阿爾塔什水利樞紐壩址區(qū)土石方平衡規(guī)劃設(shè)計(jì)

齊江鵬，張 康

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊830000)

1 工程概況

阿爾塔什水利樞紐是塔里木河主要源流之一的葉爾羌河流域內(nèi)最大的控制性山區(qū)水庫工程，工程任務(wù)為在保證向塔里木河干流生態(tài)供水的前提下，以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電等綜合利用。

阿爾塔什水利樞紐土石方開挖總量為1 098.11萬m3，土石方填筑及回填總量為2 576.54萬m3，壩址區(qū)主要建筑物土石方工程量見表1。

2 土石方平衡規(guī)劃原則

土石方平衡規(guī)劃應(yīng)遵守以下5個(gè)原則:

1)工程開挖料依據(jù)其巖性、開挖條件和建筑物填筑部位對(duì)填料要求進(jìn)行選擇性利用。

2)土石方平衡規(guī)劃中，必須在質(zhì)量、數(shù)量、時(shí)間、空間等方面對(duì)料源和壩體填筑部位進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，綜合平衡，保證大壩填筑進(jìn)度的需要，又滿足大壩各分區(qū)對(duì)物料質(zhì)量的不同要求［1］。

3)開挖可利用料是否直接上壩或二次倒運(yùn)上壩應(yīng)與施工總進(jìn)度協(xié)調(diào)，盡可能減少壩料中轉(zhuǎn)、暫存，提高直接上壩率，減少工程投資。

4)應(yīng)充分考慮施工工期、大壩填筑料質(zhì)量要求及進(jìn)度、建筑物開挖料巖性及進(jìn)度、料場(chǎng)可開采量及利用料堆放場(chǎng)容量、交通運(yùn)輸強(qiáng)度等條件，以空間無沖突，運(yùn)距最短為目標(biāo)進(jìn)行土石方調(diào)配。

5)本工程主砂礫石料場(chǎng)為下游河床料場(chǎng)，存在汛期開采難度較大問題，汛期應(yīng)考慮利用開挖料作為填壩料，減小汛期砂礫石料場(chǎng)開采強(qiáng)度。

3 物料要求

壩體填筑分區(qū)從上游至下游分別為上游蓋重區(qū)、上游鋪蓋區(qū)、混凝土面板、墊層料區(qū)、過渡料區(qū)、砂礫料區(qū)、利用料區(qū)、爆破料區(qū)。圍堰填筑用料主要包括土料、墊層料、過渡料、砂礫料。各物料設(shè)計(jì)指標(biāo)及特性見表2。

壩址區(qū)建筑物所需主要物料中墊層料、過渡料自砂石加工系統(tǒng)拉運(yùn)，砂礫料、堆石料及土料由料場(chǎng)或建筑物開挖料供應(yīng)。

表1 主要建筑物土石方工程量表 萬m3

表2 建筑物填筑物料特性表

4 大壩填筑施工分期及進(jìn)度

大壩填筑為土石方平衡規(guī)劃主要對(duì)象，根據(jù)大壩施工組織設(shè)計(jì)，結(jié)合施工導(dǎo)流度汛要求，將大壩砂礫石填筑分為五期，堆石填筑分為六期進(jìn)行，大壩分期填筑規(guī)劃見圖1。

大壩砂礫石分區(qū)填筑特性見表3，堆石分區(qū)填筑特性見表4。

圖1 壩體分期填筑示意圖

5 開挖料利用分析

5.1 分析依據(jù)和系數(shù)

開挖利用料分析基礎(chǔ)資料為水工設(shè)計(jì)圖紙、地質(zhì)勘察資料等成果。根據(jù)大壩填筑要求，類比其他工程，確定各種料源壓實(shí)換算系數(shù)見表5。

表3 大壩砂礫石分區(qū)填筑特性表

表4 大壩堆石分區(qū)填筑特性表

表5 土石方松實(shí)系數(shù)換算表

5.2 開挖可利用料分析

施工過程中土石方開挖、運(yùn)輸、堆存、倒運(yùn)均有不同程度損耗，其中裝車、運(yùn)輸損耗為3%，儲(chǔ)存的損耗為3%，損耗需考慮開挖利用料是否存在二次倒運(yùn)。開挖料可利用數(shù)量應(yīng)結(jié)合主要建筑物開挖進(jìn)度及上壩條件，由設(shè)計(jì)開挖量扣除不可利用量及損耗得出。本工程大壩填筑自第二年6月1日——第七年3月31日，各建筑物是否可直接上壩分析如下:

1)大壩:第一年3月1日——第二年11月30日進(jìn)行土石方開挖。壩基開挖砂礫石33.8%可直接上壩，39.2%運(yùn)至利用料堆放場(chǎng);石方開挖料20.2%可直接利用，47.8%運(yùn)至利用料堆放場(chǎng)。

2)中孔泄洪洞:第二年3月1日——第四年6月30日進(jìn)行土石方開挖。隧洞出口覆蓋第四系坡積—風(fēng)積含碎石低液限粉土層，可作為壩體鋪蓋料和土料來源，運(yùn)至利用料堆放場(chǎng)堆存;石方明挖料62.4%直接利用，13.1%運(yùn)至利用料堆放場(chǎng);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日進(jìn)行土石方開挖。土方為坡積碎石土，質(zhì)量不滿足建筑物填筑料設(shè)計(jì)要求，運(yùn)至棄渣場(chǎng);石方開挖與壩體填筑同期進(jìn)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日進(jìn)行土石方開挖。土方開挖62.2%可直接利用，13.2%運(yùn)至利用料堆放場(chǎng)。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較小，薄層開挖，石方與碎石土混料較多，運(yùn)至棄渣場(chǎng)。1#深孔放空排沙洞石方洞挖31.2%直接利用，29.8%運(yùn)至利用料堆放場(chǎng)。2#深孔放空排沙洞于施工準(zhǔn)備期開挖完畢，開挖料二次倒運(yùn)上壩。

5)發(fā)電引水系統(tǒng):第三年3月1日——第四年4月30日進(jìn)行土石方開挖?？拷髩螀^(qū)的石方洞挖料50%可直接利用，50%二次利用。

6)導(dǎo)流洞:第一年3月1日——同年11月30日進(jìn)行土石方開挖。施工準(zhǔn)備期內(nèi)完成，開挖料為二次利用。

7)生態(tài)基流發(fā)電系統(tǒng):第三年3月1日——同年6月30日進(jìn)行土石方開挖。土方開挖料可直接上壩。

8)生態(tài)基流廠房:第三年3月1日——同年6月30日進(jìn)行土方開挖。土方開挖料均可直接上壩。

9)交通洞:施工準(zhǔn)備期完成，均為二次利用。

壩址區(qū)各建筑物開挖料可利用量統(tǒng)計(jì)分析見表6。

表6 壩址區(qū)建筑物開挖料可利用量統(tǒng)計(jì)分析表 萬m3

6 土石方平衡規(guī)劃

根據(jù)各建筑物開挖料可利用量、施工進(jìn)度、施工總布置情況對(duì)土石方開挖料流向分析，壩址區(qū)各建筑物土方開挖料中約277.69萬m3(自然方)、石方開挖料中約287.54萬m3(自然方)利用到大壩填筑及其它建筑物回填部位中，開挖料總利用率為54.28%。壩址區(qū)建筑物填筑料來源見表7。

建筑物土方開挖集中于壩體填筑第Ⅰ期時(shí)段，因該時(shí)段采用壩址上游C1料場(chǎng)(該料場(chǎng)壩體填筑第Ⅱ期時(shí)淹沒)可減少下游料場(chǎng)開采壓力，故將生態(tài)基流廠房及深孔放空洞部分可直接利用的土方開挖料作為二次利用料，用于砂礫石填筑第Ⅲ期、Ⅳ期汛期時(shí)段使用。大壩砂礫石區(qū)各分期填筑利用料分配見表8。

表7 壩址區(qū)建筑物填筑(回填)料來源表 萬m3

表8 大壩砂礫石分期填筑利用料分配表萬m3

大壩堆石區(qū)的各分期填筑原則為:優(yōu)先利用開挖料直接上壩，開挖料上壩強(qiáng)度不足時(shí)由料場(chǎng)補(bǔ)充，二次倒運(yùn)料作為消減爆破料場(chǎng)開采高峰強(qiáng)度使用。樞紐區(qū)各建筑物石方開挖基本于堆石區(qū)填筑第Ⅲ期前完成，與堆石區(qū)填筑同期施工的泄水建筑物開挖料直接上壩;施工準(zhǔn)備期完成的導(dǎo)流洞、交通洞、2#表孔溢洪洞及主體施工期大壩、發(fā)電洞等開挖料堆存后二次利用于第Ⅲ期、Ⅳ期填壩使用。大壩堆石區(qū)各分期填筑利用料分配見表9。

由表9可看出，大壩砂礫石填筑需由砂礫石料場(chǎng)供應(yīng)1 117.22萬m3(壓實(shí)方)，其余利用各建筑物開挖料上壩，共計(jì)183.87萬m3(壓實(shí)方)。爆破塊石料場(chǎng)供應(yīng)填筑量為692.10萬m3(壓實(shí)方)，其余堆石利用各建筑物石方開挖料上壩，共計(jì)368.91萬m3(壓實(shí)方)。

表9 大壩堆石料分期填筑利用料分配表萬m3

7 結(jié)語

本文針對(duì)阿爾塔什水利樞紐工程壩址區(qū)施工土石方平衡計(jì)算分析，使建筑物開挖料得以合理、有效的利用。在實(shí)際施工過程中應(yīng)對(duì)土石方平衡規(guī)劃實(shí)施情況追蹤反饋，并及時(shí)調(diào)整優(yōu)化，使施工全過程土石方調(diào)配達(dá)利用率最高、投資最省的目標(biāo)。

［1］王連軍.錦凌水庫土石方平衡計(jì)劃分析［J］.黑龍江水利科技，2014，42(02):135-136.