談溢洪道工程布置結(jié)合壩殼料開采利用

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摘要:生態(tài)環(huán)境保護(hù)是工程建設(shè)過(guò)程中需要引起重視的問(wèn)題。工程在建設(shè)過(guò)程中，一般會(huì)生產(chǎn)大量的開挖料棄渣，如何減少棄渣或利用棄渣是規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)思考的問(wèn)題，岔河水庫(kù)在前期規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中就充分考慮減少棄渣量并利用工程建設(shè)開挖料，溢洪道工程布置還結(jié)合壩殼料開采和利用，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞，同時(shí)降低工程投資。

關(guān)鍵詞:岔河水庫(kù);工程布置;開采利用;填筑;保護(hù)

隨著國(guó)家高度重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)，同時(shí)還要保障糧食生產(chǎn)安全，相關(guān)部門也制定了保護(hù)范圍和政策，如生態(tài)紅線、自然保護(hù)區(qū)和基本農(nóng)田等措施推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展。為保障糧食生產(chǎn)安全，提高糧食單位面積產(chǎn)量，水利基礎(chǔ)設(shè)施也相應(yīng)加大投入建設(shè)，但在建設(shè)過(guò)程中會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境有一定影響或占用基本農(nóng)田，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施減少對(duì)環(huán)境的破壞和占用。岔河水庫(kù)攔河壩為混凝土面板堆石壩，壩殼料總回填總量為68.5萬(wàn)m3，在前期勘察過(guò)程中，就需要規(guī)劃充足的壩殼料。料場(chǎng)開采和建筑物開挖的無(wú)粘性土(包括砂、礫石、卵石、漂石等)、石料和風(fēng)化料、礫石土均可作為壩殼料，并應(yīng)根據(jù)材料性質(zhì)用于壩殼的不同部位［1］。在實(shí)施過(guò)程中，我們應(yīng)當(dāng)優(yōu)先利用建筑物開挖料，不足部分再開采壩殼料場(chǎng)堆石料，并按照不同料性分別回填于主堆區(qū)和次堆區(qū);并考慮建筑物工程布置是否能夠與料場(chǎng)開挖相結(jié)合，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞。

1基本情況

1.1壩型選擇

壩址處河流流向N65°E，河床底寬5～10m，河谷呈“V”字型，左岸地形坡度35°～60°，右岸地形坡度30°～50°。壩基河床為第四系洪沖積漂石、砂礫卵石層，下伏基巖為塊狀流紋斑巖及后期侵入的輝綠巖脈、凝灰熔巖巖脈，弱風(fēng)化層厚為22.0～67.0m。壩址區(qū)位于拿魚河斷裂和瀾滄江斷裂之間的經(jīng)向構(gòu)造帶內(nèi)，斷層、裂隙較發(fā)育，主要發(fā)育F3、F4、F5、F6、F8斷層。重力壩壩高為50～100m時(shí)，可建在微風(fēng)化至弱風(fēng)化中部基巖上［2］，由于斷層及弱風(fēng)化層較厚等地質(zhì)原因，不適宜建混凝土高壩，因地制宜，可以興建當(dāng)?shù)夭牧蠅巍?kù)區(qū)范圍主要分布為粘土料、堆石料、塊石料等當(dāng)?shù)亟ㄖ牧希傲先狈η揖喙こ虆^(qū)較遠(yuǎn)，根據(jù)地質(zhì)條件及當(dāng)?shù)亟ㄖ牧希x擇對(duì)壩基巖體要求相對(duì)較低的混凝土面板堆石壩作為優(yōu)選壩型，避開了壩型選擇存在的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)［3］。

1.2壩殼料場(chǎng)情況

混凝土面板堆石壩殼料主要回填料為堆石，按照回填料性分區(qū)進(jìn)行填筑，分為主堆區(qū)和次堆區(qū)。工程樞紐區(qū)及附近地層巖性為蝕變流紋斑巖、玄武安山巖。本著因料設(shè)計(jì)，就近取材原則，在壩址上、下游附近基巖大面積祼露區(qū)選定堆石料場(chǎng)，分別為Ⅰ壩殼和Ⅱ壩殼料場(chǎng)，堆石料總儲(chǔ)量為231.01萬(wàn)m3，目前均無(wú)公路，料場(chǎng)類別屬于Ⅱ類。Ⅰ壩殼料場(chǎng)位于壩址上游左岸，強(qiáng)、弱風(fēng)化基巖出露，有用層總儲(chǔ)量197.7萬(wàn)m3，運(yùn)距約2.0～2.5km;Ⅱ壩殼料場(chǎng)位于壩址下游右岸，強(qiáng)、弱風(fēng)化基巖出露，有用層總儲(chǔ)量33.4萬(wàn)m3，運(yùn)距約0.5～0.8km。

1.3岔河水庫(kù)基本情況

岔河水庫(kù)位于云南省云縣浪壩山村，距云縣城72km。水庫(kù)徑流區(qū)屬瀾滄江流域右岸一級(jí)支流拿魚河上游，水庫(kù)控制徑流面積145km2，多年平均徑流量11668萬(wàn)m3，總庫(kù)容4906.2萬(wàn)m3。岔河水庫(kù)攔河壩采用混凝土面板堆石壩，壩頂高程1823.50m，壩頂寬10m，最大壩高86m，壩軸線長(zhǎng)201.0m。壩頂上游設(shè)1.2m高防浪墻，防浪墻底部與混凝土面板連接組成整體防滲體系。攔河壩最上游為混凝土面板，在死水位以下部分鋪粘土鋪蓋以及使用渣料蓋重來(lái)保護(hù)趾板及面板。面板下游依次是墊層料、過(guò)渡料、主堆區(qū)、次堆區(qū)及護(hù)坡。下游壩坡分為三級(jí)坡，坡比均為1∶1.4，高程1823.5～1793.5m為一級(jí)坡，高程1793.5～1763.5m為二級(jí)坡，高程1763.5m以下為三級(jí)坡。在高程1793.5、1763.5m處設(shè)置寬2m的馬道。溢洪道位于右岸壩肩，為正槽開敞式溢洪道，由進(jìn)口段、控制堰段、泄槽Ⅰ、Ⅱ段、消能段、護(hù)坦段組成，全長(zhǎng)476.7m，最大下泄流量為160.0m3/s。輸水放空隧洞布置于左岸，由進(jìn)口段、進(jìn)口有壓洞段、豎井段、龍?zhí)ь^段、導(dǎo)流輸水共用段、閘室段、陡槽段、出口消能段組成，全長(zhǎng)500.8m，設(shè)計(jì)流量Q=8.1m3/s。

2溢洪道工程布置比選

根據(jù)工程特點(diǎn)，水庫(kù)泄洪經(jīng)過(guò)多方案進(jìn)行比選，確定岔河水庫(kù)泄洪方式采用溢洪道單獨(dú)泄洪。樞紐區(qū)左、右岸地形坡度均較陡，左岸陡于右岸，壩殼石料場(chǎng)位于右岸下游，導(dǎo)流放空隧洞布置于左岸，溢洪道工程布置結(jié)合樞紐區(qū)地形地質(zhì)、工程特點(diǎn)和樞紐布置等條件，在左、右岸均布置溢洪道軸線進(jìn)行比較。開始規(guī)劃思路只是盡量減少溢洪道開挖量并充分利用開挖料回填于攔河壩，后期規(guī)劃思路考慮右岸溢洪道工程布置結(jié)合下游壩殼料場(chǎng)開挖。溢洪道主要布置方案有:左岸開敞式洞式溢洪道，左岸側(cè)槽式洞式溢洪道，左岸側(cè)槽開敞式溢洪道和右岸開敞式溢洪道，對(duì)4個(gè)方案進(jìn)行比較，見表4。

(1)方案一:左岸開敞式洞式溢洪道布置于左岸，由進(jìn)口明渠段、控制堰段、泄槽洞段、消能明渠段、護(hù)坦明渠段組成，全長(zhǎng)414.9m，土石方開挖量18.0萬(wàn)m3。

(2)方案二:左岸側(cè)槽式洞式溢洪道布置于左岸，由側(cè)堰段、進(jìn)口明渠段、泄槽洞段、消能明渠段、護(hù)坦段組成，全長(zhǎng)329.5m，土石方開挖量19.7萬(wàn)m3。

(3)方案三:左岸側(cè)槽開敞式溢洪道布置于左岸，由側(cè)堰段、進(jìn)口明渠段、泄槽明渠段、消能明渠段、護(hù)坦段組成，全長(zhǎng)329.5m，土石方開挖量41.6萬(wàn)m3。

(4)方案四:右岸開敞式溢洪道布置于右岸，由進(jìn)口段、控制堰段、泄槽Ⅰ、Ⅱ段、消能段、護(hù)坦段組成，全長(zhǎng)476.7m，土石方開挖量66.8萬(wàn)m3。通過(guò)綜合比選，方案四相對(duì)較優(yōu)，具有棄渣量少、棄渣占用面積和投資最省等優(yōu)點(diǎn)。攔河壩壩殼料總回填總量為68.5萬(wàn)m3，產(chǎn)生以上節(jié)省的主要原因是在開采攔河壩殼料過(guò)程中，原規(guī)劃需從Ⅰ壩殼料場(chǎng)開采量為27.1萬(wàn)m3，從Ⅱ壩殼料場(chǎng)開采量為33.4萬(wàn)m3，導(dǎo)流放空隧洞開挖料可利用量為4.3萬(wàn)m3(主要為隧洞洞身開挖量)，攔河壩基礎(chǔ)開挖料可利用量為3.7萬(wàn)m3(主要為趾板基礎(chǔ)開挖量)。但經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化后，溢洪道與壩殼料場(chǎng)開挖結(jié)合后，只需從Ⅰ堆石料場(chǎng)開采量為7.1萬(wàn)m3，導(dǎo)流放空隧洞開挖料可利用量為4.3萬(wàn)m3，攔河壩基礎(chǔ)開挖料可利用量為3.7萬(wàn)m3，溢洪道開挖料可利用量為53.4萬(wàn)m3，可以減少壩殼料運(yùn)距;同時(shí)也對(duì)溢洪道邊坡基礎(chǔ)進(jìn)行開挖，可以減少溢洪道重復(fù)開挖量，溢洪道開挖料也作為壩殼料回填于混凝土面板堆石料中，減少土地占用，特別是減少生態(tài)紅線和基本農(nóng)田占用，最大程度的減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。

3溢洪道與壩殼料開采規(guī)劃

3.1壩殼料主堆區(qū)和次堆區(qū)開采規(guī)劃

由于溢洪道工程布置結(jié)合壩殼料場(chǎng)開采，故溢洪道在開挖過(guò)程中，施工組織設(shè)計(jì)上就需要認(rèn)真做好開采規(guī)劃。首先對(duì)料場(chǎng)植被及灌木等進(jìn)行人工砍伐，覆蓋層、腐殖土采用人工配合挖掘機(jī)土機(jī)進(jìn)行剝離、堆集，產(chǎn)生的棄渣料可就近集中堆放，并集中運(yùn)至棄渣場(chǎng)。壩殼料場(chǎng)主要為強(qiáng)、弱風(fēng)化基巖出露，本著好料用于關(guān)鍵部位、低料低用、高料高用、多點(diǎn)進(jìn)料的原則，混凝土面板堆石壩殼料又分為主堆區(qū)和次堆區(qū)，主堆區(qū)主要回填弱、微風(fēng)化堆石，次堆區(qū)主要回填強(qiáng)、弱風(fēng)化堆石，開挖過(guò)程中就要對(duì)主堆區(qū)料和次堆區(qū)料進(jìn)行合理堆放，實(shí)現(xiàn)好料用在刀刃上。因?yàn)榇味褏^(qū)主要位于攔河壩壩體后區(qū)，在高程1752.3m以下先回填主堆區(qū)(此區(qū)域位于浸潤(rùn)線以下，需要回填較好壩殼料，提高排水效果，盡量避免巖石長(zhǎng)期被水浸泡后軟化影響壩體穩(wěn)定)，采用弱、微風(fēng)化堆石進(jìn)行找平;在高程1752.3m以后才開始回填次堆區(qū)(此區(qū)域位于浸潤(rùn)線以上，可以回填差料，提高工程經(jīng)濟(jì)性)，但料場(chǎng)開挖需自上而下進(jìn)行開挖，強(qiáng)、弱風(fēng)化堆石先堆放于攔河壩下游右岸平坦開闊處，回填高度不宜高于3.0m，防止粗細(xì)顆粒分離，后期進(jìn)行二次搬運(yùn)(采用挖掘機(jī)拌和后才進(jìn)行裝運(yùn))至攔河壩;開挖至弱、微風(fēng)化基巖后，把滿足設(shè)計(jì)要求的堆石填筑于主堆區(qū);后期采取主堆區(qū)和次堆區(qū)同時(shí)上壩，滿足施工程序和進(jìn)度要求。

3.2溢洪道開采規(guī)劃溢洪道規(guī)劃

分為兩期開挖，主要是考慮先滿足堆石壩填筑進(jìn)度要求，后期才對(duì)溢洪道基礎(chǔ)進(jìn)行開挖。

(1)一期開挖填壩:溢洪道一期開挖主要用于壩體填筑，堆石料場(chǎng)采用潛孔鉆梯段爆破開采，開采前應(yīng)做好詳細(xì)周密的開采計(jì)劃，復(fù)核好開采用量及溢洪道結(jié)構(gòu)開挖相結(jié)合，做到盡量不多挖也不少挖，即滿足壩體填筑需求，又控制不影響溢洪道后期布置結(jié)構(gòu)需要，開采用挖掘機(jī)挖料，裝自卸汽車運(yùn)0.5～0.8km至攔河壩進(jìn)行填筑。

(2)二期開挖槽挖:采用自上而下分層進(jìn)行，采用風(fēng)鉆鉆孔進(jìn)行光面爆破，開采用挖掘機(jī)挖料，裝自卸汽車運(yùn)0.5～0.8km至攔河壩進(jìn)行填筑。開挖完成后及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù)，并布設(shè)排水溝。

4結(jié)論

在做前期規(guī)劃中不但要做好工程布置規(guī)劃，還要做好料場(chǎng)開采規(guī)劃，特別是工程建設(shè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的開挖棄渣料，如何利用開挖料，減少棄渣量，最終減少耕地占用，特別是減少生態(tài)紅線、基本農(nóng)田和自然保護(hù)區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域占地。在工程布置和確定建筑物結(jié)構(gòu)可以參照如下步驟進(jìn)行選擇。

(1)根據(jù)項(xiàng)目區(qū)地形地質(zhì)條件、項(xiàng)目區(qū)主要當(dāng)?shù)亟ㄖ牧虾凸こ倘蝿?wù)等選擇基本壩型，選擇建土石壩還是混凝土壩，或者其它取水設(shè)施，并結(jié)合工程進(jìn)行相應(yīng)布置。

(2)如果工程區(qū)條件滿足建混凝土壩要求，泄水和輸水建筑物工程布置就可以和混凝土壩結(jié)合，可以利用部分基礎(chǔ)開挖料作為混凝土骨料加工料源。

(3)如果工程區(qū)條件滿足建土石壩要求，泄水和輸水建筑物工程布置就可以考慮與料場(chǎng)結(jié)合，還可以利用開挖料作為壩殼料并按照不同料性分區(qū)回填，部分開挖料可以作為混凝土骨料加工料源。

(4)根據(jù)選定的壩型和工程布置方式，做好料場(chǎng)開采規(guī)劃。采取好料用于關(guān)鍵部位、低料低用、高料高用、多點(diǎn)進(jìn)料的原則，如果需要進(jìn)行二次搬運(yùn)料場(chǎng)，就要做好臨時(shí)堆料場(chǎng)設(shè)計(jì)，并做好臨時(shí)保護(hù)措施。

參考文獻(xiàn)

［1］SL274—2020．碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［2］SL319—2018．混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［3］柳景華，鐘華，楊火平．水布埡工程軟巖開挖料工程特性研究與利用［J］．人民長(zhǎng)江，2007(7):10-12，15．

作者：董榮 單位：臨滄市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院