某抽水蓄能电站工程砂石骨料生产系统布置研究

万 露，张 宏

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

1 工程概况

辽宁某抽水蓄能电站位于辽宁省桓仁县境内，站址距桓仁县城直线距离为40 km，距沈阳市直线距离为152 km。电站装机容量为1 600 MW，共4 台。电站建成后在系统中承担调峰、填谷、储能、调频、调相、紧急事故备用等任务，下水库兼具防洪、发电、灌溉综合利用任务。建筑物主要由上水库、下水库、输水系统和地下厂房系统等组成。

上水库位于一撮毛山与其北侧次高山之间的鞍部，通过开挖鞍部和在东西两侧筑坝形成水库，正常蓄水位为1 069.00 m，设计洪水位（P=0.5%）为1 069.35 m，校核洪水位（P=0.1%）为1 069.45 m，死水位为1 015.00 m，水库总库容为744.80 万m3，正常蓄水位以下库容为735.80 万m3，调节库容为708.50 万m3。下水库为已建的某水利枢纽工程，控制流域面积为383 km2，坝址多年平均径流量为1.63 亿m3，正常蓄水位为425.00 m，死水位为414.00 m，总库容为3 402.86 万m3。上下水库之间的直线距离约1 500.00 m，距高比为2.60。

电站为Ⅰ等大（1）型工程。永久性主要建筑物包括上水库壅水建筑物、输水系统建筑物、地下厂房、主变室、地面开关站、下水库挡水及泄水建筑物等，为1 级建筑物；永久性次要建筑物包括进厂交通洞、排水洞等，为3 级建筑物。枢纽工程区边坡为A 类边坡，永久性主要建筑物边坡级别为1级；永久性次要建筑物边坡级别为2 级。

2 施工分区布置

抽水蓄能电站上下水库一般高差较大，上水库一般位于高山顶部，地形条件陡峻，不适宜布置较多的施工临建；下水库一般位于天然河道干流，河滩地地形较缓，适宜布置施工临建。

根据枢纽建筑物布置特点、施工场地布置条件、渣场和暂存场位置，以及施工总布置、场地规划原则并结合对外交通路线及场内交通布置[1]，确定该工程分两大区域进行布置。

2.1 上水库施工区

上水库施工区主要承担上水库库盆、上水库大坝、上水库进/出水口、引水隧洞上平段、上竖井等主体工程项目的施工。上水库东、西主坝均采用钢筋混凝土面板堆石坝方案。上水库施工区需要布置的施工设施主要有施工营地、砂石骨料生产系统和混凝土生产系统、综合仓库、金属结构拼装厂、钢筋木材综合加工厂、施工机械修配厂和汽车保养站、暂存场等。受上水库地形条件限制，不在上水库施工区单独布置钢管加工厂，将其集中布置在厂道系统施工区。

上水库地形条件陡峻，施工区集中布置难度较大，故上水库施工区依托Y1永久上坝公路分散布置。

2.2 厂道系统施工区

厂道系统施工区主要承担下水库进/出水口、厂道系统（引水隧洞中平段以下，包含中平段）、下水库改造等主体工程项目的施工。相应施工项目为土石方开挖（包括明挖、洞挖），各个隧洞衬砌混凝土浇筑，地下厂房、地面开关站等结构混凝土浇筑，厂房机组设备安装，闸门拦污栅等金属结构安装等任务。厂道系统施工区布置的施工场地及设施主要有业主营地、施工营地、综合仓库、机电设备库、机械设备停放场、施工机械修配厂和汽车保养站、金属结构拼装厂、钢管加工厂、砂石骨料生产系统、混凝土生产系统、暂存场及表土暂存场等施工场地。

厂道系统施工区地形条件平缓，故厂道系统施工临建沿Y2 永久进厂公路集中布置。

3 方案拟定

砂石骨料生产系统一般占地面积较大，且对地形、地质条件有严格要求[2]，考虑抽水蓄能电站上水库为减少弃渣、充分利用库盆开挖料，一般选择堆石坝坝型，因此，上水库混凝土用量一般较少，为减少砂石骨料生产系统土建工程量和施工临建占地面积，将砂石骨料生产系统集中布置于下水库施工区是合适的。但当上水库混凝土用量较大时，就需要进行技术经济比选确定砂石骨料生产系统是集中布置还是分设布置[3]。

该工程混凝土及喷混凝土工程量总计111.21万m3，其中主体工程喷混凝土工程量为108.95 万m3，施工支洞喷混凝土工程量为2.26 万m3。由于上水库东、西主坝均需采用衡重式混凝土挡墙收坡，上水库混凝土用量高达83.22 万m3，占整个工程混凝土用量的75%，较其他面板堆石坝混凝土用量规模大，故砂石骨料生产系统和混凝土生产系统的布置是影响整个工程投资的关键。因此，需对砂石骨料生产系统和混凝土生产系统的布置进行比选。考虑到混凝土生产系统的布置应尽量靠近浇筑地点，以防止混凝土在长距离、长时间运输过程中出现离析、初凝等问题，若将混凝土生产系统集中布置在厂道系统施工区，混凝土生产系统距上水库浇筑地的运距达14.00 km，距离过远，因此，在上水库施工区和厂道系统施工区各布置1 套混凝土生产系统，分别满足各施工区的混凝土生产要求，不再进行混凝土生产系统布置比选，仅对砂石骨料生产系统的布置进行比选。

初步拟定两个砂石骨料生产系统的布置方案：方案一，砂石骨料生产系统集中布置在下水库河道左岸岸滩，提供工程所需的全部混凝土骨料及垫层料；方案二，砂石骨料生产系统分2 处设置，分别设置在下水库河道左岸岸滩及Y1 永久上坝公路马蹄沟弃渣/暂存场附近的山坡上。各方案具体布置详述如下。

1）方案一：砂石骨料生产系统库集中布置方案。此方案拟在厂道系统施工区下水库河道左岸岸滩集中设置1 处砂石骨料生产系统，供应整个工程砂石骨料，上水库施工区仅单独布置混凝土生产系统。其优点：土建工程量小、占地面积少；缺点：上库来料时毛料运距大，成品骨料运距远，转运环节多，骨料逊径现象严重。

2）方案二：砂石骨料生产系统分设布置方案。此方案拟在上水库施工区Y1 永久上坝公路马蹄沟弃渣/暂存场附近的山坡上和厂道系统施工区下水库河道左岸岸滩各设置1套砂石骨料生产系统。上水库施工区砂石骨料生产系统主要供应：上水库钢筋混凝土面板堆石坝垫层料，东、西主坝坝脚挡墙和基础处理混凝土，厂道系统引水上竖井段（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号施工支洞混凝土等所需骨料；厂道系统施工区砂石骨料生产系统主要供应：厂道系统引水上竖井段（不包括）以下输水隧洞混凝土、厂房混凝土、下水库进/出水口混凝土、交通洞和通风洞混凝土，以及2～6号施工支洞混凝土等所需骨料。厂道系统施工区砂石骨料生产系统布置位置与集中布置方案一致，仅占地面积较集中布置方案略小。其优点：毛料及成品骨料运距小；缺点：土建工程量大、占地面积大。

4 方案比选

综上，拟定的两种布置方案仅对上水库施工区混凝土骨料、垫层料毛料及成品料运输产生影响，故总布置方案比选仅分析上述影响，进而确定推荐方案。

从毛料运输方面，方案二较方案一运距减少6.50 km；从成品料运输方面，方案二较方案一减少7.00 km；从土建费用方面比较，方案二土建费用较方案一多2 236万元；从占地方面比较，方案二较方案一建设征地总面积多了7.93 hm2，主要实物指标差异为林地增多8.65 hm2、耕地减少0.72 hm2。两方案经济比较见表1。

表1 两方案经济比较表 万元

由表1可知，方案二整体投资较方案一更少，且砂石骨料生产系统分设布置能有效减少物料倒运，更易于施工组织管理，故选择方案二为推荐方案。

5 结语

砂石骨料生产系统建设规模、投资大，是水电工程施工组织设计的重点，其规划布置的合理性直接影响整个工程的工期、投资和质量。此次方案对比主要考虑了毛料运输、成品料运输、土建费用、占地费用等因素，没有考虑由于系统布置不同造成生产工艺流程不同，进而对砂石骨料单价的影响，在今后的研究中需进一步改进和完善。