瀑布溝工程三谷莊、落哈渣場動態規劃設計研究

胡 平，呂 衛

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川 成都 610072)

1 概 況

瀑布溝水電站位于大渡河中游、四川省漢源縣及甘洛縣境內，下游距已建的龔嘴、銅街子水電站分別為103km、136km。壩址下游右岸有尼日河匯入，從匯合口沿尼日河上行有公路到甘洛縣城，公路里程34km。從壩址處下行9km到成昆鐵路漢源車站。電站地理位置適中，對外交通方便，外來的建筑物資和生活物資均可由成昆鐵路經烏斯河轉運站由汽車運至工地。總裝機容量3 600MW。

瀑布溝水電站大壩為碎石土直心墻堆石壩，最大壩高186m，最大底寬約780m，壩體建基面高程670m，壩頂高程856m，壩頂寬14m，土石方填筑共計約2 200萬m3。

工程土石明挖約1 298.52萬m3，石方洞挖約414.61萬m3。壩區各建筑物土石明挖約1 260.56萬m3，石方洞挖約353.28萬m3。石方洞挖及部分石方明挖均可以作為上壩填筑料，石方洞挖還用于覺托人工骨料砂石系統毛料。

2 渣場容量及堆渣規劃

本工程規劃有三谷莊、落哈、尼日河1號、尼日河2號共計4個渣場，三谷莊位于大壩上游左岸臺地，距壩址6km，渣場堆渣容量約1 233萬m3，占地面積約335 200m2。落哈渣場位于大壩上游右岸臺地，距壩址4km，堆渣容量約1 271萬m3，占地面積約335 300m2。尼日河1號渣場，堆存容量約40萬m3，占地面積51 400m2。尼日河2號渣場，堆容量約30萬m3，占地面積38 700m2。尼日河渣場均在尼日河閘首下游2km、11km處左岸河灘。

壩區各標的土石明挖及洞挖、尼日河隧洞標的3號支洞的洞挖渣料均需要堆存到三谷莊渣場和落哈渣場，堆渣總量為2 115.39萬m3(松方)，在用于覺托人工骨料砂石系統毛料和大壩壩殼料填筑回采后，最終棄渣量為1 671.38萬m3(松方)，其中三谷莊渣場最終堆渣量790.23萬m3(松方)，落哈渣場最終堆渣量881.15萬m3(松方)。

土石方動態平衡見表1、渣場容量及平衡見表2。

表1 土石方動態平衡 萬m3

注：工程量均為自然方，堆渣量均為松方。

表2 渣場容量及平衡 萬m3

落哈渣場較三谷莊渣場距壩區近2km，優先使用該渣場。考慮到上游跨河公路橋在第二年4月以后才能建成通車，在進行渣場規劃時，將右岸的大壩工程標以及在第二年4月以后進行開挖施工的左岸壩肩開挖標、溢洪道標和部分導流洞標的渣量堆存在落哈渣場；將泄洪洞標、地下廠房標及上游公路橋通車前施工的導流洞標的渣量堆入三谷莊渣場。這樣，既減少運輸費用，又有利于覺托人工骨料砂石系統的回采。

3 渣場回采規劃

地下廠房工程標洞挖料100.53萬m3(自然方)直接上壩用作壩體上、下游765m高程以下部分過渡料填筑，直接上壩時段為2006年1月～2007年12月。

覺托砂石加工系統于2002年9月至2008年4月在三谷莊渣場回采洞挖料為117萬m3(自然方)。

上游圍堰堰體填料在三谷莊渣場回采洞挖石方68.80萬m3(自然方)。

三谷莊渣場回采洞挖料12.30萬m3(自然方)作為壩體過渡料。

地下廠房工程標尾水渠石方明挖料用作大壩標壩體下游765m高程以上部分填筑堆石料直接上壩，直接上壩時段為2008年1月中～4月中、2009年1～3月；溢洪道工程標標溢洪道泄槽段石方明挖渣料大部分直接上壩作壩體下游堆石料，直接上壩時段為2007年10月～2008年6月。明挖料直接上壩共計92.18萬m3(自然方)。

壩體下游740～785m高程壩殼堆石料在落哈渣場回采明挖石方144.07萬m3(自然方)。

4 渣場動態運行設計

除各開挖工作面的石方洞挖、石方明挖部分直接上壩堆筑，上游圍堰堰體填料回采外，要實現覺托砂石加工系統于2002年9月至2008年4月在三谷莊渣場回采洞挖料179萬m3(松方)、壩體下游740～785m高程壩殼堆石料填筑時在落哈渣場回采明挖石方220.43萬m3(松方)、三谷莊渣場回采洞挖料18.82萬m3(松方)作為壩體過渡料的目的，必須進行渣場的動態規劃設計研究，在時間和空間上做出合理的安排。

首先確定堆渣原則，對渣場進行分區，將棄渣及回采渣分開堆放，并將石方洞挖渣及明挖石方渣分區堆放；其次，對渣場堆渣條件進行分析，對渣場各區各高程的堆渣容量進行計算；再根據施工開挖進度安排，渣料進入渣場的時間、堆筑高度進行計算，并根據上壩進度進行回采安排。

4.1 堆渣原則

(1)將三谷莊及落哈渣場根據棄渣堆放量和回采堆放量分為棄渣區和回采區，上游面運距較遠為棄渣區，下游面較近為回采區。

(2)工程壩區各工作面的石方洞挖渣運至三谷莊渣場回采區，石方明挖渣運至落哈渣場回采區，土石方混合棄渣運至三谷莊及落哈渣場的棄渣區。

(3)盡量使用落哈渣場，三谷莊渣場容積留有余地用以加里俄甲石料場開采剝離棄渣的堆放。

4.2 渣場動態容積計算

根據地形資料，按堆渣要求進行剖面計算，成果如下：

(1)三谷莊渣場棄渣區堆渣量與堆渣高程的關系(見圖1)。

圖1 三谷莊渣場棄渣區堆渣量與堆渣高程的關系

(2)三谷莊渣場回采區堆渣量與堆渣高程的關系(見圖2)。

圖2 三谷莊渣場回采區堆渣量與堆渣高程的關系

(3)落哈渣場棄渣區堆渣量與堆渣高程的關系(見圖3)。

圖3 落哈渣場棄渣區堆渣量與堆渣高程的關系

(4)落哈渣場回采區堆渣量與堆渣高程的關系(見圖4)。

圖4 落哈渣場回采區堆渣量與堆渣高程的關系

4.3 渣場動態運行

根據堆渣時間，棄渣區、回采區堆渣量及回采量，對其關系進行分析，成果如下：

(1)三谷莊渣場棄渣區堆渣量與堆渣時間的關系(見圖5)。

圖5 三谷莊渣場棄渣區堆渣量與時間的關系

(2)三谷莊渣場回采區堆渣量與堆渣時間的關系(見圖6)。

圖6 三谷莊渣場回采區堆渣量與堆渣時間的關系

(3)三谷莊渣場堆渣時間與堆渣高程關系(見圖7)。

(4)落哈渣場棄渣區堆渣量與堆渣時間的關系(見圖8)。

(5)落哈渣場回采區堆渣量與堆渣時間的關系(見圖9)。

(6)落哈渣場堆渣時間與堆渣高程關系(見圖10)。

5 渣場動態運行要求

5.1 三谷莊渣場

三谷莊渣場回采區堆置石方洞挖，供覺托砂石加工廠、上游圍堰、壩體填筑回采。回采高程在772～800m。

圖7 三谷莊渣場堆渣時間與堆渣高程的關系

圖8 落哈渣場棄渣區堆渣量與堆渣時間的關系

圖9 落哈渣場回采區堆渣量與堆渣時間的關系

圖10 落哈渣場堆渣時間與堆渣高程的關系

由三谷莊渣場堆渣時間與堆渣高程關系圖計算棄料區堆筑高程與回采區堆筑高程在各時間段的高差，棄料區堆筑運行不能從回采區渣面通過，只有兩條道路可到達棄渣區，一是通過左高線公路，二是在回采區后邊坡修建道路。

設計規劃道路在770m高程進入回采區，在回采區后邊坡修建道路通過回采區至棄渣區，進入棄渣區道路高程在810m左右，這樣，棄渣區在830m高程以下部分的棄渣運行就較經濟合理，830m以上部分利用左高線公路連接運行，滿足三谷莊渣場棄渣區運行對道路的要求。

通過回采區的道路修建，一可利用目前在區內的左高線施工便道改建，二可利用棄渣順地形填筑形成。這樣布置雖占用回采區部分容積，但不影響回采區的運行，而且，回采區運行也需要利用此道路分岔至回采區各時段的渣面。

5.2 落哈渣場

落哈渣場回采區堆置石方明挖，供壩體填筑回采。回采高程在843～823m，回采時段在2007年3月至2008年5月。

由落哈碴場堆渣時間與堆渣高程關系圖計算棄料區堆筑高程與回采區堆筑高程在各時間段的高差，高差范圍在15m內，棄渣區道路可通過回采區渣面，兩區道路可聯合運行。

設計規劃道路為兩條，第一條為低線，在760m高程進入回采區，并隨渣面的升高抬高道路進入回采區高程至780m；第二條為高線，在845m高程進入回采區并連接右高線。第一條道路滿足落哈渣場800m高程以下運行對道路的要求。第二條道路滿足落哈渣場800～855m高程運行對道路的要求。第一條低線道路為目前修建的上游橋至落哈渣場的低線公路，第二條高線為目前設計的上游橋至右高線的高低線連接線。

6 結 語

水電站工程具有土石方開挖量大，同時又需要大量石料用于混凝土骨料制作或填筑的特點，由于開挖工作在前，混凝土骨料制作或和石料填筑滯后，利用渣場動態運行來解決這個矛盾，盡量使用開挖有用渣料，以便減少料場開挖量，節約投資。