抽水蓄能电站风化土心墙堆石坝土石方调配问题探究

赵伟国

(中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410000)

1 引言

抽水蓄能电站由上、下水库及输水系统组成。风化土心墙堆石坝是抽水蓄能电站的一个重要组成，进入高速发展时期。相对于其他大坝类型，土石坝的最大的特点之一就在于能够根据坝址附近自然材料的特性因地制宜地加以利用，灵活地对填料进行分区。但是在坝体填筑施工过程中，经常会发生没规划好土石方平衡而出现可用于填筑的开挖料直接利用比例偏低，增加了土石料中转和料场的开采量，导致工程成本增加的情况。如何有效利用工程开挖有用料，减少专用料场的设置，节省工程投资，缩短工期，加快坝体填筑成为了人们关心的问题。下面就从此方面进行讨论分析。

2 目前土石方调配中存在的问题

在以往的工程实践中，不够重视挖、弃渣规划以及工程建设的土石方平衡问题，主要存在以下几方面的问题：

(1)土石方不合理使用问题。由于挖填进度等因素限制，使得用于填筑的开挖料(直接上坝料)比例偏低，增加料场料的开采数量，从而增大施工费用。

(2)施工干扰问题。这种干扰通常反映在施工道路、施工场地及重大施工设备(如拌合楼)利用方面，由此带来的纠纷常引起窝工损失。

(3)由于弃渣规划考虑欠妥，开挖料有时被弃在可用料料场之上。使得有用料被覆盖，轻则带来二次搬运问题，增加料物开采难度与成本，重则要更改设计，另辟料场进行开采。

(4)没有合理利用场地，造成渣场征地面积或移民数量增大，大大增加工程投资。

土石方调配是一项十分复杂的系统工程，许多因素都会影响到整个调配过程，从而导致调配规划方案设计的复杂性。本文针对抽水蓄能电站工程土石方调配规划目前所存在的主要问题，通过对某抽水蓄能电站土石方调配分析，优化土石方调配规划。

3 工程概况

某抽水蓄能电站上水库位于盐田区北面的小三洲盆地内，主要建筑物包含4座副风化土心墙石渣坝。

坝体填筑料主要有：高塑性黏土、风化土心墙料、反滤料、过渡料、垫层料、上下游堆石料、全风化料、坝前干砌块石、开挖多余料等填筑料。

根据合同文件相关要求，大坝防渗心墙的风化土料来源库盆内土料场。垫层料和反滤料料源由砂石骨料系统承包人供给。主次堆石及干砌块石等填筑料源来自于本标段各部位(包括坝基、导流洞等)开挖的合格石料及其他标段提供至石料转运场的10万立方米块石料。全风化料采用本标的开挖料作为其填筑料源。

4 土石方平衡规划原则及说明

(1)根据合同文件中规定的填筑料来源、填筑料技术要求，结合现场料源开采区与填筑区的实际情况，进行土石方平衡计算。

(2)土石方平衡综合考虑各部位的开挖或填筑的时间、强度、方式及方法等因素，确保土石方的合理流向，最大限度地利用开挖料直接上坝填筑，努力提高石料的可利用率，尽量减少填筑料二次倒运和土料场的开采量。

(3)各种渣料的弃放或中转尽量遵循就近料场堆存中转的原则。

5 主要工程量

5.1 开挖工程量

根据设计图纸，除料场外工程土石方开挖工程量共计379 720 m3，各坝开挖情况详见表1。

表1 土石方开挖工程量表(自然方)

注：表中土料场土方开挖储量引用招标图纸《天然建筑材料Ⅱ16土料场综合图》(DZ14C.4-3-02)中的储量计算结果。

5.2 填筑工程量

根据设计图纸，工程填筑石方量(含上游堆石、下游堆石、过渡料、砌石)为： 172 208 m3；汇总后的掺合料方量为：52 825 m3；汇总后的填筑土方量(含全强风化料、风化土心墙)为：128 618 m3。填筑工程量详见表2。

表2 土石方填筑工程量表(压实方)

6 土石方平衡计算及分析

6.1 转换系数

根据合同文件及填筑技术要求所提供的设计指标，参考地质资料提供的岩石天然干容重和有关定额规定以及类似工程施工经验，土石方平衡时各种填筑(砌筑)材料的压实方(砌筑方)换算成自然方(或骨料的堆存方量)的松实换算系数具体见表3所示。

表3 土石方填筑松实换算系数表

6.2 土石方平衡情况

所有表土均弃至上下库连接公路K6+000附近。

(1)主坝。主坝石方开挖主要弃于坝后回填管理用地1，部分有用石料转存于石块转运场，用于1#副坝填筑。

(2)1#副坝。石方开挖、土方开挖弃于坝后回填管理用地2。部分堆石填筑来源于4#副坝石方开挖，其余堆石、过渡料、砌石来源于石料转运场，反滤料、垫层来源于砂石加工系统经掺配后使用；全强风化土及风化土心墙填筑部分来源于4#副坝开挖土料，其余土来源于土料场L区。

(3)2#副坝。石方开挖、土方开挖均弃于坝后回填管理用地2。堆石、过渡料、砌石来源于石块转运场，反滤料、垫层来源于砂石加工系统经掺配后使用；风化土心墙填筑来源于土料场L区。

(4)3#副坝。石方开挖、土方开挖弃于坝后回填管理用地1。堆石、过渡料、砌石来源于石块转运场，反滤料、垫层来源于砂石加工系统经掺配后使用；全强风化土、风化土心墙填筑来源于土料场L区。

(5)4#副坝。石方开挖尽量用于1#副坝填筑；土方开挖部分用于1#副坝填筑，其余弃于坝后回填管理用地1。

(6)5#副坝。土方开挖弃于坝后回填管理用地1。堆石、过渡料、砌石来源于石块转运场，反滤料、垫层来源于砂石加工系统经掺配后使用；高塑性土来外购，风化土心墙填筑来源于土料场L区。

7 小结

经平衡规划，本标从碎石生产系统外调碎石料(不含混凝土骨料)105 455 m3(堆方)，从其他标调块石料65 359 m3(自然方)即100 000 m3(松方)。本标利用块石43 998 m3(自然方)。直接利用开挖土料38 200 m3，从L区料场开挖土方44 750 m3，外购高塑性黏土800 m3(自然方)。

通过土石方平衡计算，综合考虑各部位的开挖或填筑的时间、强度、方式及方法等因素，确保土石方的合理流向，最大限度地利用开挖料直接上坝填筑或进行其他部位的回填，努力提高石料的可利用率，尽量减少填筑料二次倒运和土料场的开采量，以降低施工成本。

8 结论及展望

国民经济的高速发展，促进了抽水蓄能电站的大发展。随着抽水蓄能电站的发展，风化土心墙堆石坝施工技术管理要求也越来越高，施工成本控制、进度控制、质量管控对整个风化土心墙堆石坝施工管理至关重要。

本文通过从抽水蓄能电站风化土心墙堆石坝施工技术管理研究入手，通过合理土石方平衡规划，为抽水蓄能电站风化土心墙堆石坝施工阶段工程管理制定出较为先进的管理方案，从根本上控制施工进度及成本。

然而风化土心墙堆石坝施工技术的研究是一项浩大的系统工程，本文所作的工作仅仅是对风化土心墙堆石坝施工技术管理的应用和总结。还需深入对这一课题进行研究，力求对抽水蓄能电站风化土心墙堆石坝施工技术管理这一课题有一个更深入更全面的认识。