老挝南立1-2水电站面板堆石坝填筑料的开采施工

李锐，陈廷康

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川成都610072)

1 工程概述

南立1-2水电站位于老挝人民民主共和国中部、湄公河左岸一级支流南俄河的支流南立河上，坝址距老挝首都万象公路里程约132 km。工程是以发电为主的水电水利枢纽工程，采用集中布置方式，电站正常蓄水位高程305 m，相应库容9.03×108m3，死水位高程285 m，死库容3.62×108m3，校核洪水位高程305.53 m，总库容9.23×108m3，水库为多年调节，调节库容5.41×108m3;总装机容量2×50 MW，工程等别为一等大(1)型。枢纽挡水主坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程311 m，趾板建基面高程208 m，最大坝高103 m，最大坝底宽度288.7 m，坝顶轴线长336.3 m，坝顶宽8 m，填筑总量约146.89万m3，其设计填筑料分区情况见图1，技术要求及工程量见图2、表1。

图1 南立1-2水电站面板堆石坝填筑料分区图

图2 南立1-2水电站面板堆石坝填筑料级配曲线图

表1 坝体填筑料技术要求及工程量表

2 填筑料的料源情况

堆石坝填筑的开采料场布置在大坝左岸下游5 km处的帕登山灰岩料场，其料场分布面积为0.19 km2，以终采平台高程232 m为界，剥离层体积约242万m3，夹层体积约27万m3，总储量约882万m3。根据招标文件，初步规划主料场开采高程范围为400～232 m，可用石料储量为360万m3左右。经土石方平衡规划，本工程需在帕登山料场开挖借料约130万m3(自然方)，实际需开采石方总量约189.4万m3(含开挖不合格料及开挖运输损耗)，约至270 m高程即可满足施工需求。

该料场岩石分布主要以白云岩和灰质白云岩为主，其中白云岩主要用于混凝土骨料和垫层料的生产，灰质白云岩用于过渡料、主堆石料、次堆石料及下游堆石料。白云岩干抗压强度达到或超过88 MPa，单轴湿饱和抗压强度超过65 MPa;灰质白云岩干抗压强度达到或超过89 MPa，单轴湿饱和抗压强度超过72 MPa。对比坝体各种填筑料强度要求可知，两种岩石均满足坝体填筑料的设计强度要求，可作为坝体填筑料。

另外，坝址工程区开挖的合格辉绿岩有微风化岩石及弱风化岩石两种，微风化辉绿岩单轴湿饱和抗压强度一般均≥30 MPa，弱风化单轴湿饱和抗压强度一般均≥20 MPa，且满足“母岩单轴湿饱和抗压强度为≥30 MPa的≥70%，15～30 MPa的≤30%”的规定，可回采利用作为次堆石区填筑料。

3 过渡层料的开采方法

过渡层料的开采主要以深孔梯段爆破的方法直接进行石方开采。在爆破试验的基础上，采用宽孔距、小抵抗线及孔间微差挤压爆破等措施控制爆破质量。为保证挤压效果，对后排孔进行能量补偿，后排孔药量增加系数采用5%。具体施工步骤为:

(1)在灰岩料场选择一块场地，临空面高度约8 m，用ZX350挖掘机配合SD-22推土机平整钻爆工作面，并将平整钻爆工作面所积石渣推卸至8 m梯段临空面上，形成约1∶1的石渣坡面。

(2)严格按经现场试验并由工程师批准的爆破参数、利用山特维克DX-680型液压钻机造孔，孔斜75°，孔深8.8 m，孔径80 mm，孔距、排距为2.7 m×1.8 m，单位耗药量0.654 kg/m3。

(3)炸药采用硝铵油颗粒炸药，分三段装药，其间隔为0.5 m，孔内用导爆索连接，非电导爆管孔外分段进行梯形微差挤压爆破，孔间微差为25 ms，排间微差75 ms，即后排孔导爆管比前排孔高2段。为防止孔口产生大块，在孔口堵塞段装1.5 kg炸药，装药点距孔口1.2 m左右。起爆时，从外向里依次引爆，爆破后的石渣依次向外撞击外面的堆渣，从而达到挤压爆破的效果。

由筛分试验得知:爆破出来的石渣粒径大于300 mm的超径率小于15%，基本满足过渡层料的级配要求，可直接将爆破料装运上坝，在挖掘机摊铺过渡层料的时候，把少数超粒径石料剔除并用于主堆石料区填筑。

4 垫层料及特殊垫层料的制备方法

垫层料要求连续级配，最大粒径不超过80 mm，该工程利用过渡层料作为原料，人工砂石系统破碎生产。一般灰岩料经爆破、破碎后，粒径在20～40 mm之间的含量与设计垫层料级配要求比较约少25%～35%，需掺配25%～35%的粗砂方可满足垫层料的级配要求。常规做法有机械搅拌掺合法及摊铺掺合法。考虑到该工程垫层料需求量较大，最终采用摊铺掺合法，具体步骤如下:

(1)选取一块约5 000 m2的平整场地，把破碎系统生产的垫层料运输至该场地内，用推土机摊铺，摊铺厚度为1 m。

(2)用20 t级自行式振动碾在摊铺好的垫层料上静压1～2遍。

(3)在垫层料上面摊铺0.3 m厚的粗砂，再用20 t级自行式振动碾静压1～2遍。

(4)采用同样的方法依次摊铺垫层料和粗砂，当加高至4～5 m高度时，采用挖掘机将垫层料由底向上掏翻均匀，即可装运上坝填筑。

通过试验检测，利用该方法掺合的垫层料完全满足设计包络线的级配要求。填筑碾压成型后，再做压实、渗透试验，亦满足设计要求。

特殊垫层料的生产、制备方法与垫层料相同，并控制特殊垫层料的最大粒径≤40 mm。

5 主、次堆石料及下游堆石料的开采施工

主、次堆石料最大粒径为800 mm，设计要求为连续级配料，是堆石坝的主要填筑料，开采需求量大，一般采用大规模的开采方式，从上到下、分层施工，采用深孔梯段爆破法直接爆破、开挖。用1.8m3反挖和2.2m3正铲挖掘机装25 t自卸车，直接运料上坝至填筑区。

南立1-2水电站面板堆石坝主、次堆石料平均上坝强度为20万m3/月，高峰强度为30万m3/月，在料场布置了三个作业平台，循环开挖，每个作业平台的面积均超过2 000 m2，梯段开挖的高度为12 m，一次爆破方量约为2万m3。采用DX680液压钻机为主，辅以CL15、QZJ100潜孔钻造孔。

为降低大块率，造孔为梅花形布置，采用宽间距、小排距(4×2.8 m)的方法，采用2号岩石销铵炸药间隔装药，其间间隔0.6 m，孔内用2发同管位雷管连接，采用排间微差起爆，排间微差时间为75 ms。孔口堵塞段装1.5 kg炸药，装药点距孔口1.2 m左右。

爆破后的石料通过筛分试验，超径石的含量一般小于8%，在料场一般不需要放炮解小，在填筑摊铺时，配置一台液压破碎锤就地解小。

南立1-2水电站面板堆石坝在下游设计了下游堆石料，其主要功用为排水和固坡，最大粒径要求不超过1 200 mm，其开挖方法与主、次堆石料相同，因为粒径要求不同，故只需通过爆破试验调整钻孔的间、排距和装药方式即可。

6 上游盖重料的开采施工

混凝土面板上游设计有粘土铺盖及盖重料，盖重料选取的是大坝趾板开挖的强风化石渣。大坝趾板开挖时，将石渣运输、堆存在左岸上游渣场，待混凝土面板施工完毕，就近回采填筑。

7 结语

老挝南立1-2水电站面板堆石坝各种填筑料经过采用合理的开挖、生产方法，各项技术指标均能满足设计技术要求，坝体填筑时的干密度、孔隙率等试验参数亦能满足设计要求。另外，工程完建蓄水后，坝体最大沉降量为224.7 mm，是最大坝高的0.218%，最大水平位移为42.92 mm，最大渗漏量Q=5.3 L/s，在同类型面板堆石坝中，大坝的内部变形量和渗漏量均较小。综上所述，老挝南立1-2水电站面板堆石坝填筑料开采质量优良，完全满足设计要求，为今后堆石坝体填筑料开采、生产积累了一定的经验。