某抽水蓄能电站施工总布置方案研究

王佳奎，韩 闯

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

1 水工枢纽布置情况

枢纽工程主要由上水库及沥青混凝土面板堆石坝、输水发电系统、地下厂房系统、下水库及碾压混凝土重力坝等组成。

上水库集雨面积0.586 km2，正常蓄水位965.00 m，死水位935.00 m，正常蓄水位以下库容753万m3，调节库容700万m3。上水库主要建筑物有挡水坝、全库盆沥青混凝土防护面板、环库公路等。

下水库坝址以上集水面积139 km2，其中温峪水库（上游16km处）以上为77.5 km2，以下为61.5 km2。正常蓄水位494.50 m，死水位460.00 m，正常蓄水位以下库容1 047万m3，调节库容867万m3。下水库主要建筑物有挡水坝、坝身泄洪建筑物等组成。

输水系统采用两洞四机布置，分为引水系统和尾水系统两部分，输水线路总长约3 520 m，距高比为7。

厂房系统主要包含：主厂房、主变洞、尾闸室、母线洞、主变运输洞、低压电缆洞、出线平洞及出线竖井、排风平洞及排风竖井、交通洞、通风洞、排水廊道和地面GIS开关站等建筑物。

2 施工布置方案研究

2.1 施工总布置方案拟定

该工程上、下水库直线相距约3.5 km，坝顶高程差473 m，上、下水库之间山体地形陡峻，冲沟发育，地形条件复杂，可利用布置施工临建设施及渣场的场地有限，基本利用上、下水库联系路、前期洞室施工临时进场公路、去调压井公路沿线缓坡地带布置，不具备大的分区比选条件。根据输水发电系统地质条件及利用率分析，洞室开挖安山岩可利用量为82.96万m3，砂岩可利用量为23.83万m3，单一岩性洞室开挖料源从数量上均不能满足混凝土骨料要求，需要加工两种岩性骨料，所以本阶段施工总布置对砂石加工系统布置方案进行了集中布置和分设布置比较。

方案一：砂石加工系统集中布置方案。

本方案拟在下水库设置一处砂石加工系统，供应整个工程混凝土骨料，上水库施工区单独布置垫层料加工系统。

1）砂石加工系统。该工程混凝土（含喷混凝土）总量约为81.82万m3，所需骨料全部由本系统生产。根据计算，共需生产骨料191.32万t，系统高峰加工强度为408 t/h，属中型规模。此外，根据总进度安排，下水库施工区有冬季施工备料要求，成品料堆容量采用第三年12月至第四年1月，两个月骨料堆存量，除可满足混凝土冬季施工外，也能满足其它季节混凝土浇筑对骨料的需求。

砂石料加工系统占地面积较大，而下水库区地形条件较差。经对下水库区地形分析后，将砂石料加工系统布置在沿永久1号公路及2号弃渣场附近，该处地势相对平缓。系统布置时充分利用该处地形高差，在不同高程处设置生产平台，以减少砂石加工系统内带式输送机上扬高度和减少场地平整工程量。

系统采用粗、中、细三段破碎，细碎和制砂闭路循环的加工工艺可调节骨料级配，使成品骨料弃料量最少。成品骨料堆满足冬季施工高峰期两个月骨料用量，其中砂料堆分常规混凝土砂堆和碾压混凝土砂堆。

砂石加工系统的石料采用输水系统地下洞室开挖料，岩性以中平段为界，中平以上为石英砂岩，中平段及以下为安山岩，系统生产时应避免不同岩性原料混合加工。

2）垫层料加工系统。垫层料加工系统布置在上水库库盆附近，共需加工垫层料53.47万t。原料来自上水库下游的程家山料场，岩性为石英砂岩。经计算，垫层料加工系统的设计处理能力为156 t/h，系统规模属中型。成品料堆容量采用5 d高峰期垫层需要量。

系统设2段破碎、1段筛分，工程开挖石渣料由自卸汽车运至受料仓，经两级破碎后由皮带机送至调节料堆。调节料堆产品经皮带机送入筛分楼，筛分楼设80 mm孔径筛网，小于80 mm粒径砂石料直接由皮带送至成品料堆，大于80 mm粒径砂石料由皮带返回第二段破碎车间循环破碎。成品垫层料由3 m3装载机装20 t自卸汽车运至用料地点。

方案二：砂石加工系统分设布置方案。

本方案拟在上、下水库分别各设置一套砂石加工系统。下水库砂石加工系统主要供应部位为：输水系统中平段及以下输水隧洞混凝土，厂房混凝土，下水库进/出水口混凝土，交通洞、通风洞混凝土，下水库大坝混凝土，3号施工支洞～8号施工支洞混凝土及下水库导流洞混凝土等。上水库砂石加工系统主要供应部位为：上水库大坝垫层料，输水系统中平段（不包括）以上输水隧洞混凝土，上水库进/出水口混凝土，上水库结构混凝土，1号施工支洞～2号施工支洞混凝土及上水库导流用混凝土等。

1）下水库砂石加工系统。下水库砂石加工系统主要供应部位为：输水系统中平段及以下输水隧洞混凝土，厂房混凝土，下水库进/出水口混凝土，交通洞、通风洞混凝土，下水库大坝混凝土，3号～8号施工支洞混凝土及下水库导流用混凝土等。

下水库施工区共浇筑混凝土59.49万m3，骨料生产总量140.01万t，系统高峰供应强度为330 t/h，属中型规模。根据总进度，下水库施工区有冬季施工备料的要求，成品料堆容量应满足第三年12月至第四年1月两个月骨料堆存量，可满足施工期各年骨料供应强度要求。

系统采用粗、中、细三段破碎，细碎车间设置副筛分车间和闭路循环工艺，以加强系统的细料和砂料的生产能力。成品料堆除可满足混凝土冬季施工外，也能满足其它季节混凝土浇筑对骨料的需求，其中砂料堆分常规混凝土砂堆和碾压混凝土砂堆。

砂石加工系统的石料采用输水系统地下洞室中平段及以下开挖料，岩性为安山岩。

2）上水库砂石加工系统。本系统主要供应：上水库大坝垫层料施工，输水系统中平段（不包括）以上输水隧洞混凝土，上水库进/出水口混凝土，上水库结构混凝土，1号～2号施工支洞混凝土及上水库导流用混凝土浇筑等。

上水库混凝土浇筑量22.33万m3，骨料需要量为51.31万t，垫层料53.47万t，本系统合计生产砂石料及垫层料104.78万t。

根据总进度安排，系统生产规模由垫层料的填筑强度控制，为156.3 t/h，属中型规模系统。成品料堆容量采用5 d高峰期混凝土成品骨料堆存量，满足要求。

系统采用粗、中、细三段破碎，细碎车间设置副筛分车间和闭路循环工艺，以加强系统的细料和砂料的生产能力。成品骨料堆满足垫层料施工高峰期5 d用量。

砂石加工系统的石料采用输水系统地下洞室中平以上开挖料，岩性石英砂岩。

两个方案经济比较见表1。

表1 两个方案经济比较表

2.2 施工总布置比选

从经济方面比较，方案二比方案一建设征地总面积增加3.863 hm2（其中林地多3.44 hm2，耕地多0.421 hm2）；该工程输水系统中平段以上（不包括中平段）及上水库混凝土量22.33万m3，需要骨料51.31万t，成品骨料运距方案二比方案一平均短5 km左右，砂岩毛料运距方案二比方案一短2.5 km左右。从经济方面看，方案一比方案二节省投资455.15万元。

从系统运行方面比较：方案一为骨料加工系统集中布置在下水库区，运行期内要先生产安山岩骨料（有碱活性），后期生产砂岩骨料，两种岩性差异较大，设备可能需要二次调试，两种岩性原料在一个系统内混合加工，对系统运行管理不利，对设备不利，对混凝土质量控制尤为不利。同时两种岩性骨料拌和的混凝土使用部位界面不清晰，会增加运行管理难度；方案二为上、下水库分别设置骨料加工系统，垫层料加工系统和上库骨料加工系统集中布置，上水库骨料加工系统生产砂岩骨料，下水库骨料加工系统生产安山岩骨料，两种岩性骨料拌和的混凝土使用部位界面清晰（以输水系统中平段为界），系统运行可靠度高，运行管理方便。

3 结语

通过上述比较，虽然方案二比方案一投资多455.15万元，但从系统运行方面看，方案二系统运行可靠度更高，两种岩性骨料拌和的混凝土使用部位界面清晰，运行管理更方便，故推荐方案二，即在上、下水库分别设置一套砂石加工系统，上水库砂石料加工系统兼加工垫层料的布置方案。