葉巴灘水電站施工總布置的調(diào)整與優(yōu)化

范 雄 安

(華電金沙江上游水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 成都 610041)

1 工程概況

葉巴灘水電站樞紐建筑物由混凝土拱壩、泄洪消能建筑物及引水發(fā)電建筑物三大部分組成。混凝土雙曲拱壩壩高217m，電站采用全壩身泄洪，泄洪建筑物具有“高水頭、大泄量、窄河谷”的特點(diǎn)，地下引水發(fā)電系統(tǒng)洞室群規(guī)模巨大，電站總裝機(jī)容量2 240 MW，廠(chǎng)內(nèi)安裝4×510 MW的機(jī)組和2×200 MW的環(huán)保機(jī)組(互為備用)。

葉巴灘水電站是我國(guó)海拔最高的特高拱壩工程，氣候條件復(fù)雜，年間、日間溫差大，大壩混凝土溫控防裂難度極高。電站本身區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，地震烈度高，設(shè)計(jì)地震加速度達(dá)0.354 g。拱壩建基面存在深卸荷帶巖體，壩肩、廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)面復(fù)雜，地應(yīng)力極高。工程整體難度大。

水電站壩址區(qū)河谷深切，呈“V”型峽谷，兩岸岸坡陡峻，山體雄厚，壩區(qū)施工場(chǎng)地十分匱乏，基本無(wú)可利用的平緩臺(tái)地或?yàn)┑亍H金沙江降曲河口上游1 km有一緩坡臺(tái)地，尾水洞出口上游地形坡度較緩，場(chǎng)平后可以作為施工場(chǎng)地。降曲河及俄德西溝作溝水處理后可作為渣場(chǎng)。降曲河內(nèi)從達(dá)西溝溝口至業(yè)主營(yíng)地有大片河灘地及一級(jí)階地，距壩址約7-11 km，可以作為施工場(chǎng)地。

2 施工總布置原則

2.1 考慮項(xiàng)目特征因素

2.1.1 樞紐布置緊湊

葉巴灘水電工程樞紐布置方案為：混凝土雙曲拱壩，壩身泄洪(5個(gè)表孔、4個(gè)深孔)，挑流消能，右岸布置地下廠(chǎng)房及尾水建筑物。導(dǎo)流洞、拱壩、水墊塘、二道壩、進(jìn)水口、引水道、廠(chǎng)房等主要樞紐建筑物均布置于拱壩附近，水工建筑物布置較集中。同時(shí)主要道路采用隧道形式，且利用渣場(chǎng)形成場(chǎng)地布置加工廠(chǎng)，對(duì)自然邊坡破壞較少，從源頭盡量做到環(huán)保水保。

2.1.2 地形狹窄 地質(zhì)條件復(fù)雜

葉巴灘水電站場(chǎng)地分布不均，樞紐區(qū)山高坡陡，緩坡較少，施工場(chǎng)地匱乏，布置大型施工輔企困難。各施工場(chǎng)地均存在不同程度的不利地質(zhì)條件，壩址區(qū)兩岸坡腳、緩坡地帶共發(fā)育9處堆積體，易產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害。樞紐區(qū)二級(jí)結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，但三級(jí)結(jié)構(gòu)面非常發(fā)育，以橫河向?yàn)橹鞯臄鄬印⒕o密擠壓帶條數(shù)眾多。圍巖以花崗巖為主，但同一巖級(jí)的變模普遍較同類(lèi)工程降低1-2 GPa。同時(shí)地應(yīng)力高，最大地應(yīng)力達(dá)37.57 MPa。

2.1.3 地處偏僻 交通閉塞

葉巴灘水電站位于四川白玉縣和西藏貢覺(jué)縣交界的金沙江干流河段上。從成都出發(fā)至壩址，經(jīng)國(guó)道G317線(xiàn)路全長(zhǎng)1 096 km、經(jīng)G318線(xiàn)路全長(zhǎng)881 km，冬季冰雪難行，交通條件較差。

壩址區(qū)位于青藏高原和川西北高原，遠(yuǎn)離水汽源地，氣候寒冷干燥，多大風(fēng)，日照時(shí)間長(zhǎng)，呈現(xiàn)長(zhǎng)冬無(wú)夏短春秋的特點(diǎn)。工程地處核心康巴藏區(qū)，社會(huì)環(huán)境復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，基礎(chǔ)設(shè)施落后，物資極度匱乏。同時(shí)具有海拔高、低溫時(shí)間長(zhǎng)、協(xié)調(diào)難度大等特點(diǎn)，對(duì)人員和物資組織、施工工效、工期影響較大。

2.2 施工總布置規(guī)劃原則

施工總布置遵循因地制宜、因時(shí)制宜，環(huán)境友好、有利生產(chǎn)、方便生活、易于管理、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的總原則。結(jié)合工程特點(diǎn)，在可研階段主要遵循以下施工總布置規(guī)劃原則：

(1)本工程樞紐較集中，施工總布置采用集中與分散相結(jié)合的方式。

(2)布置協(xié)調(diào)緊湊，節(jié)約用地，盡量利用荒地、灘地、坡地，少占耕地和經(jīng)濟(jì)林地，充分利用地形，減少場(chǎng)平、減少搬遷。

(3)以主體工程施工需要為中心，與分標(biāo)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，統(tǒng)籌兼顧，分區(qū)布置以減少施工干擾。

(4)利用出渣平整部分場(chǎng)地，以滿(mǎn)足施工場(chǎng)地使用要求。

(5)結(jié)合當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)發(fā)展規(guī)劃，生產(chǎn)、生活區(qū)適當(dāng)分開(kāi)，避免相互干擾。

(6)施工場(chǎng)地布置滿(mǎn)足防洪及場(chǎng)地排水要求。

(7)滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)、水土保持和搬遷安置要求。

3 可研設(shè)計(jì)初始施工總布置規(guī)劃

根據(jù)樞紐布置特點(diǎn)、施工場(chǎng)地條件、料場(chǎng)位置、施工總布置及場(chǎng)地規(guī)劃原則，可研階段施工總布置初步將場(chǎng)內(nèi)劃分為大壩工區(qū)和降曲河工區(qū)。

3.1 料源規(guī)劃

葉巴灘水電站土石方填筑總量約57萬(wàn)m3，混凝土總量約472萬(wàn)m3，需成品骨料約1 118萬(wàn)t，需要毛料約1 397萬(wàn)t。為降低工程造價(jià)及考慮環(huán)保要求，可研階段考慮主要利用開(kāi)挖棄渣料進(jìn)行圍堰填筑、優(yōu)先使用天然砂礫石料及洞挖料用作骨料原料，不足部分從人工骨料場(chǎng)開(kāi)采補(bǔ)充。料源初步勘察情況如下：

(1) 天然料共4個(gè)料場(chǎng)，距壩址距離在7-13 km之間。天然砂礫石料可用作骨料的可采儲(chǔ)量約81萬(wàn)m3，折合162萬(wàn)t。

(2) 洞挖料堆存在降曲河渣場(chǎng)回采區(qū)，距壩址約3 km。洞挖料總量約391萬(wàn)m3中，其中可利用且滿(mǎn)足人工骨料質(zhì)量要求的洞渣料約245萬(wàn)m3，折合637萬(wàn)t。

(3) 俄德西溝料場(chǎng)位于壩下游金沙江左岸，距壩址約2.5 km，儲(chǔ)量約800萬(wàn)m3。天然料及洞挖料不足部分，料場(chǎng)需補(bǔ)充提供約598萬(wàn)m3石料。

3.2 渣場(chǎng)規(guī)劃

葉巴灘水電站開(kāi)挖總量約1 698萬(wàn)m3，棄渣量折合松方約2 292萬(wàn)m3。需要渣場(chǎng)轉(zhuǎn)存有用料約247萬(wàn)m3，所需渣場(chǎng)容量巨大。

壩址上游降曲河及下游俄德西溝、三號(hào)溝均具有較大規(guī)模堆渣的條件。根據(jù)出渣部位、渣量、時(shí)段、強(qiáng)度以及混凝土骨料的回采要求，并考慮到施工場(chǎng)地的需要，根據(jù)地形地質(zhì)條件，規(guī)劃布置2個(gè)渣場(chǎng)，總?cè)萘? 410萬(wàn)m3。

降曲河渣場(chǎng)分為開(kāi)挖料棄渣區(qū)和混凝土骨料回采區(qū)兩個(gè)區(qū)。降曲河渣場(chǎng)棄渣區(qū)：位于降曲河口，最大堆渣高度約120 m，渣場(chǎng)容量1 350萬(wàn)m3，規(guī)劃堆渣量1 288萬(wàn)m3。降曲河渣場(chǎng)混凝土骨料回采區(qū)：位于降曲河內(nèi)棄渣區(qū)上游，主要堆放可用作加工混凝土骨料的洞渣料，總?cè)萘?00萬(wàn)m3。回采區(qū)規(guī)劃堆渣量344萬(wàn)m3，混凝土骨料回采量247萬(wàn)m3，回采區(qū)最終堆渣量約97萬(wàn)m3。

俄德西溝棄渣場(chǎng)：位于壩址下游左岸約2.5 km的俄德西溝溝內(nèi)，渣場(chǎng)容量600萬(wàn)m3，規(guī)劃堆渣量600萬(wàn)m3。

3.3 場(chǎng)內(nèi)交通規(guī)劃

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)條件、施工總布置規(guī)劃和施工各階段物流方向、運(yùn)輸強(qiáng)度以及運(yùn)輸車(chē)輛等特點(diǎn)，規(guī)劃場(chǎng)內(nèi)交通布置格局為：左岸布置2 735 m(左岸低線(xiàn))、2 894 m(左岸高線(xiàn)及混凝土供料線(xiàn))、3 020 m(至俄德西溝棄渣場(chǎng)及料場(chǎng))三層干線(xiàn)道路，同時(shí)還布置有左岸低線(xiàn)過(guò)壩交通隧洞，并從左岸高線(xiàn)公路接線(xiàn)至纜機(jī)平臺(tái)3 000 m高程；右岸布置有2 735 m(右岸低線(xiàn))、2 894 m(右岸高線(xiàn))、3 000 m(至出線(xiàn)場(chǎng))三層干線(xiàn)道路，同時(shí)將進(jìn)廠(chǎng)交通洞上延作為右岸過(guò)壩交通，并從至出線(xiàn)場(chǎng)道路接線(xiàn)至右岸纜機(jī)平臺(tái)3 000 m高程。總體布置格局，建設(shè)期間形成上下游、左右岸、高中低、立體交叉的多循環(huán)交通網(wǎng)絡(luò)保障場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸通暢；建成后利用左右岸上壩公路、下游永久大橋、各工點(diǎn)檢修公路形成環(huán)線(xiàn)閉合交通，確保運(yùn)行期運(yùn)營(yíng)、檢修通行需求。

3.4 規(guī)劃砂石混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)

規(guī)劃設(shè)置三套砂石加工系統(tǒng)：1#砂石加工系統(tǒng)，布置在左岸達(dá)西溝與降曲河交匯處的岸坡上，距壩址約6.5 km，主要供應(yīng)籌建準(zhǔn)備期成品骨料供應(yīng)，料源為天然砂礫石料。2#砂石加工系統(tǒng)，布置在左岸降曲河渣場(chǎng)2 855 m平臺(tái)，距壩址約2.0 km，承擔(dān)二道壩、水墊塘及引水發(fā)電系統(tǒng)成品骨料供應(yīng)，料源為回采洞渣料。3#砂石加工系統(tǒng)，布置在左岸俄德西溝渣場(chǎng)回填形成的場(chǎng)地上，距壩址約2.5 km，承擔(dān)大壩工程、導(dǎo)流底孔封堵等成品骨料供應(yīng)，需供應(yīng)成品骨料總量約645萬(wàn)t，料源為人工骨料開(kāi)采料。

規(guī)劃設(shè)置六套混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)，左、右岸各三套，分別承擔(dān)附近部位混凝土供應(yīng)。其中左岸高線(xiàn)混凝土系統(tǒng)設(shè)置于左岸纜機(jī)平臺(tái)，供應(yīng)大壩工程混凝土。

3.5 生產(chǎn)設(shè)施和生活營(yíng)地

降曲河右岸規(guī)劃業(yè)主營(yíng)地、魚(yú)類(lèi)增殖站，左岸規(guī)劃1#、2#承包商營(yíng)地。生產(chǎn)設(shè)施和生活營(yíng)地主要規(guī)劃于降曲河渣場(chǎng)形成的平臺(tái)內(nèi)。

3.6 供水、供電系統(tǒng)布置

規(guī)劃建設(shè)4套供水系統(tǒng)，分別供應(yīng)生活區(qū)、1#砂石系統(tǒng)、樞紐區(qū)和俄德西溝工區(qū)。

規(guī)劃在降曲河喜樂(lè)溝溝口左側(cè)臺(tái)地設(shè)置220kv中心變電站，在俄德西溝近壩區(qū)、右岸壩頂附近各設(shè)置一個(gè)35 kV變電站。

4 施工總布置調(diào)整原因和思路

葉巴灘水電站于2015年開(kāi)始籌建，2017年2月導(dǎo)流洞開(kāi)工，至2018年底導(dǎo)流洞基本完成，在籌建期內(nèi)進(jìn)行場(chǎng)內(nèi)交通、溝水治理、營(yíng)地建設(shè)、施工供電、炸藥庫(kù)、油庫(kù)、砂石混凝土系統(tǒng)等輔助工程施工。籌建初始，交通閉塞、通訊不暢、缺水缺電，生活、建設(shè)物資短缺，當(dāng)?shù)靥厥獾娜宋牡乩憝h(huán)境認(rèn)識(shí)和適應(yīng)過(guò)程，參工參建等因素影響，加之近年環(huán)保水保要求提高，因此，對(duì)原規(guī)劃的施工總布置進(jìn)行了大量的調(diào)整和優(yōu)化，并為后續(xù)主體工程的建設(shè)打下了良好基礎(chǔ)。優(yōu)化和調(diào)整思路如下：

(1)充分考慮當(dāng)?shù)靥厥獾牡乩砣宋沫h(huán)境，對(duì)料源、營(yíng)地布置進(jìn)行調(diào)整。

(2)考慮前期主要通道形成前帶來(lái)的影響，適當(dāng)調(diào)整公路布置。

(3)充分考慮前期渣場(chǎng)問(wèn)題，滿(mǎn)足環(huán)保水保要求。

(4)主要施工輔企要服務(wù)于主體工程建設(shè)，按照主體工程的要求而調(diào)整。

5 施工總布置調(diào)整和優(yōu)化

基于以上工程特點(diǎn)和調(diào)整思路，在籌建過(guò)程中對(duì)施工總體布置結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行了大量調(diào)整和優(yōu)化，對(duì)整個(gè)工程建設(shè)進(jìn)度、安全、質(zhì)量、環(huán)水保等方面的提升取得了良好的促進(jìn)效果。

5.1 料源調(diào)整

因河道砂石料征地困難，原規(guī)劃的4個(gè)天然砂礫石料場(chǎng)，少量開(kāi)采后進(jìn)行了場(chǎng)地恢復(fù)，前期籌建準(zhǔn)備工程料源全部調(diào)整為洞挖料。

5.2 增加臨時(shí)排水洞

前期交通及溝水處理工程規(guī)劃渣場(chǎng)為降曲河渣場(chǎng)，在降曲河排水洞投運(yùn)前場(chǎng)內(nèi)渣場(chǎng)容量不能滿(mǎn)足工程需要。為解決前期籌建工程棄渣問(wèn)題，保證導(dǎo)流洞等后續(xù)工程能按期開(kāi)工，滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)和水土保持要求，在降曲河口附近右岸布置一條長(zhǎng)度較短的臨時(shí)排水洞，將降曲河水通過(guò)臨時(shí)排水洞引排至金沙江，提前啟用降曲河下游部分渣場(chǎng)。

5.3 道路布置調(diào)整和優(yōu)化

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)整低線(xiàn)臨時(shí)道路1#、2#公路線(xiàn)型并調(diào)整路面結(jié)構(gòu)為碾壓混凝土；對(duì)施工期臨時(shí)道路3#公路隧道及其支線(xiàn)洞室襯砌進(jìn)行了優(yōu)化取消；優(yōu)化取消3#路降曲河河口橋，采用明線(xiàn)方案連接3-1#隧道和3-2#隧道；膠帶機(jī)和場(chǎng)內(nèi)交通共用隧道7#公路隧道，優(yōu)化減少共用交通隧道長(zhǎng)度400 m；調(diào)整下游永久橋至進(jìn)廠(chǎng)隧道位置處，減少建設(shè)征地，同時(shí)縮短廠(chǎng)房出渣運(yùn)距。

可研階段計(jì)劃壓力鋼管在洞外焊接整圓、分節(jié)運(yùn)輸進(jìn)入引水道下平段，現(xiàn)調(diào)整為分瓣在洞內(nèi)組裝。壓力鋼管運(yùn)輸通道的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)(3-2#隧道、4#公路隧道上游段、7#臨時(shí)橋)進(jìn)行了優(yōu)化。

5.4 砂石系統(tǒng)布置調(diào)整

原規(guī)劃1#砂石加工系統(tǒng)，布置在左岸達(dá)西溝與降曲河交匯處的岸坡上，料源為天然砂礫石料。由于天然砂礫石料場(chǎng)大部未能使用，料源更改為洞挖料。因此，將1#砂石加工系統(tǒng)位置調(diào)整至降曲河臨時(shí)排水洞下游側(cè)，降低了道路通行量、骨料轉(zhuǎn)運(yùn)和混凝土運(yùn)輸距離。

5.5 供水、供電系統(tǒng)優(yōu)化

規(guī)劃1#供水系統(tǒng)供應(yīng)生活區(qū)用水，鑒于各生活營(yíng)地用水量不大且臨近降曲河邊，調(diào)整為各營(yíng)地打井取水，取消1#供水系統(tǒng)。規(guī)劃2#供水系統(tǒng)供應(yīng)1#砂石系統(tǒng)用水，由于系統(tǒng)位置調(diào)整，取消2#供水系統(tǒng)。3#、4#供水系統(tǒng)不變。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形及功能需要，壩區(qū)原規(guī)劃2座施工35kv變電站調(diào)整為3座，分別位于降曲河口、左岸壩肩、右岸低線(xiàn)。

5.6 其他

5-1#隧道原設(shè)計(jì)為特長(zhǎng)隧道，調(diào)整部分路段為明線(xiàn)，使其在如蘇溝段出洞再進(jìn)洞，優(yōu)化為兩座長(zhǎng)隧道，增加施工工作面并改善洞室運(yùn)行工況；新增504#隧道施工便道及施工支洞，提前進(jìn)行504#隧道施工，保障左岸纜機(jī)平臺(tái)開(kāi)挖通道等。這些調(diào)整和優(yōu)化保障了施工進(jìn)度，并降低了工程投資。

6 結(jié) 語(yǔ)

水電工程施工總布置應(yīng)充分考慮工程區(qū)域環(huán)境、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件、工程布置特點(diǎn)、施工總工期、質(zhì)量安全及環(huán)水保等因素，且應(yīng)隨著工程推進(jìn)和現(xiàn)場(chǎng)條件變化進(jìn)行合理調(diào)整，而不是一成不變，關(guān)鍵要有服務(wù)圍繞工程、提高建管效率的理念，葉巴灘水電站結(jié)合實(shí)際進(jìn)行施工總布置的局部調(diào)整和優(yōu)化，使得工程安全、高效、經(jīng)濟(jì)、快速，為主體工程的順利開(kāi)展創(chuàng)造了有利條件。