抽水蓄能电站渣场及转存料场规划与管理探讨

范华春，王璟玉，李瑞泽，2

(1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北 武汉 430010)

0 引言

抽水蓄能电站一般建设在距离负荷中心较近、经济相对发达的地区[1]，自然环境良好，有些地区还会把抽水蓄能电站和当地风景观光旅游路线相结合，作为亮点进行宣传。当地经济发展对自然环境的依赖和联接紧密。由于经济发达地区土地资源的稀缺，对工程渣场及转存料场用地选择造成一定的限制。

抽水蓄能电站由上水库、下水库、输水系统、厂房等组成，上库和下库之间高差一般在400m以上。为节约主体工程投资，尽量选址在地形较陡的地区，使上下库之间的高差大、水平距离较小[1]，即距高比最小，以减少工程量。因此，抽水蓄能电站工程所在区域一般地形陡峭，使得渣场及转存料场选择余地较小，且布置条件较差。

一般来说，抽水蓄能电站的洞挖料较多且质量满足混凝土骨料和填筑料的要求，料源规划原则是优先利用工程开挖料[2]。由于电站施工工序的客观规律，石料开挖难以完全直接利用，因此需要较大的转存料场。在设计阶段规划渣场时要求尽量节约用地，统筹规划物料流向，减少物料转存[3]；而在实施阶段，由于受各种原因的影响，抽水蓄能渣场容量不足的情况时有发生，对工程质量、投资、工期等都产生了不利影响。本文以某抽水蓄能电站为例，对工程渣场规划和管理容易出现的问题进行了分析，并提出参考建议，以期实现渣场既节约用地又满足工程需求的目的。

1 工程背景

1.1 工程概况

A抽水蓄能电站装机容量1200MW(4×300MW)，枢纽工程主要由上水库、输水系统、地下厂房系统、地面开关站及下水库等建筑物组成。上水库主坝为钢筋混凝土面板堆石坝，大坝最大坝高77.60m；下水库大坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高108.0m。输水发电系统(含临时工程)石方洞挖料及下库坝址开挖料质量良好，技术指标可满足规范要求，可用于下库大坝和地下厂房等重要建筑物。

1.2 工程施工条件特点

本工程的外部环境特点：周围自然环境优美，与风景区相邻，环、水保要求高；位于经济较发达地区，征地难度大，工程在施工初期常遭到当地居民阻工；位于已建成的电站附近，对施工的限制条件较多；当地社会道路从坝区两岸穿过，不具备封闭管理条件，各工作面施工便道均共用当地道路，局部道路为单车道，车辆进出受到一定限制。外部环境对施工布置有一定的制约，对施工进度也造成了一定的影响。

本工程的内部布置难点：上下库之间高差约400m，且山体陡峻。尤其是下库库区及坝址区呈高山峡谷地貌，河谷呈“V”型，库区及坝址处两岸地形陡峻，布置条件较差，只有一处冲沟底部开阔平缓，沟口狭小，为理想的转存料场布置场地。其东南侧有平缓台地，按照转存料场宜靠近使用点布置的原则[3]，将下库砂石加工及混凝土生产系统等临建设施布置在转存料场附近，弃渣场则布置在转存料场下方以及沿路的一些零星小冲沟内。

1.3 可研阶段的下库区渣场及转存料场规划

按照可研阶段工程量，经土石方平衡计算，下库区主要弃渣约152万m3(松方)。下库区的渣场主要包括：1号渣场、2号渣场、3号渣场(含转存料场)，各渣场特性见表1。

表1 下库区渣场规划特性表

3号渣场(含转存料场)是本工程主要的弃渣场和转存料场，为方便进行骨料加工，可研阶段在转存料场南侧集中布置了一座砂石加工系统和混凝土生产系统，供应下库区的全部骨料和混凝土。

2 实施阶段渣场容量不足的原因

在工程开工后，发生了一系列事件，直接或间接地影响到工程的土石方平衡规划和渣场容量，导致在开工后第三年开挖进入高峰期时，现场堆渣场地基本堆满，严重影响到工程进展。经过认真收集数据后分析发现，从可研到技施，出现渣场容量不足的原因主要是以下二个方面：

(1)渣场实际容量比原规划容量减少；

(2)石料开挖与利用的同时系数降低，导致中转量增加。

2.1 渣场容量减少

实施阶段，由于受地形偏差、征地限制、渣场周边的临时设施布置调整等原因影响，渣场容量发生了一些变化。

英语中的“claim”（主张，声言）属于典型的“疏远”资源，例8中该词的使用有效拉开了与西方“声音”的距离；例9中的“claim”具有同样效果，只不过是美方报道与中方的观点拉开距离。

(1)实施阶段，渣场周边的临建设施布置占压了一部分渣场容量。

可研阶段，3号渣场南侧砂石系统布置于290m高程以上，中间的低洼沟谷留作堆渣场地；实施阶段，施工单位认为山坡上部地形陡，布置系统开挖工程量太大，将砂石加工系统高程下移调整至285m高程，系统布置下移的5m，挤占了渣场容量较大的区段，致使渣场310m高程以下的容量减少约11万m3。另外，在招标和实施阶段，在3号渣场西侧增加了一座C2标混凝土拌和系统以及临时施工道路，造成310m高程以下的堆渣量再减少了约7.7万m3，上述两项调整，直接减少了310m高程以下的堆渣量约18.7万m3，间接地缩小了顶部平台的面积，减少了310m高程顶部备用容量18万m3，合计减少容量约36.7万m3。

(2)渣场地形偏差和征地减少使容渣量减少约29万m3。1号渣场由于冲沟较小，因地形测量误差加上征地减少，总容量由58万m3降至37万m3。2号渣场由于地块内一户居民的种种诉求不能达成而不肯搬迁[3]，渣场容量由30万m3降至22万m3。

上述各项原因造成渣场容量大大减少，业主为解决堆渣紧张的问题，于当年报批新增临时转存料场，容量约20万m3，经过各项调整后，渣场容量由可研的244万m3减少至198.3万m3，合计减少约45.7万m3，实施阶段与可研阶段渣场容量对比详见表2。

表2 实施阶段与可研阶段渣场容量对比表

表5 我国城镇设防单元按地理环境类型达标情况统计表

2.2 实施阶段的石料直接利用系数降低

按可研阶段进度计划，大坝混凝土浇筑与厂房开挖搭接17个月，大坝浇筑消耗了同期开挖的部分有用料，转存料场的高峰堆存量约66万m3，下库渣场容量可满足堆存需求。但工程实施时，征地工作与三通一平工作进展受外部环境影响有一定延后，对主体工程正常推进造成较大的干扰，制约了地面工程的施工进度，使得地下厂房开挖时间相对较早，而大坝浇筑时间较迟，没有实现可研设计阶段的一边开挖、一边大规模利用石方的总体规划。

因实施进度与可研进度的差异，造成实施阶段中转料堆存高峰量增加约43万m3，与可研计划相比，中转料增加了65%。开挖料迟迟得不到利用，造成现场转存料场基本堆满，严重影响到工程进展。而且由于转存料场容量有限，为保持工程建设继续开展，部分有用料与弃渣料混堆，造成了有用料污染，又影响到后续的有用料回采数量和质量。

3 建议和对策

通过A抽水蓄能电站的实践与研究，在渣场及转存料场设计规划和实施管理方面有以下几点反思和建议：

3.1 因地制宜加强勘察设计深度

(1)对地形陡峭的渣场，需因地制宜加强勘察设计深度。按照测量规范GB/T 7930—2008《1∶500 1∶1000 1∶2000地形图航空摄影测量内业规范》的规定，当地形类别为山地时，平面位置限差分别为0.4～0.7m，高程限差为0.6、1.0m[4]，与相对平缓的大渣场相比，地形越陡峭偏差可能越大，测绘的难度和代价也更大[5]，因此，当必须要利用一些陡峭的小冲沟作为渣场时，需加强勘察设计深度。

(3)有些工程需要在渣场沟道完成排水设施后才能在沟道内堆渣，或者在大坝填筑上升至一定高度后才能进行坝后堆渣，所以在可研设计阶段应考虑到前期开工项目的计划安排，并规划前期标的弃渣场。

3.2 增强全局管理意识

工程总布置规划设计人员及工程建设管理人员应增加全局管理意识。在前期标进场时，可供选择的临时场地较多，但实际上每块场地均应按时序规划场地用途和撤让时间，不能随意占用。尤其是有些拟作为渣场的场地底部相对平缓，作为临时设施布置的场平代价相对较小，会成为前期标承包人的首选。但由于前期标与主体标会有一段搭接时间，若不能及时撤让，会造成主体工程发生渣场紧缺问题。因此，要做到设计阶段按工程计划合理规划各时段的渣场，实施阶段尽量避免随意调整场地。

3.3 采用智能管控系统

抽水蓄能电站的渣场管理采用人工管理存在成本高、效率低的问题，可视化技术、智能化监控已大量用于水库大坝填筑作业面[7]，机器视觉技术提供了一种非接触式土石方车辆运输智能计量方法[8]。利用这些先进的技术提供的数据库，对已完成土石方量和未来的工程进展进行分析，发出预警，通过智能管控系统分析决策类模块提供给管理者和系统使用各角色各单位进行项目整体浏览分析，对项目决策和管理起到全方位支撑作用[9]，分析工程进度以及土石方去向与原计划的差异，以便管理人员提前采取调整措施。

3.4 动态跟踪调整

当发现渣场容量可能不满足未来需求时，需及时采取应对措施。A电站发现中转渣场容量不足时，经过商讨后，采取了以下措施：一是新增临时渣场，进行土地报批手续；二是对次关键线路的开挖进度进行调整延后，以减少堆渣量；三是加快下库大坝开挖工作，以尽早开始浇筑大坝混凝土，消纳转存料场的有用石料。通过上述措施，暂时缓解了工程的堆渣难题。

4 结语

(1)抽水蓄能电站的渣场受地形条件限制和用地政策限制，既要节约用地也要满足施工需要，对设计规划、现场施工安排和管理水平均提出了较高的要求，需要参建各方共同努力、密切配合才能解决好渣场管理的问题。但是在实际操作中，由于各个标段、同一标段不同部位的数据并不能做到及时、全面同步[10]，这方面仍是工程建设必须解决好的课题。

(2)目前，在山区的一些沟洼地有少量的基本农田，则该冲沟不能用于渣场布置，使山区的渣场选择更为困难。实际上，山区、丘陵区建设项目的弃土弃渣是人造农田、建筑物基础回填的宝贵原料。对于山区、丘陵区很难见到大片的平整地块，交通便利、高标准防护的沟谷型弃渣场经过强夯后，将为当地提供较好的建设用地，未来或可探讨通过适当提高防治标准，坡顶平台强夯及表层土增厚、植物措施培肥等，将弃渣场改造成为宅基地和农用地等，达到变废为宝的目的[10]。