1.4 施工组织设计
1.4.1 基本资料
抽水蓄能电站施工组织设计需依据的基本资料应包括:
(1)国家和工程所在地区有关基本建设的法规和条例。
(2)有关主管部门及业主对工程建设的要求。
(3)工程区的水文、气象特征及地形、地质及水文地质等自然条件。
(4)交通运输条件及近期发展规划。
(5)天然建筑材料的来源和供应条件及勘探试验资料。
(6)水、电供应条件及当地市场供应情况。
(7)枢纽布置、建筑物结构和对施工的要求。
(8)其他有关资料。
1.4.2 施工导流设计
当上、下水库由开挖和围填形成时,其汇水面积较小,一般在1km2左右,其施工期间的来流主要是小流域雨洪。导流建筑物设计洪水标准的确定应与水文气象条件及汇水面积结合考虑,汇水面积在0.50km2以下的,且下游无防洪要求时,可考虑采用洪水重现期3~20年的24h洪量。当水库库容较大,下游有防洪要求时,其设计洪水标准宜采用洪水重现期3~20年的3~7天洪量。
当利用已建水库作上、下水库时,根据水库的调蓄作用及水库的运行调度情况,在水库运行条件允许的情况下,应尽可能降低导流设计洪水标准。十三陵抽水蓄能电站下水库利用十三陵水库,其进/出水口围堰施工中实际填筑高程比设计高程低1.5m,为保证汛期库水位不过围堰,通过水库管理部门采取措施调整库水位予以保证;宜兴抽水蓄能电站利用加高改建原会坞水库形成下水库,为施工创造条件,采用放空水库施工围堰及永久泄水管;宝泉抽水蓄能电站下水库进/出水口底板高程207m,宝泉原水库正常水位244m,采取降低库水位的施工方案,汛后将库水位降至进/出水口底板高程以下,利用枯水期施工;张河湾抽水蓄能电站下水库进/出水口围堰挡水标准采取汛限水位进行控制,利用原有水库大坝加高或改建作为抽水蓄能电站的上水库或下水库,加高或改建后大坝建筑物级别比原水库大坝的级别要高,按加高或改建后大坝建筑物级别根据《水电工程施工组织设计规范》DL/5397—2007的规定确定相应导流建筑物的级别。原张河湾水库库容为2300万m3,大坝的级别相当于3级(中途停建),大坝续建加高后为1级建筑物;海阳抽水蓄能电站下水库利用招虎山水库改建作为下水库,原招虎山水库库容为350万m3,大坝的级别相当于4级,改建后下水库大坝建筑物级别为2级。
宜兴、张河湾抽水蓄能电站上水库及西龙池抽水蓄能电站的上、下水库施工期间导流采用洪水重现期20年的24h洪量,蒲石河抽水蓄能电站上水库施工期间导流采用洪水重现期5年的3天洪量。国内部分抽水蓄能电站水库汇水面积见表1-14。
表1-14 国内部分抽水蓄能电站水库汇水面积
上、下水库进/出水口与水道系统及地下厂房相连通,在水道系统贯通后为确保地下厂房正常施工及机电设备安装,进/出水口的施工度汛应满足厂房施工要求,考虑到厂房施工的重要性,度汛标准要求较高。上、下水库进/出水口施工期度汛标准宜采用洪水重现期50~100年的洪峰流量;位于开挖围填形成的且汇水面积较小的封闭库盆内的进/出水口,其施工期度汛标准宜采用洪水重现期50~100年的24h洪量。为减少导流工程投资,宜尽早使进/出水口具备下闸条件,利用闸门挡水度汛。国内部分抽水蓄能电站进/出水口的施工度汛标准及度汛方式见表1-15。
表1-15 国内部分抽水蓄能电站进/出水口的施工度汛特性
续表
施工导流方式应根据地形、地质条件、水文特性、枢纽布置等要求综合比较选定;对围堰与泄水建筑物规模,应通过施工工期、度汛影响及建设投资的比较,选其最优组合方案。对开挖围填形成封闭的上、下水库库盆,其导流方式可结合永久建筑物,以减少导流工程量和投资,或采用机械抽排等方式。张河湾和宝泉抽水蓄能电站上水库利用库底排水廊道作为施工期泄流通道,导流方式为竖井结合排水廊道;西龙池抽水蓄能电站下水库施工期导流,前期采用机械抽排,后期利用库底放空洞导流。位于已建水库中的进/出水口可采用围堰挡水施工、或降低库水位枯水期施工、或预留岩塞水下爆破施工等方案。宝泉抽水蓄能电站下水库进/出水口采取降低库水位枯水期干地施工;响洪甸抽水蓄能电站下水库进/出水口采用水下岩塞爆破进行施工。
围堰布置应满足围护的建筑物基础开挖、施工机械及施工道路布置、基坑排水运行、堰体及防渗体与岸坡接头或与其他建筑物连接的要求,还应考虑基础地质条件,以减少围堰基础处理工程量。
1.4.3 主体工程施工设计
1.4.3.1 一般规定
抽水蓄能电站主体工程施工设计和研究的内容与常规水电站基本相似,但应重点研究库盆挖填平衡、库盆防渗处理、高压管道和地下洞室群施工、进/出水口施工等。施工方案应力求施工技术先进、可靠,施工工期合理、可行,施工干扰小,施工成本低,施工强度和施工资源需求较均衡,以及符合施工期环境保护要求,通过技术经济综合比较后选定最优施工方案。
应进行施工机械配套组合方案的研究,经过技术经济比较后确定施工机械的类型和数量。在进行施工机械配套组合设计时,应首先确定起主导控制作用的机械,其他与之配套的机械设备需要量应根据主导机械而定,其生产能力应略大于主导机械的生产能力。
施工道路布置应根据施工方案、施工强度、运输强度、车型、运输物件尺寸和地形条件等统一规划确定。
施工方案和施工机械设备的选择应充分考虑施工期间对工程区环境保护和水土保持的影响,避免工程区水土流失和环境的破坏。
1.4.3.2 利用已建水库或湖泊作上、下水库
当利用已建水库或湖泊作为抽水蓄能电站上、下水库的工程时,上、下水库进/出水口水下施工方案确定是最关键的问题。因此,应根据水工枢纽布置特点、水文气象条件、地形地质条件、水深和施工特性等因素对上、下水库进/出水口水下施工方案作出专门设计,并经技术经济综合比较后确定。
1.4.3.3 新建碾压式土石坝
新建碾压式土石坝作为抽水蓄能电站上、下水库时,应专门进行土石方平衡的研究;有条件的大型工程还应采用计算机模拟技术进行土石方平衡计算,以增加直接上坝率,减少二次倒运量。
1.4.3.4 大型混凝土坝
大型混凝土坝宜利用计算机模拟混凝土浇筑全过程,并进行多个施工方案比较,确定拌和、运输、起吊设备的数量及其生产率和利用率;预测各期浇筑部位、高程、浇筑强度、坝体上升高度和整个浇筑工期。
1.4.3.5 混凝土面板防渗
对于采用混凝土面板防渗的抽水蓄能电站上、下水库,混凝土面板垂直缝间距的选择应以有利于滑模操作、适应混凝土供料能力和便于组织全面作业,一般为12~16m;高度不大的面板堆石坝一般不设水平缝;高混凝土面板堆石坝的面板可设置水平缝分期施工。混凝土面板浇筑宜采用滑模自下而上分条跳仓进行。
滑模施工的库顶作业平台宽度应满足布置卷扬机及其平台装置、运输混凝土道路等施工需要,其宽度不宜小于8m。斜坡面板混凝土入仓宜选用溜槽输送,并根据面板宽度选择溜槽数量,溜槽出口距仓面距离不应大于2m。滑模每次滑升距离应不大于300mm,每次滑升间隔时间不应超过30min,面板浇筑滑升平均速度宜为1.5~2.5m/h。对脱模后的混凝土表面,必须及时修整和压面,并采取有效措施进行养护,宜连续养护至水库蓄水。
1.4.3.6 沥青混凝土面板防渗
对于采用沥青混凝土面板防渗的抽水蓄能电站上、下水库,应分析水文气象条件等因素对工程施工的影响程度,确定全年沥青混凝土有效施工天数,论证施工方案和施工工期的可行性和合理性。沥青混凝土面板施工宜采用一期铺筑,当坝坡长大于120m或度汛需要时,也可以分两期铺筑。
沥青混合料宜用汽车配保温吊罐或带保温车厢的汽车运输,在斜坡上的运输宜用专用的斜坡喂料车。沥青混凝土面板铺筑宜采用带振动熨平板的摊铺机施工,库底沥青混凝土面板采用自行式振动碾碾压,斜坡沥青混凝土面板宜采用可移式卷扬台车牵引斜坡摊铺机和振动碾施工,库顶作业平台宽度应满足布置可移式卷扬台车、运输沥青混凝土道路等施工需要,其宽度不宜小于8~10m。
1.4.3.7 局部防渗方案
对于采用局部防渗方案的抽水蓄能电站上、下水库,其工程措施主要有防渗帷幕、黏土铺盖、土工薄膜,或上述组合方案等。
采用灌浆帷幕防渗时,帷幕灌浆应按分序逐渐加密的原则进行,并通过现场灌浆试验确定帷幕灌浆的施工参数。
采用黏土铺盖防渗时,土料的开采加工能力应满足黏土填筑强度的要求;土料的铺土厚度、卸料方式和碾压遍数等施工参数应根据土料性质和压实设备的性能通过现场碾压试验确定。土料施工尽可能安排在少雨季节,若在雨季或多雨地区施工,应选用合适的土料和施工方法,并采取可靠的防雨措施。
采用土工薄膜防渗时,铺设施工前,应进行工艺试验,确定施工设备和机具、天气状况、环境温度、下垫层料的含水量、焊接温度、行进速度等参数。编制铺设施工作业操作规程和质量管理办法。应重视土工薄膜施工期间的保护和土工薄膜渗漏监测。
1.4.3.8 施工支洞布置
水道系统施工支洞布置应根据地形地质条件、主洞的布置、施工期限、施工方法和施工机械化程度等条件,通过技术经济比较后确定。施工支洞的布置宜尽量从同一方向进入,施工支洞封堵时可以退出,确保一条水道系统完工并不受另一条水道系统施工的影响。琅琊山、张河湾、宜兴抽水蓄能电站水道系统的施工支洞布置均从水道系统的同一侧进入。
抽水蓄能电站高压斜井(或竖井)高差大、地质条件复杂时,宜结合围岩开挖、钢管安装等要求,对是否设置中部施工支洞加以论证。施工支洞断面型式及尺寸选定应满足支护型式、运输方式、运输强度和物件(包括重大件、钢管和钢岔管等)通行的要求,并有空间设置管线、排水沟和人行道等。
1.4.3.9 钻爆法与掘进机法
钻爆法与掘进机法(TBM)是目前隧洞开挖中两种行之有效的施工方法,两者各有所长,因此,评价一个工程适宜采用哪一种开挖方法,应通过综合技术经济比较后才能确定。
采用钻爆法开挖水道系统平洞时,施工方案主要根据围岩类别及岩石抗压强度、断面尺寸、施工进度、施工机械化程度和施工技术水平等因素选定的;采用钻爆法开挖隧洞时,条件许可应优先选用全断面法开挖,圆形隧洞选用分部法开挖时,应尽量避免扩挖底角,目的是为了避免增加施工附加量,降低施工成本。我国云南鲁布革水电站圆形隧洞施工采用洞底垫渣作为出渣道路,避免了扩挖底角。
对于采用竖井式或斜井式布置的高压管道,应尽量创造从井底出渣的条件;断面尺寸较大且井底有通道时,宜选用导井法开挖;导井开挖应通过比较一次钻孔分段爆破法、爬罐法、吊罐法、反井钻机法、正井法、掘进机法及上述几种方法组合等施工方案,并经技术经济比较后择优选定。
将TBM应用于50°左右的陡倾角斜井的开挖是日本抽水蓄能电站建设的一大特点。首先在下乡抽水蓄能电站倾角37°、长度485m的上斜井段成功地使用TBM由下往上开挖直径3.3m的导洞,然后由上往下用TBM扩挖成5.8m的断面;盐原抽水蓄能电站倾角52.5°、长度438m、直径2.3m的导洞采用TBM开挖;葛野川抽水蓄能电站倾角52.5°、长度745m、直径7m的斜井,采用TBM由下往上开挖直径2.7m的导洞,然后由上往下用TBM扩挖成7m的断面;神流川抽水蓄能电站倾角48°、长度935m、直径6.6m的斜井,采用TBM由下往上全断面开挖;小丸川抽水蓄能电站长约900m的上斜井,2.7m的导洞和6.1m斜井扩挖都采用TBM施工。
采用TBM施工长大斜井可以使工人的作业安全和作业环境大大改善,可以取消中部施工支洞,施工进度比常规钻爆法要快。采用普通钻爆法施工斜井,导洞加扩挖综合平均月进尺30m左右;采用TBM开挖导洞,然后用TBM扩挖斜井,综合平均月进尺达50多m;采用TBM全断面开挖斜井平均月进尺达70m多,最大月进尺达115.5m。葛野川抽水蓄能电站采用TBM开挖导洞平均月进尺115m,最大月进尺166m,采用TBM扩挖斜井平均月进尺97m,最大月进尺173m。
TBM施工斜井在安排施工进度时应考虑设备组装、准备及解体撤出作业的影响。TBM设备组装和准备需3~4个月,其解体撤出也需1~2个月,隧洞开始一段不能用TBM而需采用常规钻爆法施工,此段长度一般为50m~60m。
1.4.3.10 钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土衬砌高压管道
采用钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土衬砌高压管道的衬砌分段,应根据围岩特征、结构型式和浇筑方式等因素经论证确定,建筑物结构外形变化处宜作为衬砌分段界线。对竖井或斜井应采用滑模进行混凝土衬砌。
广州抽水蓄能电站和天荒坪抽水蓄能电站的斜井采用钢筋混凝土衬砌,其混凝土衬砌采用特制的斜井滑模施工,广州抽水蓄能电站一期工程斜井滑模平均月滑升102.9m,最高月滑升149m;天荒坪抽水蓄能电站斜井滑模最高月滑升达231m。
1.4.3.11 高强度钢板衬砌高压管道
采用高强度钢板衬砌高压管道时,应对高强度钢板厂家提供的技术指标和工艺要求作深入研究,通过加工及焊接工艺试验、评定,制定实施规定,采取严格的质量保证和控制措施。
通过采用先进行围岩固结灌浆、后进行钢管安装和回填混凝土的施工程序,采用预埋专用灌浆管进行钢衬回填灌浆的施工工艺,采用微膨胀混凝土回填钢管外部空间的施工方法,或其他适用的灌浆方式以避免在钢衬上开孔进行灌浆。
广州抽水蓄能电站一期工程上游高压钢衬支管按常规设置了许多灌浆孔,以满足围岩固结灌浆、混凝土衬砌回填灌浆和钢衬接触灌浆的需要。灌浆孔处设置孔口补强板和封孔孔塞,由于灌浆孔封孔焊补检查和控制工艺存在不足,导致一些灌浆孔封孔焊接存在砂眼、气孔等缺陷。充水运行后,在高压水作用下出现焊缝被击穿,扩大渗水现象,高压水外渗,渗漏排水量呈阶梯状缓慢增加,初期渗漏量小于10m3/h,后期增至40m3/h,鉴于此种情况,利用核电站停机换核料检修时段,将上游水道放空检修,经处理后再次充水。
在高强钢板内衬灌浆开孔应特别小心,应尽量不开或少开孔,对少量必须开孔的要认真研究封孔焊接工艺和采取严格的质量保证和控制措施。
1.4.3.12 施工支洞封堵
水道系统施工支洞封堵,其混凝土堵头宜采取前段实体段接廊道段,廊道段设置应考虑方便灌浆处理施工;堵头混凝土宜采用微膨胀混凝土,以保证施工支洞堵头封堵质量。
抽水蓄能电站一般水头较大,特别对混凝土衬砌的压力管道,若施工支洞堵头未做好,将会引起漏水,影响电站运行。天荒坪抽水蓄能电站由于一个中支洞堵头漏水比较严重,于2002年11月29日~12月30日放空引水隧洞,对中支洞堵头进行灌浆处理。由于堵头实体混凝土凝固收缩,造成堵头混凝土与岩体之间形成缝隙,利用廊道重复灌浆可以较好地封闭缝隙,以解决堵头漏水问题。广州抽水蓄能电站施工支洞堵头采用实体段接廊道段的设计方案,封堵效果较好。
1.4.3.13 厂房系统施工
地下厂房系统工程的施工设计应全面规划、统筹安排地下洞室群施工程序,编制网络进度,确定关键线路上的施工项目和各项作业衔接关系,并尽快形成自然通风条件。
地下厂房系统工程施工应优先研究利用永久洞室或地质探洞作为施工通道的可能性;施工通道布置应充分考虑地下厂房系统布置特点、施工方法、施工设备、工期要求和地形地质等因素,经技术经济比较后选定。
地下厂房施工分层数目及高度应根据地质条件、施工通道的位置和施工机械性能等因素确定,有条件的大型工程还应采用计算机系统对地下厂房施工分层和支护进行有限元动态模拟分析后确定。
地下厂房顶拱开挖应根据地下厂房围岩条件和断面大小等因素,选定采用全断面推进或先导洞后扩挖的开挖方法;若围岩稳定性差,则采用两侧边导洞领先,扩挖时采用挖一段衬一段的开挖方法,扩挖的长度由围岩稳定情况确定。
采用岩壁吊车梁时,应采用预留保护层的开挖方法。
地下厂房等大型地下洞室开挖,有条件可引入信息化设计施工管理系统,随着开挖过程,实时进行连续监测,根据监测信息对设计作出修正并指导施工,在满足围岩稳定的安全前提下使支护更加合理化。地下厂房开挖信息化设计施工管理系统就是随着开挖过程,实时进行连续监测,然后将信息(包括监测、施工和地质等信息)通过光纤维传输到计算机系统,将信息储存并加以处理,自动生成各种图表。再将监测成果与预先规定的管理标准进行比较,如满足要求则继续进行下一步开挖;如不满足要求,则将监测信息进行反分析和预测分析,根据分析结果调整支护设计,必要时调整管理标准。调整支护后再继续进行下一步开挖。其工作流程为:地下厂房开挖→监测→信息传输→信息处理→评价→分析→地下厂房开挖。20世纪80年代末,日本在盐原、大河内和奥美浓抽水蓄能电站地下厂房开挖施工中引入信息化设计施工管理系统,后来在葛野川和神流川抽水蓄能电站地下厂房开挖施工中继续使用并发展了这一系统。神流川抽水蓄能电站地下厂房采用信息化设计施工管理系统后,预应力锚索从4700根减少到3700根,节省了工程投资。
1.4.4 施工交通运输设计
1.4.4.1 一般规定
施工交通运输按使用性质划分为对外永久交通线路和场内临时交通线路,是根据我国水电水利工程建设的多年实践经验拟定的。对外交通线路,一般指由上水库、下水库、电站厂房区及其他建筑物、枢纽管理区等地之间,以及与外界联系的交通线路。场内交通线路,一般指因施工需要而修建的交通线路,工程建成即完成使命,如入库(基坑)道路、施工支洞、采料、出渣等交通线路,以及各施工工厂、生活区之间的交通。
对外交通一般运距较长,运输量和运输强度相对比较稳定,运输工具比较单一,而且在工程竣工后大多还要作为电站的永久对外交通。施工期一般自成系统,但对上、下水库连接公路往往视为对外交通的一部分。对外交通运输方案选择的正确与否直接影响工程的进度和造价,因此必须慎重对待。在进行方案比较时,必须进行综合分析,技术上应满足施工进度对运输的要求,运行必须方便灵活。方案本身经济合理,工期短,便于与场内交通衔接。
合理地组织超限运输是场内外交通运输设计必须要考虑的重要因素之一,其中也包括转运站的设置。
配合施工总布置做好场内交通规划设计,是要求在方案比较时,方案要服从总体规划。
施工道路必须保持良好的技术状况,才能经济地完成其施工运输任务,这一点以往多被人们忽视,结果路况很差,造成车辆过快损坏,加速了配品、配件、轮胎和油料消耗,影响行车安全。为此,施工交通道路应设置必要的安全、交通标志及环境与道路维护、保养设施,以保证交通道路保持良好技术状态。
1.4.4.2 对外交通运输方案
我国水电水利工程在近20余年的工程实践中,施工交通运输方式上已由公路运输取代铁路运输。这是由于公路运输方便、灵活、可靠,适应性强,可以单独解决施工高峰运输强度及重大件运输任务,而且具有基建工程量少、工期短等多方面优点,因此,一般应优先考虑采用公路作为抽水蓄能电站施工对外交通运输方式。在有水路运输条件的地区也应尽量利用,但河道通航往往受季节性影响,一般仅仅作为交通辅助通道。铁路基建工程量大,占地较多,施工期长,且一般不能单独承担施工交通任务,初期还需公路配合,因此一般不宜采用。但是当路网距工地较近,施工场地又较为宽阔,经过技术经济比较论证确实有突出的可行性,也可采用。
工程所在地区可资利用的交通运输条件是选择交通运输方案的基本因素。任何方案都脱离不了现有交通运输条件,进行方案比选时,是必须充分掌握并着重研究的内容之一。与国家(地方)交通干线的连接条件必须充分研究分析,连接点选择是否能满足施工交通运输的要求,并按申报程序征得有关主管部门同意。
线路运输能力应满足施工期间承运物资、材料、设备的需求,减少中转环节,及时快捷、安全可靠。随着物资供应方式的多样化,结合工程附近火车站的实际情况,可以不设专用转运站,与火车站签订物资装卸及临时储存协议。
1.4.4.3 场内交通道路规划
场内交通运输道路及各种设施布置,应满足施工总布置统筹规划需要,并妥善解决好上、下水库之间及与对外交通的衔接方式;等级标准和路面结构型式应与主要运输车型及行车密度相适应;除应满足施工进度需要外,同时应考虑永久与临时、前期与后期相结合的可行性。
场内交通干线的最大纵坡、最小转弯半径和视距等参数的设计,应根据道路运输特点,在现行规范内合理选用。对场内临时线路在满足施工和安全的前提下,经充分论证容许适当降低标准。这主要是由于抽水蓄能电站地形高差大,展线困难,道路起始点及布线受多种因素制约,往往难以满足现行规范的技术要求。尤其是场内入库(下基坑)道路的纵坡,以往施工中曾用过12%甚至14%的坡度。因此,施工临时线路重点在于满足施工要求和安全运行,允许有一定的灵活性。
对采用全库防渗方案的封闭式库盆的入库交通方式,应通过对下列几种方案进行技术经济比较后合理选用:在坝坡或开挖岩坡上用石渣填筑一条入库道路,库底施工完毕后拆除;在岩坡上开挖一条入库斜坡道,库底施工完毕后用低标号混凝土回填;采用卷扬斜坡道作为进入库底的运输通道;采用施工支洞进入库底,库底施工完毕后予以封堵;利用扩挖库盆的排水洞进入库盆底部,库底施工完毕后予以封堵。
全库防渗方案的封闭式库盆的入库交通方式:十三陵抽水蓄能电站上水库在1∶1.5的岩坡上开挖一条4.5m宽的10%坡度的入库斜坡道,库底钢筋混凝土面板施工完毕后,用低标号混凝土将斜坡道回填;天荒坪抽水蓄能电站上水库采用石渣填筑一条入库道路,库底沥青面板施工完毕后,拆除入库道路,天荒坪抽水蓄能电站上水库在进/出水口部位设置了一条永久卷扬斜坡道,供库底清理及检修用;西龙池抽水蓄能电站下水库采用施工支洞进入库底,待库底沥青混凝土面板施工完毕后,对施工支洞予以封堵;张河湾和西龙池抽水蓄能电站上水库采用石渣填筑一条入库道路。
1.4.5 施工工厂设施设计
1.4.5.1 一般规定
根据工程施工需要设置砂石料加工、混凝土生产、预冷、预热、供水、供电、压缩空气、通信、机械修配系统和加工厂等。施工工厂的规划布置原则如下:
(1)施工工厂设施规模的确定,应在充分利用当地工矿企业进行生产和技术协作的可能性和合理性的基础上,合理确定施工工厂的数量和规模。
(2)厂址应尽量靠近服务对象和用户中心,设于交通运输和水电供应方便处,力求避免物料逆向运输。
(3)协作关系密切或专业性质相近的施工工厂设施宜集中布置,但间隔距离要满足防火和安全规定。
(4)生产区应与生活区分开布置,并满足卫生、环保要求。
(5)积极、慎重地推广新技术、新设备、新工艺、新材料;提高机械化、自动化水平。
1.4.5.2 砂石加工系统和混凝土生产系统
宜优先研究论证工程开挖的石渣作为砂石料料源的可行性和合理性,以降低工程造价。将采购商品砂石料作为比选料源的方案之一,并对外购砂石料同人工(或天然)砂石料作经济分析比较。
根据抽水蓄能电站枢纽布置特点,研究论证集中或分散设置砂石料加工厂和混凝土生产系统的布置方案。因抽水蓄能电站混凝土总量不大,推荐集中布置型式,尤其是料场、砂石加工系统、拌和楼集中布置,占地少、污水处理集中、成品料仓仓容大、温控及智能识别系统一次性投入相对较省、运行人员少,有利于保证混凝土质量控制。
1.4.5.3 沥青混凝土拌和系统
沥青的总储量应满足沥青混凝土高峰铺筑强度的3个月用量,沥青应存放在阴凉、干燥、通风良好的地方,并有足够的通道供运输和消防急用。沥青应按不同产地、品种、牌号和批号分别存储,防止混杂。沥青混凝土拌和厂(站)布置应注意:沥青混凝土拌和系统应尽量远离生活区布置;拌和系统应尽量靠近铺筑现场,根据地形合理布置,使各工序紧密衔接,互相协调,以减少沥青混凝土的热量损失;尽可能布置在施工区和生活区的下风处;沥青应与其他易燃品分开储存,备足消防器材,场内留有足够的消防、运输通道;系统内进出方便,不受洪水威胁,通风排水条件良好。
制备沥青混凝土宜采用连续烘干、间歇计量和拌和的综合工艺流程,拌和厂的生产能力应满足高峰铺筑强度的要求。沥青混凝土拌和设备的生产能力应按铭牌生产能力的65%~70%确定。沥青混凝土拌和厂,宜分散设置几个独立的储油池(罐),每个储油池(罐)的容积以满足1~2天的用量为宜,储油池(罐)内必须配备加热设施。
1.4.5.4 压缩空气、供水、供电、通信系统、机械修配系统、加工厂
供水系统高峰时段日平均用水量应根据工程施工进度计划和用户用水定额推算,系统内各供水单元高峰时段日平均设计供水量应按供水系统类型,通过水量平衡计算后确定。上水库供水规模确定还应考虑上水库初期蓄水的需要。尽量考虑循环用水和施工废水处理后回收利用的可行性。西龙池抽水蓄能电站上水库施工供水系统的供水规模以上水库初期蓄水所需供水能力确定。
抽水蓄能电站一般供水高差大,宜采用多级泵站加压供水方式,应结合考虑运行期上水库及厂房区的生产、生活和消防等用水要求,尽量使施工供水与永久供水设施相结合。十三陵抽水蓄能电站上水库施工供水系统采用6级泵站加压供水,后期将此系统改建成永久供水系统;泰安和琅琊山抽水蓄能电站上水库施工供水系统采用2级泵站加压供水,泰安抽水蓄能电站施工供水系统二级泵站最大扬程达270m;张河湾和宜兴抽水蓄能电站上水库施工供水系统采用5级泵站加压供水;西龙池抽水蓄能电站上水库施工供水系统采用6级泵站加压供水(其中有2级属于高压供水)。国内部分抽水蓄能电站上水库施工供水系统技术指标见表1-16。
表1-16 国内部分抽水蓄能电站上水库施工供水系统技术指标
供水系统的调节水池容量:生活用水容量为高峰日4~8h平均需水量;生产用水为高峰日2.5~5h平均需水量。对于多级泵站的纯中转水池,其容量可为泵站0.5~1h的供水量。张河湾抽水蓄能电站上水库施工供水系统的中转水池容积为300m3,相当于上水库加压泵站1h供水量;西龙池上水库施工供水系统的中转水池容积为200m3,相当于上水库加压泵站0.6h供水量。
1.4.6 施工总布置设计
施工总布置应适应工程施工采用招投标体制的要求,并尽量考虑分标规划的要求;同时应紧凑合理,尽量利用荒地、滩地和坡地,不占或少占耕地。宜采取上水库施工区、地下系统施工区和下水库施工区三个相对集中区及其他分散布置相结合的布置方案,并应与上、下水库的交通及场内主要公路布置相结合。对于处于同一地理位置分二期开发的工程,施工总布置规划应充分考虑一、二期工程在施工总布置上的衔接关系,在尽量利用一期工程施工布置的基础上,根据二期工程施工需要作适当调整。
当采用土石坝时,尽量利用堆石坝坝后和上、下水库死库容作为弃渣场地,渣场应尽可能集中设置并靠近主要开挖区,并应做好渣场的防护和排水措施。河北丰宁抽水蓄能电站上水库死库容为897万m3,在进行施工总布置规划时,尽可能利用上水库死库容作为弃渣场;日本神流川抽水蓄能电站部分弃渣就填在上水库坝的上下游坝脚,下游坝脚弃渣堆高30多m,上游坝踵弃渣堆高50多m,仅比进/出水口底板高程低2.5m;十三陵抽水蓄能电站上水库渣场就布置在坝后。位于岩溶地区且采用局部防渗方案的水库,其库区死库容不宜布置弃渣场。琅琊山抽水蓄能电站上水库死库容为506万m3,可行性设计阶段在库区死库容内设置一个渣场,招标设计阶段将库内渣场调整到坝后。
做好土石方挖填平衡,充分合理地利用开挖料,统筹规划堆、弃渣场地,根据开挖料和开采料的品质,安排采、供、弃规划,根据材料不同的性质安排在不同的利用部位;考虑开挖料储存、回采运输条件,协调挖填进度、创造直接上坝或回填条件。
根据库盆、坝基、地下洞室等设计开挖工程量及道路修筑和场地平整开挖工程量、地质资料和不可用料分选标准,确定并计算可用料和不可用料数量;根据坝体、围堰、场地平整等各种填筑所需填筑方量及加工人工砂石骨料所需石料方量;根据施工进度计划和开挖料存储规划,确定可用料的直接利用率和二次倒运率;根据折方系数、损耗系数计算开挖料的使用数量、弃渣数量及由料场开采的数量。
应进行土石方调度规划的优化设计,使土石方运输总量最小,以降低工程造价。
施工总布置规划应考虑水土保持和环保要求,废水和污水处理系统应根据枢纽布置和施工布置采取分散或集中布置方案。十三陵抽水蓄能电站在交通洞洞口附近设一座施工废水处理厂,将地下系统施工废水处理达标后排放到指定地方;琅琊山抽水蓄能电站在下水库进/出水口右侧设一座施工废水处理厂,处理地下系统施工废水,在生活区附近设一座生活污水处理厂,各施工单位的生活污水统一排至生活污水处理厂进行集中处理,施工废水和生活污水处理达标后,用泵站排到城西水库的下游;张河湾抽水蓄能电站在下水库进/出水口下游设一座施工废水处理厂,将地下系统施工废水处理达标后,经二级加压泵站加压排至水库下游;宜兴抽水蓄能电站在上水库主坝下游设上水库废水处理系统,处理上水库施工废水,在工程两个主要渣场(上水库区大汉界弃渣场和下水库区西梅园弃渣场)下游分别设置废水处理系统,处理从弃渣中渗出的废水,在厂顶施工支洞洞口和进厂交通洞洞口分别设置废水处理系统,处理地下系统施工废水,在生活区设置污水处理系统,集中处理生活污水,共设置五座废水处理系统和一座污水处理系统。