李 超，李 博，熊燕梅

(1.福建永泰闽投抽水蓄能有限公司，福建 永泰 350700；2.中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041；3.华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310000)

1 概述

福建永泰抽水蓄能电站位于福州市下辖的永泰县白云乡，与福州市、莆田市、泉州市和厦门市的直线距离分别为37 km、60 km、120 km和192 km。

本工程属于一等大(1)型工程，枢纽主要由上水库、输水系统、地下厂房及地面开关站、下水库等建筑物组成。上水库正常蓄水位为657.00 m，相应库容为847.00万m3；下水库正常蓄水位为225.00 m，相应库容为924.00万m3。电站装机容量为1 200 MW(4×300 MW)，平均年发电量为12亿kW·h，年抽水电量为16亿kW·h。

上水库位于白云乡凤际村，主要建筑物包括1座主坝和4座副坝，均为分区土石坝，坝顶高程为660.00 m。主坝最大坝高为34.00 m，坝顶长为230.00 m，坝顶宽为8.00 m。输水系统由引水系统和尾水系统组成，均采用2洞4机的布置形式，总长约为2 039.20 m(沿4#机输水系统长度)，水平距高比为4.17。引水系统采用两级斜井布置形式，长约为1119.04 m，洞径为7.00～3.50 m；尾水系统长约为920.16 m，洞径为7.40～5.20 m。地下厂房系统主要由主副厂房洞、主变洞、尾闸洞、母线洞、500 kV出线洞、进厂交通洞、通风兼安全洞、排水廊道等附属洞室及地面开关站等建筑物组成。主副厂房洞开挖尺寸为170.00 m×24.50 m×54.70 m(长×宽×高)，安装4台单机容量为300 MW的立轴单级混流可逆式水轮发电机组。下水库位于白云溪上，主要建筑物为1座混凝土重力坝，坝顶高程为232.20 m，最大坝高为55.20 m，坝顶长为175.00 m，坝顶宽为7.00 m。

文章通过福建永泰抽水蓄能电站从招标设计到施工阶段下库弃渣场堆渣及防护工程施工情况的研究，对调整原因及思路进行分析，对优化措施进行介绍。

2 招标阶段设计方案

下库弃渣场位于下库大坝上游芋坑沟，距离大坝约2.10 km。

招标阶段渣场规划堆渣顶高程为290.00 m，容渣量为262.8万m3，弃渣堆置坡度按1:3.0控制。弃渣场级别为3级，防洪标准按50年一遇设计，100年一遇校核。

拦渣工程：在弃渣场坡脚处修建碾压堆石拦渣坝进行拦挡防护。坝长为102 m，坝顶高程为226 m，最大坝高为17 m，顶宽为5.0 m，外侧坡比为1:1.5，内侧坡比为1:1.5。下库弃渣场226.0 m高程以下区域要求全部堆置石渣。

排水工程：采用的沟水处理方式为挡水坝+排水明渠。挡水坝采用重力式C20混凝土现浇结构，顶宽为2.0 m，上部为2.0 m×2.0 m矩形断面，下部为梯形断面，迎水面竖直，背水面边坡坡度为1:0.7。北沟挡水坝长度为29 m，坝顶高程为296.0 m，最大坝高为7 m；南沟挡水坝长度为27 m，坝顶高程为297.0 m，最大坝高为10 m。北侧排水明渠长度为662.74 m，采用C25混凝土浇筑，净尺寸为3.0 m×3.0 m(宽×高)，边墙最小厚为50 cm，底板厚为80 cm。南侧排水明渠长度为826.71 m，用C25混凝土浇筑，净尺寸为4.5 m×4.5 m(宽×高)，边墙最小厚为50 cm，底板厚为80 cm。排水明渠末端地形较陡段设置跌水坎。同时，在渣场周边设置截水沟，马道设置排水沟，渣场底部沿原始沟道设置盲沟，排水盲沟采用透水堆石结构，顶宽为5 m，两侧边坡坡比为1:1.5，最小厚度为2 m，上部设置砂砾石和土工布反滤。招标阶段下库渣场堆渣防护设计方案如图1所示。

图1 招标阶段下库渣场堆渣防护设计方案示意

3 施工图阶段设计方案优化调整

3.1 优化调整原因

3.1.1拦渣工程调整

招标阶段利用工程弃石料，降低工程投资，拦渣工程采用碾压堆石结构。但由于工程前期开挖弃渣主要为土料，所需的石料缺乏，无法快速形成渣场拦挡结构，制约工程弃渣。根据调查，下库弃渣场周边河床砂砾石料较为丰富，可作为筑坝材料，且造价相对常规混凝土低，因此，下库渣场拦渣工程调整为胶凝砂砾石结构。

3.1.2堆渣体形调整

进场公路芋坑桥位于下库弃渣场下游沟道出口处，临近堆渣体，结合拦渣工程结构形式调整，存在取消原芋坑桥、公路与堆渣体或与拦渣工程结合布置的可能性，经专题比选分析，推荐堆渣体与公路结合的布置方案，因此渣场堆渣体型需进行适当调整(如图2所示)。

图2 堆渣体与公路结合布置示意

3.2 优化调整方案

拟定进场公路芋坑段线路展线从挡渣墙上游的堆渣体通过，线路借助下库弃渣场坡面形成公路路基，路面高程为235 m。线路平曲线半径分别为30 m和40 m，纵坡为0%(渣体)、-2%和4.719%。线路过弃渣场段既是公路路基也是弃渣场马道，因此，该段渣体碾压要求按公路路基压实标准执行。

在弃渣场坡脚处修建挡墙，挡墙轴线长为115 m，墙顶高程为226 m，最大墙高为18.0 m，顶宽为5.0 m，外侧坡比为1:0.8，内侧坡比为1:0.1。墙体断面采用C1806胶凝砂砾石，基础采用厚为0.5 m C15承台混凝土，内侧与渣体之间设置厚为2 m卵石排水层[1]。图3是挡渣墙典型剖面示意，图4是施工完成的挡渣墙下游面示意。

图3 挡渣墙典型剖面示意(单位：高程m，长度mm)

图4 施工完成的挡渣墙下游面示意

4 施工阶段方案优化调整

4.1 优化调整原因

施工单位提出下库弃渣场剩余堆渣量报告，根据该报告，经施工专业复核，现场前期标已经弃渣46.5万m3，后续预计继续弃渣43.0万m3，预计总弃渣量为89.5万m3，较施工图现阶段去向渣场的弃渣量大幅度减少，考虑弃渣松散系数，预计渣场量约为99万m3(松方)。根据后续标段招标土石方平衡成果，下库弃渣场预计还需弃渣约101万m3(松方)。因此，施工单位提出下库弃渣场可按200万m3的总容量调整布置。由于下库弃渣场设计总容量减少，渣场顶高程可适度降低，在满足规范要求与弃渣需求的前提下，既可减少工程资源的浪费，又可降低工程单价，节约工程投资，还有利于加快施工进度、提高弃渣堆渣过程的安全性。经业主、设计、监理、施工单位讨论，明确渣场顶高程降低10 m，按照280 m进行调整布置，调整后渣场总容量约为190万m3，同时为了便于排水明渠施工，南、北排水明渠和挡水坝相应进行高程降低[2]。

4.2 优化调整方案

下库弃渣场南沟回填弃渣上游端部地形狭窄，两侧基岩出露，若按原设计的位置施工挡水坝，渣体填筑还需向冲沟上游延伸约300 m，回填弃渣量约10万m3，但现场前期标已基本无多余弃渣运往渣场，挡水坝施工存在困难。将挡水坝位置按照现状堆渣位置下移至沟道地形狭窄处[3]，下移后的挡水坝位置为狭窄山谷，呈“V”字型，左岸259 m高程以下坡度为40°～45°，以上坡度为30°～35°；右岸253 m高程以下坡度为65°～70°，以上坡度为30°～35°。其中沟床表层有厚1～2 m冲洪积漂块石，下伏弱风化基岩；左右岸255 m高程以下揭露弱风化基岩，255 m高程以上表层为崩坡积碎石土，厚3～5 m不等，下伏风化基岩。下移后的挡水坝位置地形地质条件符合筑坝要求[4]。

经布置，挡水坝高约为25 m，坝顶高程为270 m，坝顶长为88 m，挡水坝采用C1806胶凝砂砾石填筑。挡水坝下移后，挡水坝工程量增加，但南渠长度减少约300 m，综合比较总造价减少，且挡水坝和南渠立即可以施工，施工难度降低，可加速渣场永久排水系统的形成，调整后方案总体趋优[5]。

5 结语

永泰抽水蓄能电站的弃渣场施工方案经设计调整优化，更符合实际施工需求。优化后的方案考虑因地制宜的原则，调整为堆渣体与公路结合的布置方案，有效地利用进场公路的芋坑段线路，减少了占用耕地面积，有利于减少水土流失，更好地保护了生态环境[6]。同时在满足规范要求的前提下，降低了施工难度，加快了施工进度，减少了工程造价，降低了工程项目的投资。由于渣场顶高程的调整降低，弃渣、堆渣过程的安全性相应提高，减少了施工过程中意外事故的发生。在下库弃渣场施工过程中，现场设计人员及时跟踪各方面情况，主动发现并针对出现的问题及时调整已有设计，使其更加符合现场实际情况，有效保证了永泰抽水蓄能电站后期施工。该方案的成功实施，不仅是方案优化调整，使其取得更为良好的施工效果的一个有效案例，而且此方案具有较明显的经济效益与社会效益，值得在类似工程施工中推广应用。