第11章 土石方平衡调配规划
11.1 土石方平衡调配概述
11.1.1工程概况
溧阳抽水蓄能电站位于江苏省溧阳市，工程枢纽主要由上水库、输水发电系统和下水库等三大建筑物组成。上水库由1座主坝、2座副坝及与山体开挖形成的库周围成，主坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程295.00m，最大坝高161m，正常蓄水位291.00m，坝顶长964.42m。下水库库盆由全开挖形成，开挖库底板高程-2.00m，临近沙河水库侧布置一座均质粘土坝与其隔断。连接上、下水库的输水发电系统布置于地下。
本合同工程施工项目主要包括上水库主坝及下水库底盆工程。其中，上水库主坝填筑工程量约1582.0万m3(包括垫层及反滤料等)，下水库均质土坝填筑工程量约13.8万m3。
上水库主坝填筑的主要料源来自下水库库盆开挖料及其他建筑物开挖的部分可利用料，下水库库盆土石方开挖总量约为2149.1万m3，库盆地基岩性以晶屑凝灰岩为主，穿插分布有安山岩和花岗斑岩岩脉，一般强风化下限埋深3.0～12.0m，覆盖层及全风化岩体开挖方量为324.7万m3，约占总开挖量的15.1%，覆盖层开挖料中的表层耕植土可用于厂区绿化回填土，冲洪积层合格土料可用于下水库均质土坝填筑；下水库强风化岩体开挖总量约为393.4万m3，约占总开挖量的18.3%左右，强风化料可用于上水库库底回填及坝体下游堆石区填筑；弱风化及其以下岩石开挖总量约为1431.0万m3，约占总开挖量的66.6%，弱风化料用于坝体主堆石填筑、坝体垫层及反滤料加工等。上水库库岸及地下输水发电系统开挖的可利用料，主要用于坝体主堆石及过渡料填筑。 11.1.2调配依据及要求
一、土石方调配依据
本工程土石方调配的主要依据有：
1、招标商务文件给定的各建筑物开挖与填筑工程量；
2、招标技术文件规定的各填筑料质量要求； 3、招标文件提供的工程地质参考资料；
4、根据招标文件附图进行复核计算的各分区工程量。 二、土石方调配要求
1、土石方调配料源及流向要求
(1)C2标承包人为本标承包人提供强风化料约82万m3(自然方)作为上水库主坝下游堆石区上部料，其中直接上坝量不少于30万m3(自然方)，提供约27万m3(自然方)弱风化料及2.8万m3(自然方)洞挖料作为上水库主坝下游堆石区下部料，其中直接上坝量不少于10万m3(自然方)，需要中转的石料堆存于②转料场，由本标承包人负责回采，运输上坝。
(2)C3标承包人为本标承包人提供约12万m3(自然方)洞挖料作为过渡料(全部考虑中转)，需要中转的石料均堆存于①转料场，由本标承包人负责回采，运输上坝。
(3)本标承包人为C2标承包人提供5.3万m3(自然方)下水库弱风化料作为上水库副坝主堆石料，其中直接上坝量不少于3万m3(自然方)，提供不少于29.4万m3的垫层料、反滤料及级配砂。
2、土石方动态平衡调配要求
(1)工程填筑尽最大可能全部利用开挖料，不另新开辟料场； (2)开挖料直接上坝率尽可能高，上水库主坝堆石体的直接上坝率不低于85%，下水库均质土坝全部直接上坝。 11.1.3主要填筑料源的地质条件及物理力学成果
上、下水库的开挖及输水发电系统的洞挖料为上水库主坝和副坝的填筑料提供了料源，同时，下水库地表有大量土料，可作为下水库挡水坝的填筑料，根据招标文件提供的工程地质参考资料，主要天然建筑材料的产地情况见下表11.1-1。
天然建材产地概况表 表11.1-1
材料 料场 类别 名称 距上水库 岩土名称 主坝距离 (km) 岩屑石英上水库 砂岩、泥质粉砂岩及粉砂质泥岩 石 下水料 库 凝灰岩、安山斑岩、花岗斑岩 岩屑石英洞挖料 砂岩、泥质粉砂岩及粉砂质泥岩 土料 下水冲洪积土、库 残坡积土 3~4 10.0~50.0 0~0.5 3.0~10.0 11 169 1~3 -65.00~240 10.0~70.0 76.5 有用料按 76.5 总开挖料 50%考虑 3~4 -2.0~50.0 6.0~15.0 10.0~45.0 703.50 1436.14 有用层仅指上坝料 0~1.0 150~370 1.0~5.0 有用料包192.89 556.58 括库底回填料 分布 高程 (m) 无用层 厚 度 (m) 有用层 厚 度 (m) 无用层 有用层 体 积 体 积 备 注 (万m) (万m) 33 一、 下水库开挖料
下水库库区一带地形主要为残丘或阶地，残丘地面高程一般为40m～60m，阶地或宽缓冲沟地段，地面高程为18.00m～25.00m，地表主要为旱地；残丘地表残坡积土厚0～5m。
下水库基岩主要以晶屑凝灰岩为主，分布有安山斑岩及花岗斑岩岩脉，花岗斑岩及安山斑岩各约占14%左右。根据招标文件提供的资料显示，下水库岩性成果见下表11.1-2
下水库岩石物理力学试验成果汇总表 表11.1-2
序号 1 2 3 4 5 6 组数 4 6 1 1 2 4 颗粒 密度 3饱和 密度 3岩石名称 晶屑凝灰岩 (强风化) 晶屑凝灰岩 (弱风化) 安山斑岩 (强风化) 安山斑岩 (弱风化) 花岗斑岩 (强风化) 花岗斑岩 (弱风化) 干密度 (g/cm) 2.54 2.64 2.62 2.66 2.56 2.58 3饱和吸水率 (%) 2.07 0.51 1.64 0.65 1.41 0.95 孔隙率 (%) 5.14 1.37 4.03 1.85 3.40 2.28 饱和抗压强度 (MPa) 26.2 66.1 24.3 61.7 43.5 60.2 干燥抗压强度 (MPa) 65.5 94.9 70.4 94.9 95.2 94.4 软化系数 0.40 0.71 0.35 0.70 0.46 0.64 (g/cm) (g/cm) 2.68 2.68 2.73 2.71 2.66 2.64 2.59 2.66 2.66 2.68 2.60 2.60 下水库弱风化及其以下岩石开挖料满足主堆石坝填筑料的质量要求。主堆210m高程以上下游堆石体干燥区可少部分利用强风化料。
二、上水库开挖料
上水库主坝坝基开挖，库周防渗面板基础开挖及上水库进(出)口开挖总量约750万m3，其中主坝坝基范围内坝基开挖140.4万m3，其余库岸及库盆开挖由C2标承包人完成，上水库由于开挖深度较小，上水库强风化带深度为20m～40m，因此绝大部分开挖料属于强风化岩石。
上水库开挖料中基岩主要岩性有：岩屑石英砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及安山斑岩岩脉，岩石主要为强风化，安山斑岩岩脉多为全风化，不能作为填筑料使用。上水库岩性试验成果见下表11.1-3
上水库岩石物理力学试验成果表 表11.1-3
序号 1 2 3 组数 4 5 5 颗粒 密度 3饱和 干密度 饱 和 孔隙密度 3饱和抗(MPa) 12.8 18.4 46.6 干燥抗(MPa) 26.1 41.9 99.0 野外定名 粉砂质泥岩(强风化) 泥质粉砂岩(强风化) 岩屑石英砂岩(强风化) 3吸水率 率 (%) 压强度 压强度 软化系数 0.50 0.45 0.47 (g/cm) (g/cm) (g/cm) (%) 2.76 2.76 2.72 2.61 2.64 2.69 2.52 2.57 2.67 3.53 8.96 2.70 7.02 0.67 1.79 岩石强度及软化系数均较低。强风化岩屑石英砂岩属中硬岩石，而泥质粉砂岩和粉砂质泥岩均属软质岩石。
根据岩石物理力学试验及爆破碾压试验成果表明：强风化岩屑石英砂岩及强风化中、下部泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，其碾压后干密度等指标可达到主坝填筑料的要求，但渗透系数偏小且不均一，因此，上水库开挖料中的强风化岩屑石英砂岩、强风化中下部的泥质粉砂岩及粉砂质泥岩与岩屑石英砂岩的混合料作为主坝下游次堆石区上部干燥区的填筑料。
三、洞挖料
本工程地下洞室(包括施工支洞)开挖料约153万m3。地下洞室工程区岩石主要为岩屑石英砂岩夹少量泥质粉砂岩。地下洞室、尤其是地下厂房和主变洞等一般埋深大，开挖料以弱风化岩石为主，绝大部分可用作上水库主坝堆石料或过渡料。从围岩类别考虑，引水系统及厂址区地下洞室Ⅳ2类和Ⅴ类围岩所占比例小于35%。尾水隧洞及施工支洞Ⅳ2类和Ⅴ类围岩所占比例小于50%，考虑Ⅳ2类和Ⅴ类围岩剔除，其余可作为主坝填筑料及过渡料填筑。
四、土料
下水库挡水坝为均质土坝，坝体填筑工程量为13.77万m3，需要土料勘探储量约20万m3。下水库地表普遍分布的冲洪积土及残坡积土为本工程提供了丰富的土料料源。
根据招标地质参考资料表明：下水库地表各土料的粘粒含量在7％～