楊 波，徐文林，牛運(yùn)華

(長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010)

0 引 言

國(guó)內(nèi)外對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施布置的研究已有一定基礎(chǔ)，20世紀(jì)70年代，Eastman對(duì)空間分析和設(shè)備布置問題進(jìn)行了較為深入的研究[1]。20世紀(jì)90年代初，Tommelein將設(shè)施布置系統(tǒng)理論引入了施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施布置問題中[2-3]。20世紀(jì)90年代后期開始，學(xué)者們重點(diǎn)研究地理信息系統(tǒng)與布局規(guī)劃。在國(guó)內(nèi)，學(xué)者們多采用數(shù)學(xué)理論方法進(jìn)行水電站施工場(chǎng)地布置的研究[4-5]。但目前國(guó)內(nèi)外研究范圍多集中于工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域。

拉洛水利樞紐工程是位于高原地區(qū)的大型水利樞紐工程，工程區(qū)域地廣人稀，可布置施工區(qū)的場(chǎng)地范圍較大，既可以分散布置，也可以集中布置，但高原氣壓低，缺氧較嚴(yán)重，自然生活條件惡劣，樞紐建筑物布置要因地制宜。對(duì)此，拉洛水利樞紐工程采用了相對(duì)集中的布置方式，分別設(shè)置壩區(qū)施工區(qū)、廠區(qū)施工區(qū)及隧洞出口施工區(qū)，便于現(xiàn)場(chǎng)工程管理，并可集中改善和提高高原地區(qū)工作生活條件。該布置思路可供高寒高海拔地區(qū)類似工程參考。

1 工程概況

拉洛水利樞紐及配套灌區(qū)工程位于西藏自治區(qū)日喀則市西南部雅魯藏布江右岸一級(jí)支流夏布曲上，水庫(kù)總庫(kù)容2.965億m3、最大壩高61.5 m，電站總裝機(jī)容量42 MW，為Ⅱ等大(2)型工程。該工程主要包括樞紐工程和灌區(qū)工程兩部分，工程任務(wù)以灌溉為主，兼顧供水、發(fā)電和防洪，并促進(jìn)改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。樞紐工程由瀝青混凝土心墻砂礫石壩、泄洪隧洞、溢洪道、拉洛水電站、灌溉引水(德羅水電站引水)隧洞、壓力前池及側(cè)堰、壓力鋼管、德羅水電站廠房組成[6]。拉洛水利樞紐工程(圖1)于2014年6 月正式開工，2020年12月投產(chǎn)發(fā)電。

圖1 拉洛水利樞紐工程布置Fig.1 Layout of Laluo Hydro Project

2 施工場(chǎng)地條件

2.1 地形地貌

拉洛水利樞紐工程壩址區(qū)(圖2)位于拉洛鄉(xiāng)下游6.0 km夏布曲峽谷進(jìn)口段，河谷呈不對(duì)稱“V”型，左岸略緩，右岸較陡。壩址區(qū)分布Ⅰ級(jí)階地，階面高程4 300～4 310 m。引水發(fā)電系統(tǒng)總地貌為高原山地地貌，德羅隧洞進(jìn)口距離壩址約6.2 km，外臨寬廣平緩的夏布曲河漫灘，高程4 282～4 284 m，出洞口位于波日北西側(cè)緩斜坡，高程4 600～4 050 m。德羅水電站(圖3)廠址位于平緩山脊北部緩斜坡，地面高程4 050～4 070 m。

圖2 壩址區(qū)布置Fig.2 Layout of the dam site area

圖3 德羅電站區(qū)布置Fig.3 Layout of Deluo Power Station area

2.2 地質(zhì)條件

(1) 工程地質(zhì)。壩址區(qū)兩岸局部殘留兩級(jí)基座階地，階地面分別高于河床5～8 m、10～15 m。壩址區(qū)基巖為三疊系涅如組(T3n)泥質(zhì)板巖，局部炭質(zhì)含量相對(duì)稍高，偶夾相對(duì)較硬的砂質(zhì)板巖。第四系地層有沖積層(Qal)、洪積層(Qpl)、崩坡積層(Qcol+dl)及地滑堆積層(Qdel)，河床覆蓋層厚7～14 m，左岸覆蓋層厚10～48 m。其中，沖積層為砂壤土、砂礫石、礫卵石等，其余均為碎塊石土。工程區(qū)最大凍土深101 cm。

壩址基巖中存在承壓水，承壓水賦存于板巖板理、裂隙或?qū)娱g擠壓帶中，為脈狀裂隙性承壓水，連通性較差，與夏布曲河水基本無(wú)直接水力聯(lián)系，補(bǔ)給來(lái)源較穩(wěn)定。

(2) 料場(chǎng)條件。選擇雪日巴唐、塔曲兩個(gè)料場(chǎng)作為砂礫料場(chǎng)。雪日巴唐、塔曲砂礫石料場(chǎng)至壩址運(yùn)距分別為0.7～2.5 km、4～6 km。料場(chǎng)儲(chǔ)量均滿足工程需求。料場(chǎng)砂礫料作為壩殼填筑料、過渡料、墊層料及反濾料，質(zhì)量滿足規(guī)程要求。砂礫作為混凝土骨料，含泥量高，砂細(xì)度模數(shù)、平均粒徑偏小，需采取沖洗和添加人工料等措施進(jìn)行處理；礫石部分試樣的針片狀顆粒、軟弱顆粒含量偏大，采取措施處理后質(zhì)量基本滿足要求。

選擇卡窮朗、卡吉朗兩個(gè)料場(chǎng)作為石料料場(chǎng)?？ǜF朗料場(chǎng)的弱、微風(fēng)化石英砂巖為有用層，呈厚層-巨厚層狀，其儲(chǔ)量滿足工程需求，石料質(zhì)量滿足混凝土人工骨料、護(hù)坡塊石料要求；料場(chǎng)至壩址運(yùn)距11 km。卡吉朗石料場(chǎng)巖性為玄武巖，石料質(zhì)量滿足混凝土人工骨料、瀝青混凝土骨料和護(hù)坡塊石料要求；料場(chǎng)至壩址運(yùn)距13 km。

混凝土骨料料源可選擇人工骨料(石英砂巖、玄武巖)和天然砂礫料。因?yàn)r青混凝土骨料用量小，因此從工程區(qū)附近社會(huì)料場(chǎng)購(gòu)買灰?guī)r進(jìn)行加工。

3 施工布置總體思路

3.1 樞紐布置情況

樞紐建筑物由瀝青混凝土心墻砂礫石壩、泄洪發(fā)電隧洞、溢洪道、拉洛水電站、灌溉引水隧洞、壓力前池、側(cè)堰及泄槽、鋼管進(jìn)水口、壓力鋼管和德羅水電站等組成。

樞紐布置主要為：主河床布置瀝青混凝土心墻砂礫石壩，左岸壩肩布置開敞式溢洪道，右岸布置泄洪兼發(fā)電引水洞、放空洞(施工期為導(dǎo)流洞)，拉洛水電站廠房位于大壩壩腳下游右岸，魚道設(shè)施布置在右岸；德羅隧洞進(jìn)水口(灌溉取水口)布置于壩軸線上游6.2 km庫(kù)區(qū)右岸加木扎處，隧洞尾部設(shè)置前池接壓力鋼管至德羅水電站，電站尾水進(jìn)灌溉總干渠。

3.2 總體布置思路

工程地處高海拔偏遠(yuǎn)山區(qū)，工程區(qū)域及其附近均無(wú)工礦企業(yè)，自然村寨規(guī)模小，呈分散分布。工程建設(shè)征地不涉及自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、文物古跡等環(huán)境敏感區(qū)。拉洛水利樞紐建筑物布置較分散，大壩與德羅水電站廠房直線距離約13.5 km，與德羅引水隧洞進(jìn)水口直線距離約6.2 km；德羅引水隧洞進(jìn)水口與德羅水電站廠房直線距離約9 km。施工點(diǎn)布置較分散，距離較遠(yuǎn)，相互之間干擾較少，可獨(dú)立施工。高原氣壓低，缺氧較嚴(yán)重，自然生活條件惡劣，施工區(qū)集中布設(shè)便于現(xiàn)場(chǎng)工程管理、改善和提高高原地區(qū)工作生活條件。根據(jù)以上工程特點(diǎn)，施工布置采用集中與分散相結(jié)合的布置方式，分別在拉洛水利樞紐大壩、德羅水電站及德羅引水隧洞出口設(shè)置3個(gè)施工區(qū)。

4 施工總布置

4.1 原 則

(1) 施工場(chǎng)地規(guī)劃盡量少移民、少占耕地，以節(jié)約臨時(shí)工程投資。施工總布置采用集中與分散相結(jié)合的方式，分散設(shè)置施工區(qū)，施工區(qū)內(nèi)集中布置施工設(shè)施和營(yíng)地。根據(jù)工程布置及場(chǎng)地條件，設(shè)置壩區(qū)施工區(qū)、廠區(qū)施工區(qū)及隧洞出口施工區(qū)。

(2) 施工場(chǎng)地規(guī)劃應(yīng)有利于生產(chǎn)和方便生活，并利于工程施工期主體工程施工實(shí)施封閉管理。

(4) 施工區(qū)的設(shè)置應(yīng)與場(chǎng)內(nèi)交通結(jié)合，保證施工期內(nèi)物料運(yùn)輸和交通順暢。

(5) 施工區(qū)布置應(yīng)避開泥石流、滑坡、山洪等地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域。

(6) 施工設(shè)施的布置應(yīng)充分考慮環(huán)保、水保及防洪的要求。

(7) 施工臨時(shí)設(shè)施盡可能采用永久與臨時(shí)相結(jié)合(以下簡(jiǎn)稱“永臨結(jié)合”)的方式，節(jié)約工程投資。

4.2 可利用場(chǎng)地分析

整個(gè)工程區(qū)內(nèi)地廣人稀，河灘面積大，山坡地勢(shì)相對(duì)平緩，便于施工布置。根據(jù)工程區(qū)內(nèi)地形地貌條件，得到可用于施工布置的場(chǎng)地如下[7-9]。

(1) 壩址下游約650 m、位于右岸高程4 258～4 274 m間的較緩階地，沿河長(zhǎng)約400 m，寬約100 m，面積約4萬(wàn)m2。

(2) 壩址上游約900 m、位于左岸高程4 280～4 330 m間的緩坡地帶，沿河長(zhǎng)約700 m，寬約280 m。

(3) 德羅隧洞東側(cè)寬闊谷地，地形平緩，高程4 275～4 300 m，谷地內(nèi)已有簡(jiǎn)易道路通過。

(4) 德羅隧洞出口平緩的山坡地，高程4 260～4 900 m，長(zhǎng)約300 m，寬約120 m。

(5) 距吉隆村約900 m左右的平緩坡地，此處地形平緩，有簡(jiǎn)易道路通過，面積大，高程4 040～4 070 m。

4.3 施工總布置規(guī)劃

4.3.1 場(chǎng)內(nèi)交通道路規(guī)劃

4.3.1.1 場(chǎng)內(nèi)道路規(guī)劃

拉洛水利樞紐工程場(chǎng)內(nèi)交通采用公路運(yùn)輸方式。場(chǎng)內(nèi)交通運(yùn)輸量較大，為保證工程順利施工，施工道路布置必須暢通、可靠。

場(chǎng)內(nèi)交通以德羅水電站為起點(diǎn)，有2個(gè)方案可以作為場(chǎng)內(nèi)交通主干線路，線路一為右岸-左岸方案，線路二為右岸-左岸-右岸方案，具體如下。

(1) 線路一(圖4)。德羅-亞呂-夏拉夏瓦-達(dá)納-慶工-夏布朗-右壩頭-亞木夏瓦-下游圍堰左堰頭-左壩頭-砂石混凝土系統(tǒng)。

圖4 線路1Fig.4 Route 1

(2) 線路二(圖5)。德羅-亞呂-夏拉夏瓦-達(dá)納-雪日巴塘-砂石混凝土系統(tǒng)-左壩頭-下游圍堰左堰頭-亞木夏瓦-右壩頭。

圖5 線路2Fig.5 Route 2

對(duì)兩條線路方案進(jìn)行比較，見表1。

表1 場(chǎng)內(nèi)交通方案比較Tab.1 Comparison of on-site transportation schemes

(1) 物料流向方面，兩條線路物料流向都比較順暢，條件相當(dāng)。

(2) 道路條件方面，線路一里程最短，其中慶工-夏布朗段成路條件較差；線路二里程最長(zhǎng)、成路條件較好。

(3) 橋梁條件方面，兩條線路均需新建兩座橋梁，且線路一橋梁跨度短，線路二橋梁跨度長(zhǎng)。

(4) 造價(jià)方面，線路一造價(jià)最低。

經(jīng)綜合比較，選擇線路一為場(chǎng)內(nèi)交通主干線路。

4.3.1.2 大壩填筑道路規(guī)劃

大壩為瀝青心墻壩，壩頂面高程4 305.00 m，大壩壩高61.50 m。壩軸線長(zhǎng)418.00 m，壩頂寬7 m。壩址區(qū)河床寬度約120 m，兩岸斜坡地形坡度一般為30°～50°，局部形成高約10 m的陡崖。

如圖6所示，大壩填筑期間，從場(chǎng)內(nèi)2號(hào)道路接線布設(shè)3條施工道路作大壩填筑通道，其中L1號(hào)施工道路承擔(dān)4 280 m以下高程填筑，L2號(hào)施工道路承擔(dān)大壩4 280～4 290 m高程填筑，L3號(hào)施工道路承擔(dān)大壩4 290～4 300 m高程填筑，壩頂填筑利用場(chǎng)內(nèi)2號(hào)和3號(hào)道路。L1號(hào)道路至L3號(hào)道路路面寬度8 m，道路縱坡坡度控制在3%～6%。

圖6 大壩填筑道路(單位：m)Fig.6 Layout of dam filling road

4.3.2 施工區(qū)規(guī)劃

根據(jù)拉洛水利樞紐建筑物布置較分散的特點(diǎn)，采用相對(duì)集中的布置方式在拉洛水利樞紐大壩、德羅水電站及德羅引水隧洞出口分別設(shè)置3個(gè)施工區(qū)，即壩區(qū)施工區(qū)、廠區(qū)施工區(qū)及隧洞出口施工區(qū)。壩區(qū)施工區(qū)主要為拉洛水利樞紐工程施工服務(wù)，廠區(qū)施工區(qū)主要為德羅水電站廠房工程施工服務(wù)，隧洞出口施工區(qū)主要為德羅引水隧洞工程施工服務(wù)。

(1) 壩區(qū)施工區(qū)。該施工區(qū)設(shè)置在右岸拉洛水利樞紐大壩下游0.4～1.7 km范圍內(nèi)，地形平緩，主要為灘地，高程4 261～4 277 m。壩區(qū)施工區(qū)內(nèi)布置了瀝青砂石混凝土系統(tǒng)、天然料砂石混凝土系統(tǒng)、填筑料加工系統(tǒng)、水廠、油庫(kù)、施工管理生活營(yíng)地、綜合加工廠、機(jī)械及汽車停放場(chǎng)、綜合倉(cāng)庫(kù)、機(jī)電設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)安裝廠等，壩區(qū)施工區(qū)總占地面積9.53萬(wàn)m2。

(2) 廠區(qū)施工區(qū)。該施工區(qū)在德羅電站靠近貢巴一側(cè)，地形較平緩，高程4 052～4 067 m，可以布置廠區(qū)施工附屬企業(yè)及施工場(chǎng)地。廠區(qū)施工區(qū)內(nèi)布置了混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、施工變電所、炸藥庫(kù)、業(yè)主基地、施工管理生活營(yíng)地、綜合加工廠、機(jī)械及汽車停放場(chǎng)、綜合倉(cāng)庫(kù)、機(jī)電設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)安裝廠等，廠區(qū)施工區(qū)總占地面積6.74萬(wàn)m2。

(3) 隧洞出口施工區(qū)。該施工區(qū)在德羅隧洞出口附近，地形較平緩，地面高程4 260～4 270 m。隧洞出口施工區(qū)內(nèi)布置了德羅隧洞混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)及壓力鋼管安裝廠，隧洞出口施工區(qū)總占地面積1.6萬(wàn)m2。

4.3.3 料場(chǎng)規(guī)劃

工程填筑壩殼料、砂礫料161.11萬(wàn)m3，反濾料、排水料、過渡料和墊層料38.93萬(wàn)m3，塊石料14.34萬(wàn)m3，主體工程混凝土量30.13萬(wàn)m3，工程瀝青混凝土2.07萬(wàn)m3。

對(duì)雪日巴塘和塔曲2個(gè)砂礫石料場(chǎng)，以及卡窮朗和卡吉朗2個(gè)石料場(chǎng)進(jìn)行了工程詳查和比較。

(1) 由于雪日巴塘料場(chǎng)距離填筑區(qū)較近，且砂混系統(tǒng)均布置在雪日巴塘料場(chǎng)旁邊，因此，選擇在雪日巴塘砂礫料場(chǎng)開采工程填筑壩殼料、砂礫料、反濾料、排水料、過渡料和墊層料。

(2) 卡窮朗溝石料場(chǎng)區(qū)為斜坡地形，開采方便，運(yùn)距近，有簡(jiǎn)易公路至工程區(qū)。因此，選擇卡窮朗溝料場(chǎng)為工程塊石料開采料場(chǎng)。

(3) 混凝土骨料優(yōu)先采用天然料作為料源。雪日巴塘砂礫料場(chǎng)雖比塔曲砂礫料場(chǎng)距工程區(qū)近約2 km，但雪日巴塘砂礫料場(chǎng)細(xì)骨料含泥量相差較大，因此選用塔曲料場(chǎng)作混凝土骨料料源。

(4) 當(dāng)?shù)靥烊宦训[石料成分復(fù)雜，與瀝青的黏附性較差，不宜作為瀝青混凝土骨料；卡窮朗塊石料為酸性石英砂巖，也不適合作為瀝青混凝土骨料；此外，工程需瀝青混凝土骨料量?jī)H2.17萬(wàn)m3，而卡吉朗石料場(chǎng)覆蓋層較厚，且需新修施工道路，開采加工不經(jīng)濟(jì)。因此，推薦購(gòu)買社會(huì)料場(chǎng)生產(chǎn)的灰?guī)r石料作為瀝青混凝土骨料，并以卡吉郎石料場(chǎng)為備用料場(chǎng)。

雪日巴塘砂礫石料場(chǎng)和塔曲砂礫石料場(chǎng)位于大壩上游左岸，與大壩通過場(chǎng)內(nèi)2號(hào)道路連接。卡窮朗溝石料場(chǎng)位于大壩上游右岸，通過場(chǎng)內(nèi)5號(hào)、1號(hào)、3號(hào)道路到達(dá)工區(qū)。

4.3.4 棄渣場(chǎng)規(guī)劃

拉洛水利樞紐工程總棄渣量為125.16萬(wàn)m3，其中棄渣場(chǎng)棄渣94.91萬(wàn)m3，雪日巴塘料場(chǎng)棄渣28.90萬(wàn)m3，塔曲砂礫料場(chǎng)棄渣1.35萬(wàn)m3。雪日巴塘與塔曲砂礫料場(chǎng)剝離棄渣料，先臨時(shí)堆存在料場(chǎng)附近，待料場(chǎng)取料后，將剝離棄渣料返回料場(chǎng)取料坑內(nèi)，不另外占地。

根據(jù)樞紐建筑物布置較分散的特點(diǎn)，共規(guī)劃設(shè)置6個(gè)棄渣場(chǎng)，總占地面積21.5萬(wàn)m2。

4.3.5 永臨結(jié)合布置

施工營(yíng)地布置和場(chǎng)內(nèi)道路設(shè)置考慮采用永臨結(jié)合的形式，以節(jié)約工程投資。

業(yè)主基地在工程施工期是整個(gè)工程施工的指揮管理中心，是包括設(shè)計(jì)、監(jiān)理等人員在內(nèi)的主要辦公、生活區(qū)，除滿足工程建設(shè)期辦公、生活、會(huì)議等要求外，還需滿足電站運(yùn)行后的管理需求。因此，業(yè)主基地按永久建筑物規(guī)劃，對(duì)于布置位置，首先考慮滿足其基本功能要求：內(nèi)外交通聯(lián)系方便，遠(yuǎn)離施工污染源，具備良好的排水、通風(fēng)和日照條件；同時(shí)在避免施工干擾和近壩場(chǎng)地優(yōu)先布置施工企業(yè)前提下，兼顧各施工區(qū)。

場(chǎng)內(nèi)道路在施工期是施工物資、材料和人員的運(yùn)輸通道，工程完建后，部分道路的功能還將延伸至電站運(yùn)行期，作為工程運(yùn)行管理的通道，在道路路線、道路等級(jí)、道路防護(hù)措施等方面應(yīng)考慮永臨結(jié)合。根據(jù)拉洛水利樞紐工程場(chǎng)內(nèi)道路功能，場(chǎng)內(nèi)1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)道路和9號(hào)道路為永臨結(jié)合道路。

5 結(jié) 語(yǔ)

拉洛水利樞紐工程場(chǎng)內(nèi)交通干線公路與支線道路的設(shè)計(jì)符合現(xiàn)場(chǎng)的施工需要，工程開挖與大壩填筑高峰期交通運(yùn)輸暢通，場(chǎng)內(nèi)交通設(shè)施規(guī)劃合理，形成了上下游、左右岸互相連通的公路網(wǎng)，滿足了工程施工的需求。集中與分散相結(jié)合的施工總布置設(shè)計(jì)方案符合工程實(shí)際，經(jīng)濟(jì)合理，在工程實(shí)施后，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的施工總布置情況與原設(shè)計(jì)規(guī)劃成果基本一致。集中設(shè)置的施工營(yíng)地與生產(chǎn)布置區(qū)分開布置，利于改善高原地區(qū)參建人員的辦公生活條件。渣場(chǎng)、堆料場(chǎng)的合理布置以及土石方開挖渣料的合理調(diào)配與動(dòng)態(tài)管理降低了料源成本。該施工總布置規(guī)劃方案和思路符合《大中型水利水電工程建設(shè)征地補(bǔ)償和移民安置條例》(國(guó)務(wù)院令第471號(hào))中的相關(guān)要求，即在滿足工程建設(shè)的前提下，本著合理、節(jié)約利用土地的方針進(jìn)行施工布置區(qū)規(guī)劃，盡量利用荒地、灘地、坡地，減少耕地和林地使用，節(jié)約施工占地。研究成果可供高寒高海拔地區(qū)類似工程參考。