葉巴灘水電站施工總布置的調整與優化

范 雄 安

(華電金沙江上游水電開發有限公司，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，地下引水發電系統洞室群規模巨大，電站總裝機容量2 240 MW，廠內安裝4×510 MW的機組和2×200 MW的環保機組(互為備用)。

葉巴灘水電站是我國海拔最高的特高拱壩工程，氣候條件復雜，年間、日間溫差大，大壩混凝土溫控防裂難度極高。電站本身區域地質條件復雜，地震烈度高，設計地震加速度達0.354 g。拱壩建基面存在深卸荷帶巖體，壩肩、廠房結構面復雜，地應力極高。工程整體難度大。

水電站壩址區河谷深切，呈“V”型峽谷，兩岸岸坡陡峻，山體雄厚，壩區施工場地十分匱乏，基本無可利用的平緩臺地或灘地。僅金沙江降曲河口上游1 km有一緩坡臺地，尾水洞出口上游地形坡度較緩，場平后可以作為施工場地。降曲河及俄德西溝作溝水處理后可作為渣場。降曲河內從達西溝溝口至業主營地有大片河灘地及一級階地，距壩址約7-11 km，可以作為施工場地。

2 施工總布置原則

2.1 考慮項目特征因素

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個表孔、4個深孔)，挑流消能，右岸布置地下廠房及尾水建筑物。導流洞、拱壩、水墊塘、二道壩、進水口、引水道、廠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。同時主要道路采用隧道形式，且利用渣場形成場地布置加工廠，對自然邊坡破壞較少，從源頭盡量做到環保水保。

2.1.2 地形狹窄 地質條件復雜

葉巴灘水電站場地分布不均，樞紐區山高坡陡，緩坡較少，施工場地匱乏，布置大型施工輔企困難。各施工場地均存在不同程度的不利地質條件，壩址區兩岸坡腳、緩坡地帶共發育9處堆積體，易產生地質災害。樞紐區二級結構面不發育，但三級結構面非常發育，以橫河向為主的斷層、緊密擠壓帶條數眾多。圍巖以花崗巖為主，但同一巖級的變模普遍較同類工程降低1-2 GPa。同時地應力高，最大地應力達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縣交界的金沙江干流河段上。從成都出發至壩址，經國道G317線路全長1 096 km、經G318線路全長881 km，冬季冰雪難行，交通條件較差。

壩址區位于青藏高原和川西北高原，遠離水汽源地，氣候寒冷干燥，多大風，日照時間長，呈現長冬無夏短春秋的特點。工程地處核心康巴藏區，社會環境復雜，經濟不發達，基礎設施落后，物資極度匱乏。同時具有海拔高、低溫時間長、協調難度大等特點，對人員和物資組織、施工工效、工期影響較大。

2.2 施工總布置規劃原則

施工總布置遵循因地制宜、因時制宜，環境友好、有利生產、方便生活、易于管理、安全可靠、經濟合理的總原則。結合工程特點，在可研階段主要遵循以下施工總布置規劃原則：

(1)本工程樞紐較集中，施工總布置采用集中與分散相結合的方式。

(2)布置協調緊湊，節約用地，盡量利用荒地、灘地、坡地，少占耕地和經濟林地，充分利用地形，減少場平、減少搬遷。

(3)以主體工程施工需要為中心，與分標規劃相協調，統籌兼顧，分區布置以減少施工干擾。

(4)利用出渣平整部分場地，以滿足施工場地使用要求。

(5)結合當地城鎮發展規劃，生產、生活區適當分開，避免相互干擾。

(6)施工場地布置滿足防洪及場地排水要求。

(7)滿足環境保護、水土保持和搬遷安置要求。

3 可研設計初始施工總布置規劃

根據樞紐布置特點、施工場地條件、料場位置、施工總布置及場地規劃原則，可研階段施工總布置初步將場內劃分為大壩工區和降曲河工區。

3.1 料源規劃

葉巴灘水電站土石方填筑總量約57萬m3，混凝土總量約472萬m3，需成品骨料約1 118萬t，需要毛料約1 397萬t。為降低工程造價及考慮環保要求，可研階段考慮主要利用開挖棄渣料進行圍堰填筑、優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開采補充。料源初步勘察情況如下：

(1) 天然料共4個料場，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量約81萬m3，折合162萬t。

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

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

3.2 渣場規劃

葉巴灘水電站開挖總量約1 698萬m3，棄渣量折合松方約2 292萬m3。需要渣場轉存有用料約247萬m3，所需渣場容量巨大。

壩址上游降曲河及下游俄德西溝、三號溝均具有較大規模堆渣的條件。根據出渣部位、渣量、時段、強度以及混凝土骨料的回采要求，并考慮到施工場地的需要，根據地形地質條件，規劃布置2個渣場，總容量2 410萬m3。

降曲河渣場分為開挖料棄渣區和混凝土骨料回采區兩個區。降曲河渣場棄渣區：位于降曲河口，最大堆渣高度約120 m，渣場容量1 350萬m3，規劃堆渣量1 288萬m3。降曲河渣場混凝土骨料回采區：位于降曲河內棄渣區上游，主要堆放可用作加工混凝土骨料的洞渣料，總容量400萬m3。回采區規劃堆渣量344萬m3，混凝土骨料回采量247萬m3，回采區最終堆渣量約97萬m3。

俄德西溝棄渣場：位于壩址下游左岸約2.5 km的俄德西溝溝內，渣場容量600萬m3，規劃堆渣量600萬m3。

3.3 場內交通規劃

結合現場地形地質條件、施工總布置規劃和施工各階段物流方向、運輸強度以及運輸車輛等特點，規劃場內交通布置格局為：左岸布置2 735 m(左岸低線)、2 894 m(左岸高線及混凝土供料線)、3 020 m(至俄德西溝棄渣場及料場)三層干線道路，同時還布置有左岸低線過壩交通隧洞，并從左岸高線公路接線至纜機平臺3 000 m高程；右岸布置有2 735 m(右岸低線)、2 894 m(右岸高線)、3 000 m(至出線場)三層干線道路，同時將進廠交通洞上延作為右岸過壩交通，并從至出線場道路接線至右岸纜機平臺3 000 m高程。總體布置格局，建設期間形成上下游、左右岸、高中低、立體交叉的多循環交通網絡保障場內運輸通暢；建成后利用左右岸上壩公路、下游永久大橋、各工點檢修公路形成環線閉合交通，確保運行期運營、檢修通行需求。

3.4 規劃砂石混凝土生產系統

規劃設置三套砂石加工系統：1#砂石加工系統，布置在左岸達西溝與降曲河交匯處的岸坡上，距壩址約6.5 km，主要供應籌建準備期成品骨料供應，料源為天然砂礫石料。2#砂石加工系統，布置在左岸降曲河渣場2 855 m平臺，距壩址約2.0 km，承擔二道壩、水墊塘及引水發電系統成品骨料供應，料源為回采洞渣料。3#砂石加工系統，布置在左岸俄德西溝渣場回填形成的場地上，距壩址約2.5 km，承擔大壩工程、導流底孔封堵等成品骨料供應，需供應成品骨料總量約645萬t，料源為人工骨料開采料。

規劃設置六套混凝土生產系統，左、右岸各三套，分別承擔附近部位混凝土供應。其中左岸高線混凝土系統設置于左岸纜機平臺，供應大壩工程混凝土。

3.5 生產設施和生活營地

降曲河右岸規劃業主營地、魚類增殖站，左岸規劃1#、2#承包商營地。生產設施和生活營地主要規劃于降曲河渣場形成的平臺內。

3.6 供水、供電系統布置

規劃建設4套供水系統，分別供應生活區、1#砂石系統、樞紐區和俄德西溝工區。

規劃在降曲河喜樂溝溝口左側臺地設置220kv中心變電站，在俄德西溝近壩區、右岸壩頂附近各設置一個35 kV變電站。

4 施工總布置調整原因和思路

葉巴灘水電站于2015年開始籌建，2017年2月導流洞開工，至2018年底導流洞基本完成，在籌建期內進行場內交通、溝水治理、營地建設、施工供電、炸藥庫、油庫、砂石混凝土系統等輔助工程施工。籌建初始，交通閉塞、通訊不暢、缺水缺電，生活、建設物資短缺，當地特殊的人文地理環境認識和適應過程，參工參建等因素影響，加之近年環保水保要求提高，因此，對原規劃的施工總布置進行了大量的調整和優化，并為后續主體工程的建設打下了良好基礎。優化和調整思路如下：

(1)充分考慮當地特殊的地理人文環境，對料源、營地布置進行調整。

(2)考慮前期主要通道形成前帶來的影響，適當調整公路布置。

(3)充分考慮前期渣場問題，滿足環保水保要求。

(4)主要施工輔企要服務于主體工程建設，按照主體工程的要求而調整。

5 施工總布置調整和優化

基于以上工程特點和調整思路，在籌建過程中對施工總體布置結合現場條件進行了大量調整和優化，對整個工程建設進度、安全、質量、環水保等方面的提升取得了良好的促進效果。

5.1 料源調整

因河道砂石料征地困難，原規劃的4個天然砂礫石料場，少量開采后進行了場地恢復，前期籌建準備工程料源全部調整為洞挖料。

5.2 增加臨時排水洞

前期交通及溝水處理工程規劃渣場為降曲河渣場，在降曲河排水洞投運前場內渣場容量不能滿足工程需要。為解決前期籌建工程棄渣問題，保證導流洞等后續工程能按期開工，滿足環境保護和水土保持要求，在降曲河口附近右岸布置一條長度較短的臨時排水洞，將降曲河水通過臨時排水洞引排至金沙江，提前啟用降曲河下游部分渣場。

5.3 道路布置調整和優化

根據現場實際調整低線臨時道路1#、2#公路線型并調整路面結構為碾壓混凝土；對施工期臨時道路3#公路隧道及其支線洞室襯砌進行了優化取消；優化取消3#路降曲河河口橋，采用明線方案連接3-1#隧道和3-2#隧道；膠帶機和場內交通共用隧道7#公路隧道，優化減少共用交通隧道長度400 m；調整下游永久橋至進廠隧道位置處，減少建設征地，同時縮短廠房出渣運距。

可研階段計劃壓力鋼管在洞外焊接整圓、分節運輸進入引水道下平段，現調整為分瓣在洞內組裝。壓力鋼管運輸通道的建設標準(3-2#隧道、4#公路隧道上游段、7#臨時橋)進行了優化。

5.4 砂石系統布置調整

原規劃1#砂石加工系統，布置在左岸達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大部未能使用，料源更改為洞挖料。因此，將1#砂石加工系統位置調整至降曲河臨時排水洞下游側，降低了道路通行量、骨料轉運和混凝土運輸距離。

5.5 供水、供電系統優化

規劃1#供水系統供應生活區用水，鑒于各生活營地用水量不大且臨近降曲河邊，調整為各營地打井取水，取消1#供水系統。規劃2#供水系統供應1#砂石系統用水，由于系統位置調整，取消2#供水系統。3#、4#供水系統不變。

結合現場實際地形及功能需要，壩區原規劃2座施工35kv變電站調整為3座，分別位于降曲河口、左岸壩肩、右岸低線。

5.6 其他

5-1#隧道原設計為特長隧道，調整部分路段為明線，使其在如蘇溝段出洞再進洞，優化為兩座長隧道，增加施工工作面并改善洞室運行工況；新增504#隧道施工便道及施工支洞，提前進行504#隧道施工，保障左岸纜機平臺開挖通道等。這些調整和優化保障了施工進度，并降低了工程投資。

6 結 語

水電工程施工總布置應充分考慮工程區域環境、現場實際條件、工程布置特點、施工總工期、質量安全及環水保等因素，且應隨著工程推進和現場條件變化進行合理調整，而不是一成不變，關鍵要有服務圍繞工程、提高建管效率的理念，葉巴灘水電站結合實際進行施工總布置的局部調整和優化，使得工程安全、高效、經濟、快速，為主體工程的順利開展創造了有利條件。