抽水蓄能電站渣場(chǎng)及轉(zhuǎn)存料場(chǎng)規(guī)劃與管理探討

范華春，王璟玉，李瑞澤，2

(1.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.水利部巖土力學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430010)

0 引言

抽水蓄能電站一般建設(shè)在距離負(fù)荷中心較近、經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的地區(qū)[1]，自然環(huán)境良好，有些地區(qū)還會(huì)把抽水蓄能電站和當(dāng)?shù)仫L(fēng)景觀光旅游路線相結(jié)合，作為亮點(diǎn)進(jìn)行宣傳。當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)自然環(huán)境的依賴和聯(lián)接緊密。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)土地資源的稀缺，對(duì)工程渣場(chǎng)及轉(zhuǎn)存料場(chǎng)用地選擇造成一定的限制。

抽水蓄能電站由上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、廠房等組成，上庫(kù)和下庫(kù)之間高差一般在400m以上。為節(jié)約主體工程投資，盡量選址在地形較陡的地區(qū)，使上下庫(kù)之間的高差大、水平距離較小[1]，即距高比最小，以減少工程量。因此，抽水蓄能電站工程所在區(qū)域一般地形陡峭，使得渣場(chǎng)及轉(zhuǎn)存料場(chǎng)選擇余地較小，且布置條件較差。

一般來(lái)說(shuō)，抽水蓄能電站的洞挖料較多且質(zhì)量滿足混凝土骨料和填筑料的要求，料源規(guī)劃原則是優(yōu)先利用工程開(kāi)挖料[2]。由于電站施工工序的客觀規(guī)律，石料開(kāi)挖難以完全直接利用，因此需要較大的轉(zhuǎn)存料場(chǎng)。在設(shè)計(jì)階段規(guī)劃渣場(chǎng)時(shí)要求盡量節(jié)約用地，統(tǒng)籌規(guī)劃物料流向，減少物料轉(zhuǎn)存[3]；而在實(shí)施階段，由于受各種原因的影響，抽水蓄能渣場(chǎng)容量不足的情況時(shí)有發(fā)生，對(duì)工程質(zhì)量、投資、工期等都產(chǎn)生了不利影響。本文以某抽水蓄能電站為例，對(duì)工程渣場(chǎng)規(guī)劃和管理容易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出參考建議，以期實(shí)現(xiàn)渣場(chǎng)既節(jié)約用地又滿足工程需求的目的。

1 工程背景

1.1 工程概況

A抽水蓄能電站裝機(jī)容量1200MW(4×300MW)，樞紐工程主要由上水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、地面開(kāi)關(guān)站及下水庫(kù)等建筑物組成。上水庫(kù)主壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，大壩最大壩高77.60m；下水庫(kù)大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高108.0m。輸水發(fā)電系統(tǒng)(含臨時(shí)工程)石方洞挖料及下庫(kù)壩址開(kāi)挖料質(zhì)量良好，技術(shù)指標(biāo)可滿足規(guī)范要求，可用于下庫(kù)大壩和地下廠房等重要建筑物。

1.2 工程施工條件特點(diǎn)

本工程的外部環(huán)境特點(diǎn)：周圍自然環(huán)境優(yōu)美，與風(fēng)景區(qū)相鄰，環(huán)、水保要求高；位于經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)，征地難度大，工程在施工初期常遭到當(dāng)?shù)鼐用褡韫ぃ晃挥谝呀ǔ傻碾娬靖浇瑢?duì)施工的限制條件較多；當(dāng)?shù)厣鐣?huì)道路從壩區(qū)兩岸穿過(guò)，不具備封閉管理?xiàng)l件，各工作面施工便道均共用當(dāng)?shù)氐缆罚植康缆窞閱诬嚨溃囕v進(jìn)出受到一定限制。外部環(huán)境對(duì)施工布置有一定的制約，對(duì)施工進(jìn)度也造成了一定的影響。

本工程的內(nèi)部布置難點(diǎn)：上下庫(kù)之間高差約400m，且山體陡峻。尤其是下庫(kù)庫(kù)區(qū)及壩址區(qū)呈高山峽谷地貌，河谷呈“V”型，庫(kù)區(qū)及壩址處兩岸地形陡峻，布置條件較差，只有一處沖溝底部開(kāi)闊平緩，溝口狹小，為理想的轉(zhuǎn)存料場(chǎng)布置場(chǎng)地。其東南側(cè)有平緩臺(tái)地，按照轉(zhuǎn)存料場(chǎng)宜靠近使用點(diǎn)布置的原則[3]，將下庫(kù)砂石加工及混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)等臨建設(shè)施布置在轉(zhuǎn)存料場(chǎng)附近，棄渣場(chǎng)則布置在轉(zhuǎn)存料場(chǎng)下方以及沿路的一些零星小沖溝內(nèi)。

1.3 可研階段的下庫(kù)區(qū)渣場(chǎng)及轉(zhuǎn)存料場(chǎng)規(guī)劃

按照可研階段工程量，經(jīng)土石方平衡計(jì)算，下庫(kù)區(qū)主要棄渣約152萬(wàn)m3(松方)。下庫(kù)區(qū)的渣場(chǎng)主要包括：1號(hào)渣場(chǎng)、2號(hào)渣場(chǎng)、3號(hào)渣場(chǎng)(含轉(zhuǎn)存料場(chǎng))，各渣場(chǎng)特性見(jiàn)表1。

表1 下庫(kù)區(qū)渣場(chǎng)規(guī)劃特性表

3號(hào)渣場(chǎng)(含轉(zhuǎn)存料場(chǎng))是本工程主要的棄渣場(chǎng)和轉(zhuǎn)存料場(chǎng)，為方便進(jìn)行骨料加工，可研階段在轉(zhuǎn)存料場(chǎng)南側(cè)集中布置了一座砂石加工系統(tǒng)和混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)，供應(yīng)下庫(kù)區(qū)的全部骨料和混凝土。

2 實(shí)施階段渣場(chǎng)容量不足的原因

在工程開(kāi)工后，發(fā)生了一系列事件，直接或間接地影響到工程的土石方平衡規(guī)劃和渣場(chǎng)容量，導(dǎo)致在開(kāi)工后第三年開(kāi)挖進(jìn)入高峰期時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)堆渣場(chǎng)地基本堆滿，嚴(yán)重影響到工程進(jìn)展。經(jīng)過(guò)認(rèn)真收集數(shù)據(jù)后分析發(fā)現(xiàn)，從可研到技施，出現(xiàn)渣場(chǎng)容量不足的原因主要是以下二個(gè)方面：

(1)渣場(chǎng)實(shí)際容量比原規(guī)劃容量減少；

(2)石料開(kāi)挖與利用的同時(shí)系數(shù)降低，導(dǎo)致中轉(zhuǎn)量增加。

2.1 渣場(chǎng)容量減少

實(shí)施階段，由于受地形偏差、征地限制、渣場(chǎng)周邊的臨時(shí)設(shè)施布置調(diào)整等原因影響，渣場(chǎng)容量發(fā)生了一些變化。

英語(yǔ)中的“claim”（主張，聲言）屬于典型的“疏遠(yuǎn)”資源，例8中該詞的使用有效拉開(kāi)了與西方“聲音”的距離；例9中的“claim”具有同樣效果，只不過(guò)是美方報(bào)道與中方的觀點(diǎn)拉開(kāi)距離。

(1)實(shí)施階段，渣場(chǎng)周邊的臨建設(shè)施布置占?jí)毫艘徊糠衷鼒?chǎng)容量。

可研階段，3號(hào)渣場(chǎng)南側(cè)砂石系統(tǒng)布置于290m高程以上，中間的低洼溝谷留作堆渣場(chǎng)地；實(shí)施階段，施工單位認(rèn)為山坡上部地形陡，布置系統(tǒng)開(kāi)挖工程量太大，將砂石加工系統(tǒng)高程下移調(diào)整至285m高程，系統(tǒng)布置下移的5m，擠占了渣場(chǎng)容量較大的區(qū)段，致使渣場(chǎng)310m高程以下的容量減少約11萬(wàn)m3。另外，在招標(biāo)和實(shí)施階段，在3號(hào)渣場(chǎng)西側(cè)增加了一座C2標(biāo)混凝土拌和系統(tǒng)以及臨時(shí)施工道路，造成310m高程以下的堆渣量再減少了約7.7萬(wàn)m3，上述兩項(xiàng)調(diào)整，直接減少了310m高程以下的堆渣量約18.7萬(wàn)m3，間接地縮小了頂部平臺(tái)的面積，減少了310m高程頂部備用容量18萬(wàn)m3，合計(jì)減少容量約36.7萬(wàn)m3。

(2)渣場(chǎng)地形偏差和征地減少使容渣量減少約29萬(wàn)m3。1號(hào)渣場(chǎng)由于沖溝較小，因地形測(cè)量誤差加上征地減少，總?cè)萘坑?8萬(wàn)m3降至37萬(wàn)m3。2號(hào)渣場(chǎng)由于地塊內(nèi)一戶居民的種種訴求不能達(dá)成而不肯搬遷[3]，渣場(chǎng)容量由30萬(wàn)m3降至22萬(wàn)m3。

上述各項(xiàng)原因造成渣場(chǎng)容量大大減少，業(yè)主為解決堆渣緊張的問(wèn)題，于當(dāng)年報(bào)批新增臨時(shí)轉(zhuǎn)存料場(chǎng)，容量約20萬(wàn)m3，經(jīng)過(guò)各項(xiàng)調(diào)整后，渣場(chǎng)容量由可研的244萬(wàn)m3減少至198.3萬(wàn)m3，合計(jì)減少約45.7萬(wàn)m3，實(shí)施階段與可研階段渣場(chǎng)容量對(duì)比詳見(jiàn)表2。

表2 實(shí)施階段與可研階段渣場(chǎng)容量對(duì)比表

表5 我國(guó)城鎮(zhèn)設(shè)防單元按地理環(huán)境類型達(dá)標(biāo)情況統(tǒng)計(jì)表

2.2 實(shí)施階段的石料直接利用系數(shù)降低

按可研階段進(jìn)度計(jì)劃，大壩混凝土澆筑與廠房開(kāi)挖搭接17個(gè)月，大壩澆筑消耗了同期開(kāi)挖的部分有用料，轉(zhuǎn)存料場(chǎng)的高峰堆存量約66萬(wàn)m3，下庫(kù)渣場(chǎng)容量可滿足堆存需求。但工程實(shí)施時(shí)，征地工作與三通一平工作進(jìn)展受外部環(huán)境影響有一定延后，對(duì)主體工程正常推進(jìn)造成較大的干擾，制約了地面工程的施工進(jìn)度，使得地下廠房開(kāi)挖時(shí)間相對(duì)較早，而大壩澆筑時(shí)間較遲，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)可研設(shè)計(jì)階段的一邊開(kāi)挖、一邊大規(guī)模利用石方的總體規(guī)劃。

因?qū)嵤┻M(jìn)度與可研進(jìn)度的差異，造成實(shí)施階段中轉(zhuǎn)料堆存高峰量增加約43萬(wàn)m3，與可研計(jì)劃相比，中轉(zhuǎn)料增加了65%。開(kāi)挖料遲遲得不到利用，造成現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)存料場(chǎng)基本堆滿，嚴(yán)重影響到工程進(jìn)展。而且由于轉(zhuǎn)存料場(chǎng)容量有限，為保持工程建設(shè)繼續(xù)開(kāi)展，部分有用料與棄渣料混堆，造成了有用料污染，又影響到后續(xù)的有用料回采數(shù)量和質(zhì)量。

3 建議和對(duì)策

通過(guò)A抽水蓄能電站的實(shí)踐與研究，在渣場(chǎng)及轉(zhuǎn)存料場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)劃和實(shí)施管理方面有以下幾點(diǎn)反思和建議：

3.1 因地制宜加強(qiáng)勘察設(shè)計(jì)深度

(1)對(duì)地形陡峭的渣場(chǎng)，需因地制宜加強(qiáng)勘察設(shè)計(jì)深度。按照測(cè)量規(guī)范GB/T 7930—2008《1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范》的規(guī)定，當(dāng)?shù)匦晤悇e為山地時(shí)，平面位置限差分別為0.4～0.7m，高程限差為0.6、1.0m[4]，與相對(duì)平緩的大渣場(chǎng)相比，地形越陡峭偏差可能越大，測(cè)繪的難度和代價(jià)也更大[5]，因此，當(dāng)必須要利用一些陡峭的小沖溝作為渣場(chǎng)時(shí)，需加強(qiáng)勘察設(shè)計(jì)深度。

(3)有些工程需要在渣場(chǎng)溝道完成排水設(shè)施后才能在溝道內(nèi)堆渣，或者在大壩填筑上升至一定高度后才能進(jìn)行壩后堆渣，所以在可研設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮到前期開(kāi)工項(xiàng)目的計(jì)劃安排，并規(guī)劃前期標(biāo)的棄渣場(chǎng)。

3.2 增強(qiáng)全局管理意識(shí)

工程總布置規(guī)劃設(shè)計(jì)人員及工程建設(shè)管理人員應(yīng)增加全局管理意識(shí)。在前期標(biāo)進(jìn)場(chǎng)時(shí)，可供選擇的臨時(shí)場(chǎng)地較多，但實(shí)際上每塊場(chǎng)地均應(yīng)按時(shí)序規(guī)劃場(chǎng)地用途和撤讓時(shí)間，不能隨意占用。尤其是有些擬作為渣場(chǎng)的場(chǎng)地底部相對(duì)平緩，作為臨時(shí)設(shè)施布置的場(chǎng)平代價(jià)相對(duì)較小，會(huì)成為前期標(biāo)承包人的首選。但由于前期標(biāo)與主體標(biāo)會(huì)有一段搭接時(shí)間，若不能及時(shí)撤讓，會(huì)造成主體工程發(fā)生渣場(chǎng)緊缺問(wèn)題。因此，要做到設(shè)計(jì)階段按工程計(jì)劃合理規(guī)劃各時(shí)段的渣場(chǎng)，實(shí)施階段盡量避免隨意調(diào)整場(chǎng)地。

3.3 采用智能管控系統(tǒng)

抽水蓄能電站的渣場(chǎng)管理采用人工管理存在成本高、效率低的問(wèn)題，可視化技術(shù)、智能化監(jiān)控已大量用于水庫(kù)大壩填筑作業(yè)面[7]，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)提供了一種非接觸式土石方車輛運(yùn)輸智能計(jì)量方法[8]。利用這些先進(jìn)的技術(shù)提供的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)已完成土石方量和未來(lái)的工程進(jìn)展進(jìn)行分析，發(fā)出預(yù)警，通過(guò)智能管控系統(tǒng)分析決策類模塊提供給管理者和系統(tǒng)使用各角色各單位進(jìn)行項(xiàng)目整體瀏覽分析，對(duì)項(xiàng)目決策和管理起到全方位支撐作用[9]，分析工程進(jìn)度以及土石方去向與原計(jì)劃的差異，以便管理人員提前采取調(diào)整措施。

3.4 動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)整

當(dāng)發(fā)現(xiàn)渣場(chǎng)容量可能不滿足未來(lái)需求時(shí)，需及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。A電站發(fā)現(xiàn)中轉(zhuǎn)渣場(chǎng)容量不足時(shí)，經(jīng)過(guò)商討后，采取了以下措施：一是新增臨時(shí)渣場(chǎng)，進(jìn)行土地報(bào)批手續(xù)；二是對(duì)次關(guān)鍵線路的開(kāi)挖進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整延后，以減少堆渣量；三是加快下庫(kù)大壩開(kāi)挖工作，以盡早開(kāi)始澆筑大壩混凝土，消納轉(zhuǎn)存料場(chǎng)的有用石料。通過(guò)上述措施，暫時(shí)緩解了工程的堆渣難題。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)抽水蓄能電站的渣場(chǎng)受地形條件限制和用地政策限制，既要節(jié)約用地也要滿足施工需要，對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)劃、現(xiàn)場(chǎng)施工安排和管理水平均提出了較高的要求，需要參建各方共同努力、密切配合才能解決好渣場(chǎng)管理的問(wèn)題。但是在實(shí)際操作中，由于各個(gè)標(biāo)段、同一標(biāo)段不同部位的數(shù)據(jù)并不能做到及時(shí)、全面同步[10]，這方面仍是工程建設(shè)必須解決好的課題。

(2)目前，在山區(qū)的一些溝洼地有少量的基本農(nóng)田，則該沖溝不能用于渣場(chǎng)布置，使山區(qū)的渣場(chǎng)選擇更為困難。實(shí)際上，山區(qū)、丘陵區(qū)建設(shè)項(xiàng)目的棄土棄渣是人造農(nóng)田、建筑物基礎(chǔ)回填的寶貴原料。對(duì)于山區(qū)、丘陵區(qū)很難見(jiàn)到大片的平整地塊，交通便利、高標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)的溝谷型棄渣場(chǎng)經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯后，將為當(dāng)?shù)靥峁┹^好的建設(shè)用地，未來(lái)或可探討通過(guò)適當(dāng)提高防治標(biāo)準(zhǔn)，坡頂平臺(tái)強(qiáng)夯及表層土增厚、植物措施培肥等，將棄渣場(chǎng)改造成為宅基地和農(nóng)用地等，達(dá)到變廢為寶的目的[10]。