夾巖水源工程大壩填筑跨趾板道路布置方案

趙威

（中國(guó)水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310000）

1 工程概況

夾巖水利樞紐及黔西北供水工程位于貴州省，涉及畢節(jié)、遵義2 個(gè)地級(jí)市。其中水源工程擬建壩址位于七星關(guān)區(qū)與納雍縣界河六沖河中游潘家?guī)r處。水庫(kù)壩址距離畢節(jié)市城區(qū)約50km。

夾巖水利樞紐及黔西北供水工程的工程建設(shè)任務(wù)是以供水和灌溉為主，兼顧發(fā)電，并為區(qū)域扶貧開發(fā)及改善生態(tài)環(huán)境創(chuàng)造條件。工程設(shè)計(jì)灌溉面積為90 萬(wàn)畝，總供水人口267 萬(wàn)人，多年平均發(fā)電量2.2 億kW·h。

夾巖水庫(kù)正常蓄水位1323m，死水位1305m，電站總裝機(jī)3 臺(tái)總?cè)萘?0MW。大壩壩型為混凝土面板堆石壩，壩頂高程1328m，最大壩高154m，壩頂長(zhǎng)428.93m。

2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況

2.1 大壩填筑道路調(diào)整條件

2.1.1 料場(chǎng)交通洞施工支洞

根據(jù)招標(biāo)文件，料場(chǎng)交通洞施工支洞進(jìn)口位于Ⅱ號(hào)危巖體上游側(cè)法拉大沖溝處，支洞進(jìn)口高程1279m。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，設(shè)計(jì)將料場(chǎng)交通施工支洞進(jìn)口調(diào)整至引水發(fā)電隧洞進(jìn)口EL1290m 處，將施工支洞與大壩右岸EL1290m 馬道連通，為設(shè)置跨趾板道路提供了條件。

2.1.2 上游壓坡體平臺(tái)

大壩上游壓坡體頂高程為1240m，同時(shí)該平臺(tái)與左岸R7、R6 道路連接，且該平臺(tái)與右岸EL1240m 馬道相距僅約為100m，該處具備設(shè)置跨趾板道路條件。

2.1.3 R5 道路

R5 道路從潘家?guī)r腳棄渣場(chǎng)EL1275m 平臺(tái)連接至大壩左岸壩基EL1290m，主要用于左岸壩基開挖出渣道路。

但由于潘家?guī)r腳棄渣場(chǎng)存在42.76 萬(wàn)m中轉(zhuǎn)料將用于下游堆石區(qū)（3C1）的填筑，且R5 道路與左岸EL1290m 馬道連接，具備在EL1290m 馬道處設(shè)置跨趾板道路的條件。若通過(guò)R5 道路進(jìn)行上壩填筑，則運(yùn)輸距離大大減少。

2.1.4 R6 道路（原縣道）

R6 道路為原有縣道，位于左岸EL1250m，隨著左岸壩基開挖，R6 道路與左岸EL1250m 馬道連接，且R6道路可與上游臨時(shí)索橋連通，故在左岸EL1250m 處具備設(shè)置跨趾板道路條件。

2.2 大壩填筑施工強(qiáng)度及道路通行能力分析

在投標(biāo)階段，大壩填筑道路按原路返回方案考慮，即空車從料場(chǎng)交通洞返回石料場(chǎng)。在實(shí)際施工過(guò)程中對(duì)上壩道路通行能力進(jìn)行了復(fù)核分析，分析結(jié)果如下。

大壩填筑主要采用25t 自卸汽車，25t 自卸汽車額定載重為25t，按壓實(shí)方干密度為2.18t/m，每車可容壓實(shí)方11.5m，采用時(shí)間、容積等綜合系數(shù)為0.9，每車實(shí)際裝載壓實(shí)方10.3m。

根據(jù)進(jìn)度安排，大壩最大填筑強(qiáng)度為45.5 萬(wàn)m（壓實(shí)方），取每月運(yùn)輸日平均為25d，每天工作18h，每月按450h 計(jì)算，則上游上壩小時(shí)高峰運(yùn)輸強(qiáng)度：455000m/月÷450h/月=1011m/h，單向交通量為1011m/h÷10.3m/車≈98 輛/h。

根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 303—2017），場(chǎng)內(nèi)二級(jí)道路適應(yīng)的交通量25～85 輛/h，因此實(shí)際車流量大于道路容許的適應(yīng)交通流量，高峰期不滿足道路通行要求。這勢(shì)必影響大壩的順利填筑施工，因此需要布置大壩填筑循環(huán)道路以緩解料場(chǎng)交通洞通行壓力。因此我部提出了跨趾板道路方案。

3 跨趾板道路具體實(shí)施方案

本方案共設(shè)置4 座長(zhǎng)12m，凈寬4m 的貝雷橋跨趾板，構(gòu)件為國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)裝配式鋼橋構(gòu)件。具體方案如下。

（1）首先將跨趾板道路相應(yīng)高程上游馬道由原2.0m擴(kuò)寬至5.0m，即對(duì)馬道上部坡面和下部坡面進(jìn)行坡比調(diào)整，由原1☆0.75 調(diào)整為1☆0.6，調(diào)整后的邊坡錨桿參數(shù)由原來(lái)的φ25 錨桿，L=4.5m，梅花型布置，間排距3.0m×3.0m，調(diào)整為φ28 錨桿，L=9.0m，梅花型布置，間排距2.5m×2.5m。

（2）1#跨趾板道路布置在左岸EL1250m，與原R6道路連接。2#跨趾板道路布置在左岸EL1290m，原R5道路連接。3#跨趾板道路擬布置在右岸EL1240m，連接至上游壓坡體頂面，與左岸R6 道路連通。4#跨趾板道路擬布置在右岸EL1290m，連接料場(chǎng)交通洞施工支洞。1#趾板橋平面布置如圖1 所示。

圖1 左岸1# 跨趾板道路平面布置

（3）跨趾板橋兩端采用C25 混凝土橋墩，橋墩底部設(shè)置錨桿與基礎(chǔ)連接，錨筋φ25，L=3.8m，間距1.5m，入巖3m。大壩填筑范圍內(nèi)的連接段，在岸坡布置衡重式C20 混凝土擋墻，擋墻與邊坡之間回填石渣形成5m 寬道路，轉(zhuǎn)彎半徑均為10m。道路臨空面?zhèn)仍O(shè)置混凝土防護(hù)墻。圖2 為1#跨趾板橋結(jié)構(gòu)，其他3 座跨趾板橋結(jié)構(gòu)參照1#跨趾板橋結(jié)構(gòu)，新增工程量如表1 所示。

圖2 左岸1# 跨趾板道路斷面

表1 跨趾板道路工程量

（4）布置跨趾板道路形成的運(yùn)輸路線，具體如下：①在潘家?guī)r腳棄渣場(chǎng)堆存過(guò)程中，擬在渣場(chǎng)下游臨空坡面修筑一條臨時(shí)道路，采用邊填筑邊施工的方式修筑。1#跨趾板道路與原R6 道路連接至潘家?guī)r棄渣場(chǎng)下游坡面的臨時(shí)道路到達(dá)有用料堆存區(qū)，作為下游堆石區(qū)（3C1）上壩或空車返回道路。同時(shí)作為大壩EL1250m～EL1260m 填筑時(shí)空車返回石料場(chǎng)的循環(huán)道路，其返回道路為壩面→1#跨趾板道路→R6 道路（原縣道）→R2道路→上游索橋→R19 道路→石料場(chǎng)。②2#跨趾板道路與原R5 道路連接至潘家?guī)r腳棄渣場(chǎng)。待下游堆石區(qū)（3C1）填筑至上部時(shí)，利用該條跨趾板道路進(jìn)行填筑。其返回道路為：壩面→4#跨趾板道路→R12 道路→R7道路→R6 道路（原縣道）→潘家?guī)r腳棄渣場(chǎng)下游坡面道路→潘家?guī)r腳棄渣場(chǎng)。③3#跨趾板道路主要作用如下：a.壩基開挖完成后，河床砂卵石開挖利用該道路出渣至上游壓坡體；b.大壩填筑期間用于EL1200m～EL1250m之間的填筑，作為空車返回石料場(chǎng)的循環(huán)道路，其返回道路為：壩面→3#跨趾板道路→右岸Y9 道路→潘家?guī)r腳壓坡體→R8 道路→R6 道路（原縣道）→R2 道路→上游索橋→R19 道路→石料場(chǎng)。④4#跨趾板道路主要作用如下：a.作為大壩EL1250m～EL1300m 填筑時(shí)空車返回石料場(chǎng)的循環(huán)道路，其返回道路為：壩面→4#跨趾板道路→上游壓坡體→R6 道路→R2 道路→上游臨時(shí)索橋→石料場(chǎng)；b.若料場(chǎng)交通洞出現(xiàn)擁堵時(shí)，可利用該道路進(jìn)行大壩填筑，從左岸2#跨趾板道路返回石料場(chǎng)形成循環(huán)線路。

4 跨趾板道路經(jīng)濟(jì)、安全、工期分析

4.1 經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)跨趾板道路的布置，從河床底部至大壩EL1300m高程，即Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期、Ⅳ期、Ⅴ期EL1300m 以下共計(jì)416.88 萬(wàn)m（扣除3C1 區(qū)砂巖42.76 萬(wàn)m及Ⅴ期壩前臨時(shí)路0.5 萬(wàn)m）采用跨趾板循環(huán)路線，循環(huán)路線全程6.5km。42.76 萬(wàn)m的3C1 區(qū)砂巖采用循環(huán)線路，上壩道路為潘家?guī)r棄渣場(chǎng)→R5 道路→2#跨趾板道路→Y3 道路→壩面，全程約1.1km，空車原路返回。大壩Ⅴ期EL1300m 以上51.15 萬(wàn)m（加上Ⅴ期EL1300m 以下壩前臨時(shí)路1.0 萬(wàn)m）采用從左岸R1 道路經(jīng)上游索橋空車返回路線。

砂巖運(yùn)輸費(fèi)用減少575 萬(wàn)，其他填料運(yùn)輸費(fèi)用減少24 萬(wàn)。設(shè)置跨趾板橋、路新增費(fèi)用300 萬(wàn)，新增臨時(shí)道路22 萬(wàn)，另考慮不可預(yù)見費(fèi)80 萬(wàn)。綜合分析跨趾板路方案減少投入約197 萬(wàn)元。

4.2 安全風(fēng)險(xiǎn)分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，R1 道路、潘家?guī)r腳復(fù)建道路及復(fù)建大橋?yàn)楣こ膛c地方共用道路，經(jīng)復(fù)合，大壩填筑高峰期道路單向通行流量為98 輛/h，若與地方車輛共用，交通壓力增大，且地方車輛雙向行駛，不滿足《水電水利施工組織規(guī)范》（SL 303—2017），場(chǎng)內(nèi)二級(jí)道路適應(yīng)的單向交通量25～85 輛/h 的通行要求。跨趾板道路方案，避免與地方車輛干擾，滿足大壩高強(qiáng)度填筑需求和行車安全。為此將對(duì)道路邊坡加強(qiáng)支護(hù)，同時(shí)在道路外側(cè)設(shè)置混凝土防護(hù)墻等措施。

4.3 填筑工期分析

根據(jù)招標(biāo)文件，石料場(chǎng)開挖料上壩填筑的唯一上壩道路為料場(chǎng)交通洞，其最大單向通行能力為85 輛/h，按照最大通行能力進(jìn)行填筑時(shí)的月填筑量為85×10.3×450=39.4 萬(wàn)m。根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃，存在兩個(gè)時(shí)段的月填筑量大于39.4，分別為2017 年6—8 月（大壩Ⅱ期填筑）、2018 年6 月（大壩Ⅴ期填筑）：①根據(jù)最大強(qiáng)度計(jì)算，大壩填筑至1254m 高程的節(jié)點(diǎn)目標(biāo)將推后約12d。②大壩填筑至1328 高程的節(jié)點(diǎn)目標(biāo)將推遲約8d。同時(shí)若空車從料場(chǎng)交通洞返回石料場(chǎng)，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)以料場(chǎng)交通洞的最大通行能力進(jìn)行填筑，一旦發(fā)生車輛中途故障情況，勢(shì)必出現(xiàn)道路擁堵而影響大壩的正常填筑。采用跨趾板道路方案，通行能力能夠得到保證，填筑工期滿足施工要求。

5 各方意見及影響

經(jīng)各參建單位參加的工程設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)會(huì)，均認(rèn)為本工程跨趾板道路技術(shù)上可行，有利于大壩施工組織。但因變更費(fèi)用等問(wèn)題，參建各方未得到統(tǒng)一意見，最終跨趾板道路方案未能得到實(shí)施。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雖然跨趾板道路方案最終沒(méi)有得到實(shí)施，但在技術(shù)上是可行的。跨趾板道路方案在國(guó)內(nèi)，如白溪水庫(kù)、董箐水電站、積石峽水電站、雙溝水電站等多座混凝土面板堆石壩已得到很好的使用。通過(guò)經(jīng)濟(jì)效益分析，本工程跨趾板道路方案不僅可以保證大壩填筑高峰期順利施工、避免地方車輛干擾，而且可以大大減少虧損，在經(jīng)濟(jì)、安全、進(jìn)度方面也是可行的。對(duì)類似工程具有一定借鑒和參考價(jià)值。