自然方)，考慮開(kāi)挖、運(yùn)輸及二次倒運(yùn)等因素造成的材料損耗，折合成壓實(shí)方339.16萬(wàn)m3。下游壩體次堆石區(qū)部分料還需要從料場(chǎng)開(kāi)采上壩填筑。

為減小施工干擾，保證防滲心墻的填筑質(zhì)量，上、下游壩殼料分別由上、下游石料場(chǎng)供料。壩體上游壩殼料填量585.16萬(wàn)m3(壓實(shí)方)由加里俄呷料場(chǎng)供應(yīng)，該料場(chǎng)還負(fù)擔(dān)上游過(guò)渡料37.32萬(wàn)m3(壓實(shí)方)和上游塊石護(hù)坡15.30萬(wàn)m3(實(shí)方)的料源。料場(chǎng)共需開(kāi)采545.60萬(wàn)m3(自然方)，根據(jù)開(kāi)采布置方案計(jì)算料場(chǎng)有效儲(chǔ)量975萬(wàn)m3，開(kāi)采量占有效儲(chǔ)量的56.0%。

壩體下游填筑工程量主要為主堆石料311.08萬(wàn)m3(壓實(shí)方)、次堆石料281.83萬(wàn)m3(壓實(shí)方)、下游大塊石護(hù)坡15.97萬(wàn)m3(壓實(shí)方)及壓重區(qū)73.01萬(wàn)m3(壓實(shí)方)，合計(jì)681.89萬(wàn)m3(壓實(shí)方)。其中采用工程明挖石渣填筑量249.92萬(wàn)m3(壓實(shí)方)，余下431.97萬(wàn)m3(壓實(shí)方)由卡爾溝料場(chǎng)供應(yīng)，該料場(chǎng)還負(fù)擔(dān)下游過(guò)渡料152.82萬(wàn)m3(壓實(shí)方)料源、卡爾溝砂石加工廠349萬(wàn)m3(自然方)人工骨料(含反濾料)料源?？紤]開(kāi)采、運(yùn)輸、上壩等施工環(huán)節(jié)損耗，料場(chǎng)需開(kāi)采量為654.98萬(wàn)m3(自然方)，料場(chǎng)有效儲(chǔ)量1200萬(wàn)m3，開(kāi)采量占儲(chǔ)量的55.0%。

3 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)對(duì)工程石料平衡設(shè)計(jì)，有效地利用了工程建筑物開(kāi)挖料，減少了石料場(chǎng)開(kāi)采量，縮小了渣場(chǎng)占地面積，降低了工程造價(jià)。

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