某大型水电站施工总布置方案研究

任少铭 杨学红

(1.中电投云南国际电力投资有限公司，云南昆明 650224;2.长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，湖北武汉 430010)

某大型水电站施工总布置方案研究

任少铭1杨学红2

(1.中电投云南国际电力投资有限公司，云南昆明 650224;2.长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，湖北武汉 430010)

某水电站工程规模巨大，其合理的施工总布置方案有利于工程施工管理，节约工程费用和施工用地，但该方案影响因素很多，主要与大坝施工方案、混凝土骨料料源选择以及砂石混凝土系统布置有很大关系。通过对石料场、砂石加工系统和混凝土系统等主导因素组成的多种可行施工总布置方案进行比选，优选出经济合理的施工总布置方案，对其他类似工程具有借鉴意义。

大型水电站;砂石混凝土系统;施工总布置;布置方案;方案研究

1 工程概况

某水电站枢纽建筑物由河床碾压混凝土重力坝和右岸岸边引水式电站组成。碾压混凝土重力坝坝顶高程408 m，最大坝高206 m，顺流向最大长度185.18 m，共62个坝段，坝轴线长1 323 m，从左至右分别为左岸非溢流坝段、溢流坝段、右岸非溢流坝段、厂房进水口坝段和右岸连接坝段。泄洪建筑物为坝身泄洪，布置有2个深孔和8个表孔。电站厂房为岸边引水式，位于主河床右岸山脊下游侧，由进水口、引水压力管道、主厂房、安装场、副厂房和尾水渠等组成。工程土石方开挖总量约3 280万m3，混凝土浇筑总量约1 040万m3。

规模巨大的水电站工程，其合理的施工总布置方案有利于工程施工管理，节约工程费用和施工用地，但是施工总布置方案影响因素很多，需要进行技术经济研究和比选。对于坝高206 m的碾压混凝土重力坝，其施工总布置主要由大坝混凝土浇筑方案、混凝土骨料料源选择以及砂石混凝土系统布置决定。本文通过对砂石混凝土系统和骨料料源多方案的比选，优选出经济合理的施工总布置方案。

2 施工总布置条件

2.1 施工场地条件

左、右岸坝址附近两岸岸坡相对较陡，河谷呈较开阔“V”字形，地形坡度35°～50°，坝址下游1～1.5 km左、右岸分别发育有两条支流，但右岸下游有面积较大的平地和缓坡地，适合布置施工场地。

2.2 大坝混凝土施工方法

根据大坝混凝土施工特性，经多方案比选，大坝混凝土施工采用自卸汽车+高速皮带机+塔带机+平移式缆机的浇筑方案，即采用高速皮带机、塔带机和自卸汽车为主浇筑大坝碾压混凝土，同时布置2台30 t平移式缆机承担大坝常态混凝土浇筑并辅助碾压混凝土仓面吊装及金结安装等。主要浇筑方案如下:高程200～280 m之间采用自卸汽车直接入仓，上部1～20号左非坝段碾压混凝土采用从左岸进料的两条高速皮带机浇筑，21～29号泄洪坝段采用两台塔带机浇筑，右非及厂房坝段采用从右岸进料的两条高速皮带机浇筑，上部常态混凝土采用两台30 t平移式缆机浇筑，主塔设在右岸。

2.3 混凝土骨料料源选择

本工程混凝土总量为1 040万m3，考虑临建工程和损耗，需石方毛料1 137万m3。

水电站坝址附近有两个石料场符合混凝土骨料质量标准，即1号石料场和2号石料场，1号石料场位于左岸距坝址1.5 km一带，坡顶高程410～690 m，坡度20°～35°，往山脊顶渐陡。料场基岩主要为斑状变晶花岗片麻岩，夹黑云斜长角闪片麻岩。微新斑状变晶花岗片麻岩作为混凝土骨料原岩，各项质量技术指标满足规范要求。料场面积约55万m2，剥离层一般厚2～32 m，有用层储量约3 400万m3。

2号石料场位于右岸距坝址上游1 km的垭口以北。料场山脊走向南东，脊顶高程370～700 m，高程430 m以下地形坡度一般20°～30°，以上地形坡度30°～40°。料场基岩岩性主要为花岗片麻岩，夹花岗岩透镜体。微新花岗片麻岩作为混凝土骨料原岩，其质量技术指标满足规范要求。料场剥离层一般厚5～39 m，有用层储量约4 100万m3。

本工程坝址附近天然砂砾石料较少，且质量较差，不宜做混凝土骨料。右岸导流工程和电站厂房的开挖利用料可作为混凝土骨料，岩性为花岗片麻岩，可利用骨料624万m3。开挖利用料堆存于右岸下游滩地，但其总量不能完全满足工程混凝土骨料生产的需要，需从1号或2号石料场进料513万m3。

3 砂石及混凝土系统布置方案

3.1 砂石系统

开挖利用料堆存于右岸下游滩地，因此其砂石加工系统考虑选择就近布置于右岸支流出口的导流明渠右侧，减少毛料或净料倒运，且该场地比较适合布置大型砂石加工系统。

考虑左、右岸有1号和2号石料场，砂石加工系统的布置根据石料场的分布分为左岸方案和右岸方案。左岸方案(方案A)山场料砂石系统布置在左岸下游支流出口;右岸方案(方案B)有两种布置方案，方案B－1利用料加工系统集中布置在右岸支流出口，方案B－2山场料砂石系统布置在右岸坝肩。三方案布置参数见表1。

三方案的场地地形、地质条件均适宜布置砂石加工系统，加工料的料源均满足骨料要求。比较石料场开挖、支护、毛料运输、成品砂石料生产、运输以及砂石混凝土系统的建安费用，方案B－1较优，方案B－2次之。总体上三方案均可行。

3.2 混凝土系统

大坝混凝土采用以塔带机、高速皮带机和自卸汽车为主导的浇筑方案，其混凝土运输以自卸汽车、供料线为主，因此混凝土系统布置宜尽量靠近坝体或方便高速皮带机和自卸汽车入仓的位置。大坝坝高206 m，混凝土量也较大，混凝土用料点高差较悬殊，因此考虑在高高程和低高程均布置混凝土生产系统。为减少混凝土运距和均衡入仓，混凝土生产系统宜左、右岸分散布置。

根据场地条件，分别拟定左右岸分散布置方案(方案一)和右岸布置方案(方案二)，方案一为在左岸下游围堰堰头布置1座2×6 m3强制式拌和楼，右岸下游围堰堰头布置2座2×6 m3强制式拌和楼，右岸坝肩高程345 m布置1座2×6 m3强制式拌和楼，右岸下游明渠右侧高程275 m布置1座4×3 m3自落式拌和楼，左岸坝肩高程400 m布置1座4×3 m3自落式拌和楼。方案二与方案一不同之处是把左岸堰头1座2×6 m3强制式拌和楼搬至右岸下游围堰堰头与其他2座2×6 m3强制式拌和楼集中布置，其他系统布置与方案一相同。采用自卸汽车和皮带机运输混凝土，运输距离远近对混凝土温度和塌落度影响较大，运输距离越近对混凝土质量越有保证。考虑左非坝段主要是自卸汽车和皮带机浇筑，因此在左岸布置一座混凝土生产系统的方案较优，即方案一较好。

表1 砂石加工系统布置方案参数

4 施工总布置方案拟定及比选

4.1 方案拟定

根据混凝土骨料料源选择及砂石混凝土可行布置方案，分别以左、右岸石料场和砂石系统为主导进行施工总布置比较，拟定了以下3个施工总布置方案。

(1)方案一。砂石加工系统集中布置在右岸明渠右侧缓坡地，混凝土系统左右岸分散布置方案;

(2)方案二。砂石加工系统分散布置在右岸明渠右侧缓坡地和右岸坝肩，混凝土系统左右岸分散布置方案;

(3)方案三。砂石加工系统和混凝土生产系统左右岸分散布置方案。

各方案具体布置见表2。

表2 各方案施工总布置

4.2 方案比选

(1)石料场比较。1号和2号石料场质量品质均满足混凝土骨料指标要求，但1号石料场的开采条件较差，距离建筑物较近，施工干扰较大，因此，2号石料场较优。

(2)场地条件比较。从场地条件、地形地质条件上看，三方案总体格局均以右岸下游平地及缓坡地为主，上下游零星场地为辅，三方案的场地条件、地形地质条件基本相同，均适宜布置施工设施。

(3)施工匹配性和管理。三方案均在左岸设置混凝土生产系统，这有利于左非坝段混凝土浇筑。方案一集中布置砂石加工系统，有一定的规模优势，骨料的破碎、筛分、系统内的物料运输等加工成本会比分开设厂低，建安工程量也小。方案二和方案三分散布置，系统规模较小，土建及运行费用却较高，且与混凝土系统供料的匹配性不强，需要联合调度，不利于工程管理。

(4)运行风险。方案三的缺点是1号石料场距离坝址太近，其开采对左岸混凝土生产系统运行和左岸交通有一定的影响，加上砂石系统布置在左岸支流河口，支流需改道，泥石流可能会对隧洞导排水产生影响，因而存在潜在的安全隐患。

(5)经济性。考虑石料场开挖、支护、毛料运输、成品砂石料生产、运输以及砂石混凝土系统的建安及运行费用，方案一最经济，方案二次之，方案三成本较高。

因此，在充分考虑枢纽布置格局与坝区总体地形地质条件的基础上，通过对混凝土骨料料源、砂石与混凝土系统多方案的综合比较，推荐以2号石料场作为混凝土骨料料源，砂石加工系统右岸集中布置，左右岸分别设置混凝土系统的施工总布置方案。

5 结语

(1)施工总布置与枢纽布置、主体建筑物的施工方案、骨料加工系统和混凝土系统的布置、混凝土骨料料源选择以及开挖利用料等因素有关系，应综合考虑它们之间的联系，多方案比选、优选出较合理的施工总布置方案。

(2)骨料料源的选择和地形条件很大程度上决定砂石加工系统的布置，砂石加工系统应尽量靠近料源，以免毛料运输距离过长或净料倒运。

(3)混凝土生产系统应尽量靠近浇筑作业面，以免混凝土运距时间长，对混凝土质量产生影响，同时也要兼顾匹配砂石加工系统。

(4)施工总布置具有很大的灵活性，必须从技术经济多方案比选，以节约工程费用和施工用地，并利于工程管理。

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2011-06-30

任少铭，男，中电投云南国际电力投资有限公司，高级工程师.