老撾南立1-2水電站面板堆石壩填筑料的開采施工

李銳，陳廷康

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川成都610072)

1 工程概述

南立1-2水電站位于老撾人民民主共和國中部、湄公河左岸一級支流南俄河的支流南立河上，壩址距老撾首都萬象公路里程約132 km。工程是以發(fā)電為主的水電水利樞紐工程，采用集中布置方式，電站正常蓄水位高程305 m，相應(yīng)庫容9.03×108m3，死水位高程285 m，死庫容3.62×108m3，校核洪水位高程305.53 m，總庫容9.23×108m3，水庫為多年調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)庫容5.41×108m3;總裝機(jī)容量2×50 MW，工程等別為一等大(1)型。樞紐擋水主壩為混凝土面板堆石壩，壩頂高程311 m，趾板建基面高程208 m，最大壩高103 m，最大壩底寬度288.7 m，壩頂軸線長336.3 m，壩頂寬8 m，填筑總量約146.89萬m3，其設(shè)計(jì)填筑料分區(qū)情況見圖1，技術(shù)要求及工程量見圖2、表1。

圖1 南立1-2水電站面板堆石壩填筑料分區(qū)圖

圖2 南立1-2水電站面板堆石壩填筑料級配曲線圖

表1 壩體填筑料技術(shù)要求及工程量表

2 填筑料的料源情況

堆石壩填筑的開采料場布置在大壩左岸下游5 km處的帕登山灰?guī)r料場，其料場分布面積為0.19 km2，以終采平臺高程232 m為界，剝離層體積約242萬m3，夾層體積約27萬m3，總儲量約882萬m3。根據(jù)招標(biāo)文件，初步規(guī)劃主料場開采高程范圍為400～232 m，可用石料儲量為360萬m3左右。經(jīng)土石方平衡規(guī)劃，本工程需在帕登山料場開挖借料約130萬m3(自然方)，實(shí)際需開采石方總量約189.4萬m3(含開挖不合格料及開挖運(yùn)輸損耗)，約至270 m高程即可滿足施工需求。

該料場巖石分布主要以白云巖和灰質(zhì)白云巖為主，其中白云巖主要用于混凝土骨料和墊層料的生產(chǎn)，灰質(zhì)白云巖用于過渡料、主堆石料、次堆石料及下游堆石料。白云巖干抗壓強(qiáng)度達(dá)到或超過88 MPa，單軸濕飽和抗壓強(qiáng)度超過65 MPa;灰質(zhì)白云巖干抗壓強(qiáng)度達(dá)到或超過89 MPa，單軸濕飽和抗壓強(qiáng)度超過72 MPa。對比壩體各種填筑料強(qiáng)度要求可知，兩種巖石均滿足壩體填筑料的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，可作為壩體填筑料。

另外，壩址工程區(qū)開挖的合格輝綠巖有微風(fēng)化巖石及弱風(fēng)化巖石兩種，微風(fēng)化輝綠巖單軸濕飽和抗壓強(qiáng)度一般均≥30 MPa，弱風(fēng)化單軸濕飽和抗壓強(qiáng)度一般均≥20 MPa，且滿足“母巖單軸濕飽和抗壓強(qiáng)度為≥30 MPa的≥70%，15～30 MPa的≤30%”的規(guī)定，可回采利用作為次堆石區(qū)填筑料。

3 過渡層料的開采方法

過渡層料的開采主要以深孔梯段爆破的方法直接進(jìn)行石方開采。在爆破試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用寬孔距、小抵抗線及孔間微差擠壓爆破等措施控制爆破質(zhì)量。為保證擠壓效果，對后排孔進(jìn)行能量補(bǔ)償，后排孔藥量增加系數(shù)采用5%。具體施工步驟為:

(1)在灰?guī)r料場選擇一塊場地，臨空面高度約8 m，用ZX350挖掘機(jī)配合SD-22推土機(jī)平整鉆爆工作面，并將平整鉆爆工作面所積石渣推卸至8 m梯段臨空面上，形成約1∶1的石渣坡面。

(2)嚴(yán)格按經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)并由工程師批準(zhǔn)的爆破參數(shù)、利用山特維克DX-680型液壓鉆機(jī)造孔，孔斜75°，孔深8.8 m，孔徑80 mm，孔距、排距為2.7 m×1.8 m，單位耗藥量0.654 kg/m3。

(3)炸藥采用硝銨油顆粒炸藥，分三段裝藥，其間隔為0.5 m，孔內(nèi)用導(dǎo)爆索連接，非電導(dǎo)爆管孔外分段進(jìn)行梯形微差擠壓爆破，孔間微差為25 ms，排間微差75 ms，即后排孔導(dǎo)爆管比前排孔高2段。為防止孔口產(chǎn)生大塊，在孔口堵塞段裝1.5 kg炸藥，裝藥點(diǎn)距孔口1.2 m左右。起爆時(shí)，從外向里依次引爆，爆破后的石渣依次向外撞擊外面的堆渣，從而達(dá)到擠壓爆破的效果。

由篩分試驗(yàn)得知:爆破出來的石渣粒徑大于300 mm的超徑率小于15%，基本滿足過渡層料的級配要求，可直接將爆破料裝運(yùn)上壩，在挖掘機(jī)攤鋪過渡層料的時(shí)候，把少數(shù)超粒徑石料剔除并用于主堆石料區(qū)填筑。

4 墊層料及特殊墊層料的制備方法

墊層料要求連續(xù)級配，最大粒徑不超過80 mm，該工程利用過渡層料作為原料，人工砂石系統(tǒng)破碎生產(chǎn)。一般灰?guī)r料經(jīng)爆破、破碎后，粒徑在20～40 mm之間的含量與設(shè)計(jì)墊層料級配要求比較約少25%～35%，需摻配25%～35%的粗砂方可滿足墊層料的級配要求。常規(guī)做法有機(jī)械攪拌摻合法及攤鋪摻合法。考慮到該工程墊層料需求量較大，最終采用攤鋪摻合法，具體步驟如下:

(1)選取一塊約5 000 m2的平整場地，把破碎系統(tǒng)生產(chǎn)的墊層料運(yùn)輸至該場地內(nèi)，用推土機(jī)攤鋪，攤鋪厚度為1 m。

(2)用20 t級自行式振動(dòng)碾在攤鋪好的墊層料上靜壓1～2遍。

(3)在墊層料上面攤鋪0.3 m厚的粗砂，再用20 t級自行式振動(dòng)碾靜壓1～2遍。

(4)采用同樣的方法依次攤鋪墊層料和粗砂，當(dāng)加高至4～5 m高度時(shí)，采用挖掘機(jī)將墊層料由底向上掏翻均勻，即可裝運(yùn)上壩填筑。

通過試驗(yàn)檢測，利用該方法摻合的墊層料完全滿足設(shè)計(jì)包絡(luò)線的級配要求。填筑碾壓成型后，再做壓實(shí)、滲透試驗(yàn)，亦滿足設(shè)計(jì)要求。

特殊墊層料的生產(chǎn)、制備方法與墊層料相同，并控制特殊墊層料的最大粒徑≤40 mm。

5 主、次堆石料及下游堆石料的開采施工

主、次堆石料最大粒徑為800 mm，設(shè)計(jì)要求為連續(xù)級配料，是堆石壩的主要填筑料，開采需求量大，一般采用大規(guī)模的開采方式，從上到下、分層施工，采用深孔梯段爆破法直接爆破、開挖。用1.8m3反挖和2.2m3正鏟挖掘機(jī)裝25 t自卸車，直接運(yùn)料上壩至填筑區(qū)。

南立1-2水電站面板堆石壩主、次堆石料平均上壩強(qiáng)度為20萬m3/月，高峰強(qiáng)度為30萬m3/月，在料場布置了三個(gè)作業(yè)平臺，循環(huán)開挖，每個(gè)作業(yè)平臺的面積均超過2 000 m2，梯段開挖的高度為12 m，一次爆破方量約為2萬m3。采用DX680液壓鉆機(jī)為主，輔以CL15、QZJ100潛孔鉆造孔。

為降低大塊率，造孔為梅花形布置，采用寬間距、小排距(4×2.8 m)的方法，采用2號巖石銷銨炸藥間隔裝藥，其間間隔0.6 m，孔內(nèi)用2發(fā)同管位雷管連接，采用排間微差起爆，排間微差時(shí)間為75 ms。孔口堵塞段裝1.5 kg炸藥，裝藥點(diǎn)距孔口1.2 m左右。

爆破后的石料通過篩分試驗(yàn)，超徑石的含量一般小于8%，在料場一般不需要放炮解小，在填筑攤鋪時(shí)，配置一臺液壓破碎錘就地解小。

南立1-2水電站面板堆石壩在下游設(shè)計(jì)了下游堆石料，其主要功用為排水和固坡，最大粒徑要求不超過1 200 mm，其開挖方法與主、次堆石料相同，因?yàn)榱揭蟛煌手恍柰ㄟ^爆破試驗(yàn)調(diào)整鉆孔的間、排距和裝藥方式即可。

6 上游蓋重料的開采施工

混凝土面板上游設(shè)計(jì)有粘土鋪蓋及蓋重料，蓋重料選取的是大壩趾板開挖的強(qiáng)風(fēng)化石渣。大壩趾板開挖時(shí)，將石渣運(yùn)輸、堆存在左岸上游渣場，待混凝土面板施工完畢，就近回采填筑。

7 結(jié)語

老撾南立1-2水電站面板堆石壩各種填筑料經(jīng)過采用合理的開挖、生產(chǎn)方法，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求，壩體填筑時(shí)的干密度、孔隙率等試驗(yàn)參數(shù)亦能滿足設(shè)計(jì)要求。另外，工程完建蓄水后，壩體最大沉降量為224.7 mm，是最大壩高的0.218%，最大水平位移為42.92 mm，最大滲漏量Q=5.3 L/s，在同類型面板堆石壩中，大壩的內(nèi)部變形量和滲漏量均較小。綜上所述，老撾南立1-2水電站面板堆石壩填筑料開采質(zhì)量優(yōu)良，完全滿足設(shè)計(jì)要求，為今后堆石壩體填筑料開采、生產(chǎn)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。