驮英水库工程大坝填筑料与开挖料挖填平衡规划方法

驮英水库工程大坝填筑料与开挖料挖填平衡规划方法

彭高著

广西水利电力勘测设计研究院广西南宁530023

摘要：通过对驮英水库大坝坝体填筑工作面的进程规律、坝体填筑施工对不同技术要求填料的进程规律进行分析，通过调整施工时序，基本实现在同一时段，开挖工作面与填筑工作面的石料物理性质以及数量基本同一，同时采用适宜的施工道路布置方案，减少挖填过程的运输矛盾，最大限度的实现开挖出来的有用料可以直接上坝填筑，以达到施工的经济性要求。

关键词：沥青混凝土心墙堆石坝；坝体分区；填筑规划；土石方平衡

驮英水库是一座以灌溉、供水为主，兼顾发电等综合利用的大（2）型水库，为广西左江治旱驮英水库及灌区工程的龙头供水水库,驮英水库及灌区工程为国务院确定的172项重大节水供水重大水利工程之一。驮英水库位于广西宁明县那堪乡垌中村上游约6km的珠江流域西江水系明江支流公安河上游河段，坝址下游距那堪乡28km，距崇左市约95km，距宁明县城约115km。水库枢纽建筑物由拦河土石坝、右岸溢洪道、右岸河道电站发电引水隧洞、右岸泄洪隧洞、左岸灌溉发电引水系统、渠首电站厂房、坝后河道电站厂房及升鱼机系统等组成。

1大坝基本分区及填筑规划

1.1大坝基本分区

驮英水库大坝采用沥青心墙堆石坝坝型，按占满整个河床的布置方式进行布置，坝顶总长为225m，坝顶宽8m，坝顶高程为233.2m，坝顶防浪墙顶高程234.4m，坝基面最低高程161m，最大坝高为72.2m。坝料分区原则为：防渗心墙上（下）游侧各分区坝料的透水性按水力过渡要求从下（上）游向上（下）游逐渐增加。根据坝体分区原则、填筑料的料源、与上游围堰的结合方式及溢洪道开挖料的可利用量等情况，坝体材料分区自上游往下游依次为：上游堰坝结合区，上游任意料堆石区，下游任意料堆石区，下游排水堆石区。

1.2坝体分期填筑规划

本工程沥青混凝土心墙堆石坝大坝任意堆石区填筑量约120.15万m3，其中坝体上游任意料填筑约71.6万m3，坝体下游任意料填筑约48.55万m3；堆石坝排水堆石区填筑量约7.89万m3，反滤层、干砌块石料共约17.7万m3；大坝合计石料填筑量约145.74万m3。根据施工导流总体方案以及施工进度安排，主体工程开工第一年主要进行泄洪洞（导流洞）以及发电引水隧洞施工，第二年10月下旬截流，11月进行抽水清基，12月开始填筑大坝上下游全年围堰，其中上游围堰与大坝坝体结合并作为大坝任意料堆石区的一部分。第二年12月至第三年2月底上游围堰（堰坝结合体）填筑至186.5m高程，至第三年5月底（主汛前）上游围堰（堰坝结合体）填筑至堰顶207m高程。汛期利用大坝围堰（全年围堰）挡水继续施工大坝主体，至第三年10月底大坝主体填筑至196.5m高程（低于围堰堰顶高程），至第四年5月底（主汛前）大坝填筑至心墙顶高程232.4m，完成大坝主体工程填筑。

按照阶段性和总工期目标以及沥青混凝土心墙坝施工进度要求，大坝填筑施工总体上分为Ⅳ期，具体见图1，大坝逐月填筑曲线见图2。

图1大坝填筑分期示意图

图2大坝逐月填筑曲线图2开采料的基本分布情况

本工程大坝填筑料主要可利用的开挖料有泄洪洞（与导流洞结合）、坝后河道电站发电引水隧洞洞挖石料以及溢洪道开挖料，根据施工总体进度安排，隧洞开挖施工较早且总量较小，需要临时转存，绝大部分利用料为溢洪道开挖料。溢洪道布置在大坝右侧岸坡上，中心线与坝轴线呈60.74°夹角，出口与下游河道夹角约14°，布置总长约440.46m，其中进水渠长约158.36m，底板顶高程为213m，溢洪道控制段总宽46m，长29.5m，共设3孔宽顶堰溢洪，堰顶高程213m，单孔堰过流净宽11m，溢流堰总净宽33m。

溢洪道开挖工程量较大，开挖料为强风化、弱风化和微风化的粉砂质泥岩和泥质粉砂岩等软岩料。最大程度地利用溢洪道开挖软岩料作为沥青混凝土心墙堆石坝坝体填筑料，从而减小弃渣场及料场的开采规模，降低工程造价，减小工程建设对水库周围环境和水土保持的影响，具有较大的经济效益与社会效益。溢洪道开挖料涉及的地层为J1b1-4棕红色中厚～厚层状含钙粉砂质泥岩夹褐红色泥质粉砂岩、浅紫色砂岩；J1b1-3浅紫色、灰白色中厚～厚层状砂岩夹褐红色泥质粉砂岩；J1b1-2棕红色中厚～巨厚层状含钙粉砂质泥岩夹砂岩、褐红色泥质粉砂岩。根据最大干密度和比重试验成果，强风化粉砂质泥岩可以作为筑坝材料，但应填筑在次要位置。

根据工程布置、坝体结构及地质勘察资料，为满足环保要求，尽量利用开挖料、减少弃渣。采用泄洪洞（与导流洞结合）、坝后河道电站发电引水隧洞洞挖石料（弱、微风化泥岩或砂岩）以及溢洪道的强风化、弱风化、微风化石方开挖料（泥岩或砂岩）作为坝体任意料填筑，不足部分再考虑从坝址区料场取料。坝体填筑的排水堆石区料、反滤层、干砌块石料、碎石垫层料等则需要从外部市场购买。

3填筑料与开挖料的挖填平衡规划

3.1石料调配

本工程开挖可利用料主要为泄洪洞（与导流洞结合）、坝后河道电站发电引水隧洞洞挖石料以及溢洪道开挖料，其中泄洪洞以及发电引水洞开挖均在大坝填筑前已完成，仅有溢洪道的开挖可与大坝填筑同期进行。开挖利用料均用于大坝堰坝结合区以及任意料堆石区填筑。

3.2施工规划

根据施工总进度安排，各分区坝料的设计要求以及料源的岩性、风化程度不同进行综合考虑，按照就近取料的原则对坝体填筑料料源进行综合规划。大坝填筑料料源规划及土石方平衡见表1。

表1大坝填筑料料源规划及土石方平衡表

坝址位于峡谷地带，两侧山坡较陡，填筑高差大，施工道路布置困难。根据大坝填筑规划，结合大坝土石方调配以及施工道路布置，大坝堰坝结合区以及上游任意料堆石区202m高程以下部分基本采用溢洪道开挖料直接上坝填筑，不足部分通过坝前临时堆存区取料；下游任意料堆石区182m～190m高程部分采用溢洪道泄槽段开挖料直接上坝填筑，其余部分填筑均考虑从料场取料。

为充分利用溢洪道的开挖石渣料，尽可能地利用开挖石料直接上坝填筑，减少二次倒运。溢洪道的施工程序拟安排如下：

（1）大坝填筑前进行溢洪道开挖，通过从导流洞施工道路修筑溢洪道开挖道路迂回盘旋爬升至240m高程进行装运作业，然后利用此运输道路逐层自上往下开挖。首先剥除240m高程以上覆盖层、强风化层，共开挖约17.56万m3，其中覆盖层土方约5.38万m3，强风化层石方约12.18万m3。根据施工进度安排，第二年10月下旬截流，截流前利用坝前河湾滩地临时堆存有用料，用于后期戗堤、围堰以及大坝填筑。

（2）第二年11月至第三年5月，溢洪道从240m高程开挖至约213m高程：共开挖约37.47万m3，其中，剥除覆盖层土方约2.73万m3，运到坝前死库容弃渣场弃渣；开挖石料共约34.74万m3，大坝填筑从第二年12月开始，其中28.66万m3直接运送上坝填筑上游堰坝结合区以及上游任意料堆石区；其余部分运到坝前河湾处临时堆存区存放，二次转运后用于堰坝结合区以及上游任意料堆石区填筑。

（3）第三年6月至第三年7月，溢洪道开挖至约200m高程：共开挖7.39万m3，其中，剥除覆盖层土方1.08万m3，运到坝前死库容弃渣场弃渣；开挖强风化层2.61万m3，弱风化层2.2万m3，微风化层1.5万m3。开挖有用料共6.32万m3，其中2.28万m3直接运送上坝填筑上游任意料堆石区；其余部分运到坝前河湾处临时堆存区存放，二次转运后用于上游任意料堆石区填筑。

（4）第三年8月至第三年9月，整个溢洪道开挖完成：共开挖10.27万m3，其中，剥除覆盖层土方1.49万m3，运到坝前死库容弃渣场弃渣；开挖强风化层3.63万m3，弱风化层3.06万m3，微风化层2.09万m3。开挖有用料共8.77万m3，全部直接运送上坝填筑下游任意料堆石区。

溢洪道土石方开挖程序见图3。

图3溢洪道土石方开挖程序图

综上所述，溢洪道开挖有用料（石料）共62.01万m3，除去自身填筑以及损耗外，用于填筑大坝任意料堆石区的溢洪道开挖料为49.66万m3，其中直接上坝填筑量为39.71万m3，直接上坝率为80%。

4结语

本工程大坝填筑总量及施工强度一般，坝体坝壳料基本采用的是石料填筑，施工时段受天气影响较小，大坝总体填筑上升速度主要受沥青混凝土心墙施工进度控制。根据施工安排，溢洪道的开挖可与大坝填筑同期进行，在整个挖填过程中，通过对坝体填筑工作面的进程规律、坝体填筑施工对不同技术要求填料的进程规律进行分析，通过调整施工时序，基本实现在同一时段，开挖工作面与填筑工作面的石料物理性质以及数量基本同一，同时采用适宜的施工道路布置方案，减少挖填过程的运输矛盾，最大限度的实现开挖出来的有用料可以直接上坝填筑，以达到施工的经济性要求。

参考文献:

［1］广西左江治旱驮英水库及灌区工程初步设计报告[R]，南宁：广西水利电力勘测设计研究院，2016。

［2］高混凝土面板堆石坝施工关键技术[M]，北京：中国水利水电出版社，2014。

作者简介：彭高著（1986-），男，汉族，广西河池人，工程师，主要从事水利工程设计工作