西藏拉洛水利樞紐工程施工總布置規劃

楊 波，徐文林，牛運華

(長江勘測規劃設計研究有限責任公司，湖北 武漢 430010)

0 引 言

國內外對施工現場設施布置的研究已有一定基礎，20世紀70年代，Eastman對空間分析和設備布置問題進行了較為深入的研究[1]。20世紀90年代初，Tommelein將設施布置系統理論引入了施工現場設施布置問題中[2-3]。20世紀90年代后期開始，學者們重點研究地理信息系統與布局規劃。在國內，學者們多采用數學理論方法進行水電站施工場地布置的研究[4-5]。但目前國內外研究范圍多集中于工業與民用建筑領域。

拉洛水利樞紐工程是位于高原地區的大型水利樞紐工程，工程區域地廣人稀，可布置施工區的場地范圍較大，既可以分散布置，也可以集中布置，但高原氣壓低，缺氧較嚴重，自然生活條件惡劣，樞紐建筑物布置要因地制宜。對此，拉洛水利樞紐工程采用了相對集中的布置方式，分別設置壩區施工區、廠區施工區及隧洞出口施工區，便于現場工程管理，并可集中改善和提高高原地區工作生活條件。該布置思路可供高寒高海拔地區類似工程參考。

1 工程概況

拉洛水利樞紐及配套灌區工程位于西藏自治區日喀則市西南部雅魯藏布江右岸一級支流夏布曲上，水庫總庫容2.965億m3、最大壩高61.5 m，電站總裝機容量42 MW，為Ⅱ等大(2)型工程。該工程主要包括樞紐工程和灌區工程兩部分，工程任務以灌溉為主，兼顧供水、發電和防洪，并促進改善區域生態環境。樞紐工程由瀝青混凝土心墻砂礫石壩、泄洪隧洞、溢洪道、拉洛水電站、灌溉引水(德羅水電站引水)隧洞、壓力前池及側堰、壓力鋼管、德羅水電站廠房組成[6]。拉洛水利樞紐工程(圖1)于2014年6 月正式開工，2020年12月投產發電。

圖1 拉洛水利樞紐工程布置Fig.1 Layout of Laluo Hydro Project

2 施工場地條件

2.1 地形地貌

拉洛水利樞紐工程壩址區(圖2)位于拉洛鄉下游6.0 km夏布曲峽谷進口段，河谷呈不對稱“V”型，左岸略緩，右岸較陡。壩址區分布Ⅰ級階地，階面高程4 300～4 310 m。引水發電系統總地貌為高原山地地貌，德羅隧洞進口距離壩址約6.2 km，外臨寬廣平緩的夏布曲河漫灘，高程4 282～4 284 m，出洞口位于波日北西側緩斜坡，高程4 600～4 050 m。德羅水電站(圖3)廠址位于平緩山脊北部緩斜坡，地面高程4 050～4 070 m。

圖2 壩址區布置Fig.2 Layout of the dam site area

圖3 德羅電站區布置Fig.3 Layout of Deluo Power Station area

2.2 地質條件

(1) 工程地質。壩址區兩岸局部殘留兩級基座階地，階地面分別高于河床5～8 m、10～15 m。壩址區基巖為三疊系涅如組(T3n)泥質板巖，局部炭質含量相對稍高，偶夾相對較硬的砂質板巖。第四系地層有沖積層(Qal)、洪積層(Qpl)、崩坡積層(Qcol+dl)及地滑堆積層(Qdel)，河床覆蓋層厚7～14 m，左岸覆蓋層厚10～48 m。其中，沖積層為砂壤土、砂礫石、礫卵石等，其余均為碎塊石土。工程區最大凍土深101 cm。

壩址基巖中存在承壓水，承壓水賦存于板巖板理、裂隙或層間擠壓帶中，為脈狀裂隙性承壓水，連通性較差，與夏布曲河水基本無直接水力聯系，補給來源較穩定。

(2) 料場條件。選擇雪日巴唐、塔曲兩個料場作為砂礫料場。雪日巴唐、塔曲砂礫石料場至壩址運距分別為0.7～2.5 km、4～6 km。料場儲量均滿足工程需求。料場砂礫料作為壩殼填筑料、過渡料、墊層料及反濾料，質量滿足規程要求。砂礫作為混凝土骨料，含泥量高，砂細度模數、平均粒徑偏小，需采取沖洗和添加人工料等措施進行處理；礫石部分試樣的針片狀顆粒、軟弱顆粒含量偏大，采取措施處理后質量基本滿足要求。

選擇卡窮朗、卡吉朗兩個料場作為石料料場。卡窮朗料場的弱、微風化石英砂巖為有用層，呈厚層-巨厚層狀，其儲量滿足工程需求，石料質量滿足混凝土人工骨料、護坡塊石料要求；料場至壩址運距11 km。卡吉朗石料場巖性為玄武巖，石料質量滿足混凝土人工骨料、瀝青混凝土骨料和護坡塊石料要求；料場至壩址運距13 km。

混凝土骨料料源可選擇人工骨料(石英砂巖、玄武巖)和天然砂礫料。因瀝青混凝土骨料用量小，因此從工程區附近社會料場購買灰巖進行加工。

3 施工布置總體思路

3.1 樞紐布置情況

樞紐建筑物由瀝青混凝土心墻砂礫石壩、泄洪發電隧洞、溢洪道、拉洛水電站、灌溉引水隧洞、壓力前池、側堰及泄槽、鋼管進水口、壓力鋼管和德羅水電站等組成。

樞紐布置主要為：主河床布置瀝青混凝土心墻砂礫石壩，左岸壩肩布置開敞式溢洪道，右岸布置泄洪兼發電引水洞、放空洞(施工期為導流洞)，拉洛水電站廠房位于大壩壩腳下游右岸，魚道設施布置在右岸；德羅隧洞進水口(灌溉取水口)布置于壩軸線上游6.2 km庫區右岸加木扎處，隧洞尾部設置前池接壓力鋼管至德羅水電站，電站尾水進灌溉總干渠。

3.2 總體布置思路

工程地處高海拔偏遠山區，工程區域及其附近均無工礦企業，自然村寨規模小，呈分散分布。工程建設征地不涉及自然保護區、風景名勝區、文物古跡等環境敏感區。拉洛水利樞紐建筑物布置較分散，大壩與德羅水電站廠房直線距離約13.5 km，與德羅引水隧洞進水口直線距離約6.2 km；德羅引水隧洞進水口與德羅水電站廠房直線距離約9 km。施工點布置較分散，距離較遠，相互之間干擾較少，可獨立施工。高原氣壓低，缺氧較嚴重，自然生活條件惡劣，施工區集中布設便于現場工程管理、改善和提高高原地區工作生活條件。根據以上工程特點，施工布置采用集中與分散相結合的布置方式，分別在拉洛水利樞紐大壩、德羅水電站及德羅引水隧洞出口設置3個施工區。

4 施工總布置

4.1 原 則

(1) 施工場地規劃盡量少移民、少占耕地，以節約臨時工程投資。施工總布置采用集中與分散相結合的方式，分散設置施工區，施工區內集中布置施工設施和營地。根據工程布置及場地條件，設置壩區施工區、廠區施工區及隧洞出口施工區。

(2) 施工場地規劃應有利于生產和方便生活，并利于工程施工期主體工程施工實施封閉管理。

(4) 施工區的設置應與場內交通結合，保證施工期內物料運輸和交通順暢。

(5) 施工區布置應避開泥石流、滑坡、山洪等地質災害區域。

(6) 施工設施的布置應充分考慮環保、水保及防洪的要求。

(7) 施工臨時設施盡可能采用永久與臨時相結合(以下簡稱“永臨結合”)的方式，節約工程投資。

4.2 可利用場地分析

整個工程區內地廣人稀，河灘面積大，山坡地勢相對平緩，便于施工布置。根據工程區內地形地貌條件，得到可用于施工布置的場地如下[7-9]。

(1) 壩址下游約650 m、位于右岸高程4 258～4 274 m間的較緩階地，沿河長約400 m，寬約100 m，面積約4萬m2。

(2) 壩址上游約900 m、位于左岸高程4 280～4 330 m間的緩坡地帶，沿河長約700 m，寬約280 m。

(3) 德羅隧洞東側寬闊谷地，地形平緩，高程4 275～4 300 m，谷地內已有簡易道路通過。

(4) 德羅隧洞出口平緩的山坡地，高程4 260～4 900 m，長約300 m，寬約120 m。

(5) 距吉隆村約900 m左右的平緩坡地，此處地形平緩，有簡易道路通過，面積大，高程4 040～4 070 m。

4.3 施工總布置規劃

4.3.1 場內交通道路規劃

4.3.1.1 場內道路規劃

拉洛水利樞紐工程場內交通采用公路運輸方式。場內交通運輸量較大，為保證工程順利施工，施工道路布置必須暢通、可靠。

場內交通以德羅水電站為起點，有2個方案可以作為場內交通主干線路，線路一為右岸-左岸方案，線路二為右岸-左岸-右岸方案，具體如下。

(1) 線路一(圖4)。德羅-亞呂-夏拉夏瓦-達納-慶工-夏布朗-右壩頭-亞木夏瓦-下游圍堰左堰頭-左壩頭-砂石混凝土系統。

圖4 線路1Fig.4 Route 1

(2) 線路二(圖5)。德羅-亞呂-夏拉夏瓦-達納-雪日巴塘-砂石混凝土系統-左壩頭-下游圍堰左堰頭-亞木夏瓦-右壩頭。

圖5 線路2Fig.5 Route 2

對兩條線路方案進行比較，見表1。

表1 場內交通方案比較Tab.1 Comparison of on-site transportation schemes

(1) 物料流向方面，兩條線路物料流向都比較順暢，條件相當。

(2) 道路條件方面，線路一里程最短，其中慶工-夏布朗段成路條件較差；線路二里程最長、成路條件較好。

(3) 橋梁條件方面，兩條線路均需新建兩座橋梁，且線路一橋梁跨度短，線路二橋梁跨度長。

(4) 造價方面，線路一造價最低。

經綜合比較，選擇線路一為場內交通主干線路。

4.3.1.2 大壩填筑道路規劃

大壩為瀝青心墻壩，壩頂面高程4 305.00 m，大壩壩高61.50 m。壩軸線長418.00 m，壩頂寬7 m。壩址區河床寬度約120 m，兩岸斜坡地形坡度一般為30°～50°，局部形成高約10 m的陡崖。

如圖6所示，大壩填筑期間，從場內2號道路接線布設3條施工道路作大壩填筑通道，其中L1號施工道路承擔4 280 m以下高程填筑，L2號施工道路承擔大壩4 280～4 290 m高程填筑，L3號施工道路承擔大壩4 290～4 300 m高程填筑，壩頂填筑利用場內2號和3號道路。L1號道路至L3號道路路面寬度8 m，道路縱坡坡度控制在3%～6%。

圖6 大壩填筑道路(單位：m)Fig.6 Layout of dam filling road

4.3.2 施工區規劃

根據拉洛水利樞紐建筑物布置較分散的特點，采用相對集中的布置方式在拉洛水利樞紐大壩、德羅水電站及德羅引水隧洞出口分別設置3個施工區，即壩區施工區、廠區施工區及隧洞出口施工區。壩區施工區主要為拉洛水利樞紐工程施工服務，廠區施工區主要為德羅水電站廠房工程施工服務，隧洞出口施工區主要為德羅引水隧洞工程施工服務。

(1) 壩區施工區。該施工區設置在右岸拉洛水利樞紐大壩下游0.4～1.7 km范圍內，地形平緩，主要為灘地，高程4 261～4 277 m。壩區施工區內布置了瀝青砂石混凝土系統、天然料砂石混凝土系統、填筑料加工系統、水廠、油庫、施工管理生活營地、綜合加工廠、機械及汽車停放場、綜合倉庫、機電設備及金屬結構安裝廠等，壩區施工區總占地面積9.53萬m2。

(2) 廠區施工區。該施工區在德羅電站靠近貢巴一側，地形較平緩，高程4 052～4 067 m，可以布置廠區施工附屬企業及施工場地。廠區施工區內布置了混凝土生產系統、施工變電所、炸藥庫、業主基地、施工管理生活營地、綜合加工廠、機械及汽車停放場、綜合倉庫、機電設備及金屬結構安裝廠等，廠區施工區總占地面積6.74萬m2。

(3) 隧洞出口施工區。該施工區在德羅隧洞出口附近，地形較平緩，地面高程4 260～4 270 m。隧洞出口施工區內布置了德羅隧洞混凝土生產系統及壓力鋼管安裝廠，隧洞出口施工區總占地面積1.6萬m2。

4.3.3 料場規劃

工程填筑壩殼料、砂礫料161.11萬m3，反濾料、排水料、過渡料和墊層料38.93萬m3，塊石料14.34萬m3，主體工程混凝土量30.13萬m3，工程瀝青混凝土2.07萬m3。

對雪日巴塘和塔曲2個砂礫石料場，以及卡窮朗和卡吉朗2個石料場進行了工程詳查和比較。

(1) 由于雪日巴塘料場距離填筑區較近，且砂混系統均布置在雪日巴塘料場旁邊，因此，選擇在雪日巴塘砂礫料場開采工程填筑壩殼料、砂礫料、反濾料、排水料、過渡料和墊層料。

(2) 卡窮朗溝石料場區為斜坡地形，開采方便，運距近，有簡易公路至工程區。因此，選擇卡窮朗溝料場為工程塊石料開采料場。

(3) 混凝土骨料優先采用天然料作為料源。雪日巴塘砂礫料場雖比塔曲砂礫料場距工程區近約2 km，但雪日巴塘砂礫料場細骨料含泥量相差較大，因此選用塔曲料場作混凝土骨料料源。

(4) 當地天然卵礫石料成分復雜，與瀝青的黏附性較差，不宜作為瀝青混凝土骨料；卡窮朗塊石料為酸性石英砂巖，也不適合作為瀝青混凝土骨料；此外，工程需瀝青混凝土骨料量僅2.17萬m3，而卡吉朗石料場覆蓋層較厚，且需新修施工道路，開采加工不經濟。因此，推薦購買社會料場生產的灰巖石料作為瀝青混凝土骨料，并以卡吉郎石料場為備用料場。

雪日巴塘砂礫石料場和塔曲砂礫石料場位于大壩上游左岸，與大壩通過場內2號道路連接。卡窮朗溝石料場位于大壩上游右岸，通過場內5號、1號、3號道路到達工區。

4.3.4 棄渣場規劃

拉洛水利樞紐工程總棄渣量為125.16萬m3，其中棄渣場棄渣94.91萬m3，雪日巴塘料場棄渣28.90萬m3，塔曲砂礫料場棄渣1.35萬m3。雪日巴塘與塔曲砂礫料場剝離棄渣料，先臨時堆存在料場附近，待料場取料后，將剝離棄渣料返回料場取料坑內，不另外占地。

根據樞紐建筑物布置較分散的特點，共規劃設置6個棄渣場，總占地面積21.5萬m2。

4.3.5 永臨結合布置

施工營地布置和場內道路設置考慮采用永臨結合的形式，以節約工程投資。

業主基地在工程施工期是整個工程施工的指揮管理中心，是包括設計、監理等人員在內的主要辦公、生活區，除滿足工程建設期辦公、生活、會議等要求外，還需滿足電站運行后的管理需求。因此，業主基地按永久建筑物規劃，對于布置位置，首先考慮滿足其基本功能要求：內外交通聯系方便，遠離施工污染源，具備良好的排水、通風和日照條件；同時在避免施工干擾和近壩場地優先布置施工企業前提下，兼顧各施工區。

場內道路在施工期是施工物資、材料和人員的運輸通道，工程完建后，部分道路的功能還將延伸至電站運行期，作為工程運行管理的通道，在道路路線、道路等級、道路防護措施等方面應考慮永臨結合。根據拉洛水利樞紐工程場內道路功能，場內1號、2號、3號道路和9號道路為永臨結合道路。

5 結 語

拉洛水利樞紐工程場內交通干線公路與支線道路的設計符合現場的施工需要，工程開挖與大壩填筑高峰期交通運輸暢通，場內交通設施規劃合理，形成了上下游、左右岸互相連通的公路網，滿足了工程施工的需求。集中與分散相結合的施工總布置設計方案符合工程實際，經濟合理，在工程實施后，現場實際的施工總布置情況與原設計規劃成果基本一致。集中設置的施工營地與生產布置區分開布置，利于改善高原地區參建人員的辦公生活條件。渣場、堆料場的合理布置以及土石方開挖渣料的合理調配與動態管理降低了料源成本。該施工總布置規劃方案和思路符合《大中型水利水電工程建設征地補償和移民安置條例》(國務院令第471號)中的相關要求，即在滿足工程建設的前提下，本著合理、節約利用土地的方針進行施工布置區規劃，盡量利用荒地、灘地、坡地，減少耕地和林地使用，節約施工占地。研究成果可供高寒高海拔地區類似工程參考。