喻文振 陈金龙 陈曦 何为

摘要：金沙江旭龙水电站坝址区地质构造复杂，地形险峻，对施工总布置规划提出诸多挑战。从施工总布置的合理性、安全性、环境友好性等角度出发，将施工区分为左岸上游施工区、左岸下游施工区、右岸上游施工区和右岸下游施工区4个区域。为了评价施工总布置方案的合理性，从占地合理性、施工交通合理性、施工工厂合理性等3个维度，选取了15个评价指标，基于层次分析法和模糊数学理论建立了多维度、多层次针对水电站的施工总布置二级综合评价模型。分析结果表明：旭龙水电站占地、施工交通、施工工厂的评价结果为较合理，施工总布置方案综合评价结果为较合理。研究成果可为类似水电工程施工总布置方案定量评价提供参考。

关 键 词：

施工总布置； 层次分析法； 模糊综合评价； 旭龙水电站

中图法分类号： TV51

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.S2.038

0 引 言

施工总布置方案与工程施工进度、布置合理性密切相关［1-2］。旭龙水电站坝址区地质条件复杂，地形地势陡峻，施工总布置规划难度大，影响因素多，评估施工总布置方案的合理性具有重要意义。

1 工程概況

旭龙水电站地处川滇山地，为强烈构造侵蚀作用为主的高山地貌，河谷深切，岸坡陡峻，局部岸坡近直立，仅在河谷两岸零星分布少量缓坡台地，施工场地难以成片集中布置。为充分利用两岸缓坡台地，施工场地布置于坝址上游7.0 km（拿荣）至下游7.5 km（茂顶）长约14.5 km的金沙江两岸。

金沙江该河段总体近南北向，水面宽40～80 m，江面高程2 130～2 215 m，河床比降约6‰，河谷一带地形坡度一般在20°～40°之间，两岸断续分布的缓坡平台主要位于高程2 350 m以下。两岸冲沟流向多与金沙江呈近垂直，左岸冲沟主要有拿荣沟、莫丁沟、徐龙冲沟，右岸主要有格亚顶冲沟、该遗日冲沟、茂顶河。受区域构造控制，河段地质构造复杂，断裂发育，主要断裂有：曾大同断裂及里甫-日雨断裂，以近南北向穿过工作区。其中，曾大同断裂的分支——茂达水断层（F6-1）呈近南北向从右岸穿过，徐麦-尼务断层（F5-1）呈北东向发育于徐龙冲沟沟口下游侧。坝址区峡谷河段小型断裂F2和F1横江发育，陡倾。

施工区地处川滇藏南北向构造带金沙江结合带中北部，地质条件十分复杂，区内构造运动垂直性升降差异大，断裂发育，岩体破碎。在地势上又处于中国西部一、二阶梯之间，金沙江及支流河谷深切，山体高大，岸坡陡峻，风化卸荷作用强烈，加之河谷地带植被稀少，河段两岸地质灾害较为发育，其主要表现形式有：滑坡、崩塌、泥石流及滚石等，施工场地布置条件较差，施工布置应综合考虑各种地质灾害的影响。根据河段地质调查成果，河段内发育具一定规模的滑坡体16处、大型堆积体15处、危岩体共9处、沟谷型泥石流沟3条。

滑坡体及大型堆积体在坝址以下河段呈密集分布，而危岩体主要分布于格亚顶沟以上的河段。滑坡体现状稳定性主要为基本稳定～稳定性较差，稳定～基本稳定有11处，稳定较差有5处；大型堆积体的稳定性均为稳定～基本稳定；危岩体基本稳定6处，稳定性较差3处。

施工区金沙江两岸岸坡高陡，自然坡度一般在35°～60°之间，地形条件易发生坡面泥石流；陡坡崩塌产生的松散碎屑物及各种成因的松散堆积体，为泥石流活动提供了松散固体物源。施工区金沙江及其支流两岸坡面泥石流沟普遍发育，施工区沟谷型泥石流沟分别为茂顶河、徐龙沟及格亚顶沟。

滚石现象主要发生在岩体崩塌部位或堆积浮石的陡峭坡面，在重力、降雨、地震、气温变化、生物及人类工程活动等影响因素作用下，均可能产生滚石现象，具有突发性、随机性和多发性等特点。河段两岸山高坡陡，自然地形坡度一般大于30°，局部还分布陡坎、陡崖，为滚石活动提供了有利的地形条件；两岸密集分布的危岩体或危岩区，以及高悬陡峭坡面的崩塌块石，为滚石发育提供了丰富的物质来源，因此施工区滚石破坏现象较为普遍。

2 施工总布置一般原则

遵循因地制宜、有利生产、方便生活、环境友好、节约资源、经济合理的原则，满足工程建设和运行管理要求，根据地质地形条件和枢纽布置情况，以分区规划为重点，力求协调紧凑，节约用地，尽量利用荒地、滩地、坡地和水库淹没土地，少占耕地和经济林地，最大限度地减少对当地群众生产、生活的不利影响。根据工程施工特点及进度要求，选择适当的施工临时设施项目和规模，砂石加工系统、混凝土系统等主要施工工厂设施结合枢纽布置情况和料场位置就近布置。做好土石方挖填平衡，在符合环保要求和不影响河道排洪及抬高下游尾水位的前提下，充分利用渣场形成的施工场地。下游施工场地按20 a一遇洪水标准设防，施工场地、主要施工附属企业和办公生活区布置高程一般不低于2 150.0～2 163.2 m；上游场地根据其不同使用时段和相应的库水位，按不低于相应时段5～20 a一遇洪水水位设防。场地布置既要方便各标段的工程施工，又要不影响施工区域的供水、供电、通讯等公共设施的正常运行。

3 施工总布置分区规划

根据枢纽总布置格局，发电厂房等主要枢纽建筑物位于右岸，且工程进场公路位于右岸，右岸可用场地面积较大，故将主要的施工临时设施布置于右岸，便于主体工程施工。坝址左岸下游布置左岸滑坡群及徐龙冲沟泥石流监测网维护道路，起点位于坝址左岸下游徐龙村，经下游宗绒村，终至在建金沙江大桥桥头，该道路为施工便道，由地方道路改建形成，道路总长度约8.6 km。

根据场地条件、场内外交通、导流程序、枢纽布置，共规划4个施工区：左岸上游施工区、左岸下游施工区、右岸上游施工区和右岸下游施工区。施工临时设施总占地面积为140.8万m2，其中左岸占地面积为31.65万m2，右岸占地面积为104.15万m2，另有5万m2位于下游河道。

（1） 左岸上游施工区。

该施工区内主要布置有一个存弃渣场（左岸1号）和徐龙人工骨料场。

左岸上游1号存弃渣场：位于坝址左岸上游3 km处，存弃渣场顶高程2 225 m，占地面积13.8万m2，渣场容量140万m3。

徐龙人工骨料场开采区：位于坝址上游左岸，距坝址直线距离0.6 km，料场开采区面积10.80万m2。

（2） 左岸下游施工区。

该施工区内主要布置有左岸炸药库、徐龙冲沟施工平台、表土堆场。

左岸炸药库：位于徐龙冲沟右岸，在徐龙冲沟沟口上游0.7 km处，场地高程2 355～2 375 m，占地面积0.35万m2，供左岸施工所需炸药的存放。

徐龙冲沟施工平台：位于坝址下游1.2 km处的徐龙冲沟内，距徐龙冲沟沟口1.2 km，堆场容量50万m3，占地面积5.0万m2。通过先期对徐龙冲沟进行工程治理，将沟道的泥石流活动控制在工程可控范围内，确保泥石流活动不再威胁平台施工安全及使用安全。采用排导槽进行泥石流治理，排导槽起点位于渣场上游侧的徐龙冲沟内，终点在施工平台坡脚以下约45 m的沟道内，起点和终点底板顶高程分别为2 391 m和2 330 m，线路长约456 m，全线最大底坡为17.2%，最小底坡为6.8%。排导槽采用半梯形断面，由左侧边墙、右侧护坡和护底组成。

表土堆场布置于左岸下游4.4 km处（已建宗绒大桥左岸桥头处），堆场顶部高程2 170 m，占地面积1.7万m2。

（3） 右岸上游施工区。

该施工区内主要布置有弃渣场、机械停放场、截流备料场、1号施工营地和施工人员垃圾焚烧站。

右岸上游1号弃渣场：位于坝址上游5.7 km处，弃渣场顶部高程2 270 m，占地面积8.2万m2，弃渣场容量约120万m2。

右岸上游2号弃渣场：位于坝址上游4.3 km处，弃渣场顶部高程2 210～2 220 m，占地面积3.3万m2，弃渣场容量约20万m2。

截流备料场：位于坝址上游0.6 km处（上游3号索桥附近），规划顶高程2 180 m，占地面积1.2万m2，备料场容量约3万m2。

1号施工营地：位于坝址上游5.5 km处（羊拉公路旁），场地高程2 210～2220 m，占地面积1.2万m2，主要为施工人员驻地，内含施工所需的办公、机修等建筑设施。

汽车维修保养停放厂：位于坝址上游4.5 km处（羊拉公路旁），场地高程2210 m，占地面积1.2万m2，主要为施工机械停放场地。

垃圾热解站：位于格亚顶沟口（坝址上游3.8 km处），占地面积0.14万m2，场地高程2 244～2 250 m，分为主厂房、副厂房、管理用房和其它辅助区。

（4） 右岸下游施工区。

该施工区是施工附属企业及施工营地的主要布置区域。施工区内主要布置有低线砂石加工系统、低线混凝土拌和系统、高线混凝土拌和系统、洒茂顶砂石加工系统、施工水厂、高位水池、大坝综合加工及金结拼装厂、施工变电站、油库、加油站、电站综合加工厂、综合仓库、机械修配停放场、2号施工营地、3号施工营地、机电金结安装基地、永久机电设备仓库、右岸炸药库、茂顶河弃渣场。

低线砂石加工系统：承担工程前期导流洞、旁通洞、水垫塘、二道坝等部位混凝土所需混凝土粗、细骨料的生产任务，位于2号路靠江侧，在坝址下游 1.6 km处，高程2 165～2 170 m，占地面积约5万m2（后期作为永久机电设备仓库、2号施工营地的场地）。

右岸低混凝土系统：位于2号路靠江侧，在坝址下游1.5 km处，高程2 165～2 170 m，占地面积约1.4万m2，主要负责导流洞进出口及洞身衬砌混凝土，厂房混凝土的生产任务。

右岸高混凝土系统：位于坝址下游8号公路靠江侧，距坝址直线距离约1.5 km，位于洒茂顶砂石加工系统上游侧，高程2 275～2 295 m，占地面积2.0万m2，主要负责缆机供料平台所需混凝土的生产任务。

洒茂顶砂石加工系统：场地内含施工所需的办公、机修等建筑设施及净料堆场，位于坝址下游8号公路靠江侧，距坝址直线距离约1.7 km，紧邻高混凝土拌和系统，高程2 280～2 330 m，占地面积11.1万m2，主要负责低混凝土系统和高混凝土系统所需的混凝土骨料生产任务。

施工水厂：水厂规模为3.8万m2/d，位于坝址下游8号路靠山侧，距坝址直线距离约2.5 km，高程2 287 m，占地面积1.3万m2，主要负责整个施工区的生产及生活用水。

高位水池：位于坝址下游1.8 km处，场地高程2 370 m，占地面积约0.1万m2。

大坝综合加工及金结拼装厂：内含钢管加工、综合加工车间及场地，位于坝址下游3.0 km处，场地高程2 255～2 265 m，占地面积约1.2万m2，主要承担大坝的钢筋加工、木材加工和预制构件生产及金属结构加工拼装任务。

施工變电站：施工变电站规模为2×25MVA（总降压变电站），距坝址下游直线距离约2.4 km，高程2 290 m，占地面积0.3万m2，为节省用地，均采用紧凑型布置。

油库及加油站：位于坝址下游2号路靠山侧，距离坝址约2.5 km；场地高程2 180～2 185 m；油库占地面积为0.3万m2，加油站占地面积为0.2万m2，共0.5万m2。

电站综合加工厂：位于下游索桥两侧，紧邻2号公路，至坝址约1.0 km，场地高程2 170 m，占地面积共1.5万m2，主要承担电站厂房的钢筋加工、木材加工和预制构件生产及金属结构加工拼装任务。

综合仓库：位于下游索桥附近，距坝址约1.0 km，场地高程2 170 m，占地面积约1.5万m2，主要作为水电站施工期间施工物资仓储设施。

机械修配厂：位于综合仓库下游侧，距坝址约1.0 km，场地高程2 180 m，占地面积约1.2万m2，主要为施工机械修理保养场地。

2号施工营地：布置于坝址下游1.7 km处，场地高程2 175 m，占地面积1.5万m2，主要为施工人员驻地，内含施工所需的办公、机修等建筑设施。

3号施工营地：位于现场建设管理营地靠江侧，在坝址下游3.7 km处，场地高程2 151～2 165 m，占地面积3.2万m2，主要为施工人员驻地，内含施工所需的办公、机修等建筑设施。

现场建设管理营地（含鱼类增殖放流站）：位于2号道路旁，距坝址约4.0 km，场地高程2 180～2 200 m，总占地面积约11.3万m2，主要为建设期业主、设计、监理等管理人员的办公生活区。鱼类增殖放流站结合现场建设管理营地进行布置，便于施工期和运行期鱼类增殖放流站的运行管理和维护。

机电金结安装基地（含临时机电仓库）：内含施工所需的办公、机修、转轮拼装场、钢管拼装场等建筑设施，布置于坝址下游2号公路两侧，距离坝址直线距离约5.3 km，场地高程2 155 m，占地面积3.8万m2。

永久机电设备仓库：布置于坝址下游1.5 km，场地高程2 190～2 225 m，占地面积约1.5万m2，主要储存发电站所需的机电设备。

右岸炸药库：位于茂顶河左岸，距茂顶河河口上游约2.2 km，场地高程2 430 m，占地面积0.3万m2，供右岸施工炸药存放。

茂顶河弃渣场：是坝区最大的弃渣场，与茂顶河泥石流治理工程挡渣坝及排导槽结合布置，堆渣至高程2 380 m，其弃渣容量约1 670万m2，占地面积约33.31万m2。

3 旭龙水电站施工总布置评价

3.1 施工总布置评价要素及层次结构

进行综合评价前，需要建立施工总布置评价层次结构。将旭龙水电站施工总布置定为目标层U1，将占地合理性（U1）、施工交通合理性（U2）、施工工厂合理性（U3）三个维度定为准则层。根据隶属关系，准则Ui（i=1，2，3）下又有若干评价指标Uij（j表示Ui含有的指标数量），具体可以概括为：

4 综合评价模型

为了评价施工总布置方案的合理性，从占地合理性、施工交通合理性、施工工厂合理性等3个维度，选取了15个评价指标：占耕地、经济林地情况、荒地利用U11；渣场利用情况及土石方挖填平衡U12；施工场地安全度汛情况U13；环保、水保要求的符合性U14；料场合理性U15;

场内交通施工难易程度U21；道路经济性评价U22；对外交通便利性U23；场内交通功能的完备性U24;

混凝土系统布置与枢纽结合情况U31；施工供水功能完备性及便利性U32；施工用电布置便利性U33；综合加工及机械修配厂布置U34；砂石加工系统布置U35；金结加工厂合理性U36。

4.1 施工总布置指标层隶属度

本文将各指标评语等级分为4级，即Ⅴ={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ}，分别表示施工总布置“不合理”“合理”“较合理”“很合理”。对于每个评价指标，由于有一定的经验性和主观性，邀请多位专家对每个指标进行量化，然后取平均值，量化评分区间如表1所列。

将指标层指标Uij的评分值记为uij，则指标Uij对评语集V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ}的隶属度矩阵Rij可以表示为

Rij=［μⅠ（uij）μⅡ（uij）μⅢ（uij）μⅣ（uij）］（1）

式中：μk（uij）（k=Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ）表示指标Uij对评语等级k的隶属度。根据模糊数学理论，隶属函数数学表达式可以取岭型、三角形、正态分布型以及梯形。本文考虑各等级区间的特殊性，建立一种梯形隶属函数，其中左侧为降半梯形、右侧为升半梯形隶属度函数：

μⅠ（uij）=10＜uij≤0.575

-20uij+12.50.575＜uij≤0.625（2）

μⅡ（uij）=20uij-11.50.575＜uij≤0.625

10.625＜uij≤0.775

-20uij+16.50.775＜uij≤0.825（3）

μⅢ（uij）=20uij-15.50.775＜uij≤0.825

10.825＜uij≤0.875

-20uij+18.50.875＜uij≤0.925（4）

μⅣ（uij）=20uij-17.50.875＜uij≤0.925

10.925＜uij≤1（5）

根据上述分析，本文所建立的隶属度函数如图1所示。可以看到，本文所述隶属度函数在区间端点处（不含两侧端点）满足μk（uij）=0.5，符合隶属度函数的一般规定。

根据上述步骤，得到指标层隶属度如表2所列。

4.2 施工总布置各层权重

本文施工總布置模型包含两个层次，需要分别计算各个层次层内相对权重大小。本文采用层次分析法（简称AHP法）计算权重。对于n个指标（或准则）相对重要性比较时，首先需要建立比较判断矩阵B（n×n）：

B（n×n）=b11b12…b1nb21b22…b2nbn1bn2…bnn（6）

式中：bij（i=1，2，3，…n；j=1，2，3，…n）表示指标（或准则）i对指标（或准则）j的相对重要性，根据1-9标度法进行确定。AHP法包括“和法”和“积法”，本文采用和法计算权重向量，具体步骤为：

（1） 对两两相比较的矩阵B（n×n）中每一列向量进行归一化处理，得到：

W′ij=bijni=1bij（7）

（2） 将W′ij按行求和，得到：

W′i=ni=1W′ij（8）

（3） 将W′i归一化处理：

Wi=W′ini=1W′i（9）

w=（W1，W2，…，Wn）为所求权重向量。上述计算过程不能保证所得到的权重向量是正确的，还需要进行一致性检验。为此，需要计算比较判断矩阵最大特征值λmax。

（4） 计算λmax：

λmax=1nnj=1bijWiWj（10）

（5） 一致性检验。

首先计算一致性指标CI：

CI=λmax-nn-1（11）

查找相应的平均随机一致性指标RI。表3列出3～10阶的平均随机一致性指标。

最后进行一致性检验，计算一致性比例CR：

CR=CIRI（12）

若CR＜0.10，则认为判断矩阵的一致性检验通过，上述方法计算所得权重向量w是合理的，否则应对比较判断矩阵做修正，直至一致性检验通过。以“占地合理性准则U1”下包含的5个指标为例，其比较判断矩阵如表4所列。

根据前文所述步骤计算得到λmax=5.443，CI=0.111，CR=0.098 9＜0.1，故满足一致性要求，所计算的权重向量w是合理的。在具体实施时，本文采用研究团队研发的“大型引调水工程施工风险评估系统v1.0”软件平台（软件著作权登记号：2022SR1625833）计算权重并进行一致性检验，确保权重计算的可靠性，最终得到各层权重（分别命名为wi、w1i、w2i、w3i）如表5所列。

4.3 施工总布置合理性模糊综合评价

根据所计算的隶属度及相应权重，可以依次进行施工总布置一级、二级模糊综合评价。对于准则层，一级模糊综合评价依次对占地合理性准则U1、施工交通准则U2、施工工厂准则U3进行综合评价。

占地合理性準则U1模糊综合评价结果为

R1=wT1i·R11R12R13R14R15=［00.080.5790.413］（13）

根据模糊数学理论最大隶属度原则，占地合理性评价等级为Ⅲ级，评价结果为较合理。

类似地，施工交通准则U2模糊综合评价结果为

R2=wT2i·R21R22R23R24=［000.7350.265］（14）

根据最大隶属度原则，施工交通评价等级为Ⅲ级，评价结果为较合理。

类似地，施工工厂准则U3模糊综合评价结果为

R3=wT3i·R31R32R33R34R35R36=［00.0270.9010.072］（15）

根据最大隶属度原则，施工工厂评价等级为Ⅲ级，评价结果为较合理。

二级模糊综合评价针对施工总布置目标，评价结果为

R=wTi·R1R2R3=［00.010.6750.315］（16）

根据最大隶属度原则，旭龙水电站施工总布置方案评价等级为Ⅲ级，施工总布置较合理。

5 结 语

旭龙水电站施工总布置地质地形条件复杂，制约因素多。本文从从占地合理性、施工交通合理性、施工工厂合理性等3个维度，选取了15个评价指标，建立了多维度、多层次的旭龙水电站施工总布置二级综合评价模型。研究结果表明，旭龙水电站占地、施工交通、施工工厂评价结果为较合理，施工总布置方案综合评价结果为较合理。

参考文献：

［1］ 潘少华，杨学红，罗立哲.巴基斯坦卡洛特水电站施工总布置规划［J］.水利水电快报，2020，41（3）：1-5.

［2］ 杨波，徐文林，牛运华.西藏拉洛水利枢纽工程施工总布置规划［J］.水利水电快报，2022，43（11）：28-33.

（编辑：胡旭东）