阿尔塔什水利枢纽坝址区土石方平衡规划设计

齐江鹏，张 康

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐830000)

1 工程概况

阿尔塔什水利枢纽是塔里木河主要源流之一的叶尔羌河流域内最大的控制性山区水库工程，工程任务为在保证向塔里木河干流生态供水的前提下，以防洪、灌溉为主，兼顾发电等综合利用。

阿尔塔什水利枢纽土石方开挖总量为1 098.11万m3，土石方填筑及回填总量为2 576.54万m3，坝址区主要建筑物土石方工程量见表1。

2 土石方平衡规划原则

土石方平衡规划应遵守以下5个原则:

1)工程开挖料依据其岩性、开挖条件和建筑物填筑部位对填料要求进行选择性利用。

2)土石方平衡规划中，必须在质量、数量、时间、空间等方面对料源和坝体填筑部位进行统筹规划，综合平衡，保证大坝填筑进度的需要，又满足大坝各分区对物料质量的不同要求［1］。

3)开挖可利用料是否直接上坝或二次倒运上坝应与施工总进度协调，尽可能减少坝料中转、暂存，提高直接上坝率，减少工程投资。

4)应充分考虑施工工期、大坝填筑料质量要求及进度、建筑物开挖料岩性及进度、料场可开采量及利用料堆放场容量、交通运输强度等条件，以空间无冲突，运距最短为目标进行土石方调配。

5)本工程主砂砾石料场为下游河床料场，存在汛期开采难度较大问题，汛期应考虑利用开挖料作为填坝料，减小汛期砂砾石料场开采强度。

3 物料要求

坝体填筑分区从上游至下游分别为上游盖重区、上游铺盖区、混凝土面板、垫层料区、过渡料区、砂砾料区、利用料区、爆破料区。围堰填筑用料主要包括土料、垫层料、过渡料、砂砾料。各物料设计指标及特性见表2。

坝址区建筑物所需主要物料中垫层料、过渡料自砂石加工系统拉运，砂砾料、堆石料及土料由料场或建筑物开挖料供应。

表1 主要建筑物土石方工程量表 万m3

表2 建筑物填筑物料特性表

4 大坝填筑施工分期及进度

大坝填筑为土石方平衡规划主要对象，根据大坝施工组织设计，结合施工导流度汛要求，将大坝砂砾石填筑分为五期，堆石填筑分为六期进行，大坝分期填筑规划见图1。

大坝砂砾石分区填筑特性见表3，堆石分区填筑特性见表4。

图1 坝体分期填筑示意图

5 开挖料利用分析

5.1 分析依据和系数

开挖利用料分析基础资料为水工设计图纸、地质勘察资料等成果。根据大坝填筑要求，类比其他工程，确定各种料源压实换算系数见表5。

表3 大坝砂砾石分区填筑特性表

表4 大坝堆石分区填筑特性表

表5 土石方松实系数换算表

5.2 开挖可利用料分析

施工过程中土石方开挖、运输、堆存、倒运均有不同程度损耗，其中装车、运输损耗为3%，储存的损耗为3%，损耗需考虑开挖利用料是否存在二次倒运。开挖料可利用数量应结合主要建筑物开挖进度及上坝条件，由设计开挖量扣除不可利用量及损耗得出。本工程大坝填筑自第二年6月1日——第七年3月31日，各建筑物是否可直接上坝分析如下:

1)大坝:第一年3月1日——第二年11月30日进行土石方开挖。坝基开挖砂砾石33.8%可直接上坝，39.2%运至利用料堆放场;石方开挖料20.2%可直接利用，47.8%运至利用料堆放场。

2)中孔泄洪洞:第二年3月1日——第四年6月30日进行土石方开挖。隧洞出口覆盖第四系坡积—风积含碎石低液限粉土层，可作为坝体铺盖料和土料来源，运至利用料堆放场堆存;石方明挖料62.4%直接利用，13.1%运至利用料堆放场;石方洞挖料均可直接利用。

3)1#、2#表孔泄洪洞:第二年3月1日——第四年11月30日进行土石方开挖。土方为坡积碎石土，质量不满足建筑物填筑料设计要求，运至弃渣场;石方开挖与坝体填筑同期进行，均可直接利用。

4)1#、2#深孔放空排沙洞:第二年3月1日——第四年9月30日进行土石方开挖。土方开挖62.2%可直接利用，13.2%运至利用料堆放场。1#深孔放空排沙洞石方明挖料可直接利用，2#深孔放空排沙洞石方明挖量较小，薄层开挖，石方与碎石土混料较多，运至弃渣场。1#深孔放空排沙洞石方洞挖31.2%直接利用，29.8%运至利用料堆放场。2#深孔放空排沙洞于施工准备期开挖完毕，开挖料二次倒运上坝。

5)发电引水系统:第三年3月1日——第四年4月30日进行土石方开挖。靠近大坝区的石方洞挖料50%可直接利用，50%二次利用。

6)导流洞:第一年3月1日——同年11月30日进行土石方开挖。施工准备期内完成，开挖料为二次利用。

7)生态基流发电系统:第三年3月1日——同年6月30日进行土石方开挖。土方开挖料可直接上坝。

8)生态基流厂房:第三年3月1日——同年6月30日进行土方开挖。土方开挖料均可直接上坝。

9)交通洞:施工准备期完成，均为二次利用。

坝址区各建筑物开挖料可利用量统计分析见表6。

表6 坝址区建筑物开挖料可利用量统计分析表 万m3

6 土石方平衡规划

根据各建筑物开挖料可利用量、施工进度、施工总布置情况对土石方开挖料流向分析，坝址区各建筑物土方开挖料中约277.69万m3(自然方)、石方开挖料中约287.54万m3(自然方)利用到大坝填筑及其它建筑物回填部位中，开挖料总利用率为54.28%。坝址区建筑物填筑料来源见表7。

建筑物土方开挖集中于坝体填筑第Ⅰ期时段，因该时段采用坝址上游C1料场(该料场坝体填筑第Ⅱ期时淹没)可减少下游料场开采压力，故将生态基流厂房及深孔放空洞部分可直接利用的土方开挖料作为二次利用料，用于砂砾石填筑第Ⅲ期、Ⅳ期汛期时段使用。大坝砂砾石区各分期填筑利用料分配见表8。

表7 坝址区建筑物填筑(回填)料来源表 万m3

表8 大坝砂砾石分期填筑利用料分配表万m3

大坝堆石区的各分期填筑原则为:优先利用开挖料直接上坝，开挖料上坝强度不足时由料场补充，二次倒运料作为消减爆破料场开采高峰强度使用。枢纽区各建筑物石方开挖基本于堆石区填筑第Ⅲ期前完成，与堆石区填筑同期施工的泄水建筑物开挖料直接上坝;施工准备期完成的导流洞、交通洞、2#表孔溢洪洞及主体施工期大坝、发电洞等开挖料堆存后二次利用于第Ⅲ期、Ⅳ期填坝使用。大坝堆石区各分期填筑利用料分配见表9。

由表9可看出，大坝砂砾石填筑需由砂砾石料场供应1 117.22万m3(压实方)，其余利用各建筑物开挖料上坝，共计183.87万m3(压实方)。爆破块石料场供应填筑量为692.10万m3(压实方)，其余堆石利用各建筑物石方开挖料上坝，共计368.91万m3(压实方)。

表9 大坝堆石料分期填筑利用料分配表万m3

7 结语

本文针对阿尔塔什水利枢纽工程坝址区施工土石方平衡计算分析，使建筑物开挖料得以合理、有效的利用。在实际施工过程中应对土石方平衡规划实施情况追踪反馈，并及时调整优化，使施工全过程土石方调配达利用率最高、投资最省的目标。

［1］王连军.锦凌水库土石方平衡计划分析［J］.黑龙江水利科技，2014，42(02):135-136.