1 前言

瀑布沟水电站大坝为砾石土心墙堆石坝，大坝由心墙防渗料区、上下游反滤料区、上下游过渡料区、上下游堆石料区和上下游护坡块石料区等组成。大坝填筑总量达2424.25万m³，各建筑物的地基开挖量也相当大。在满足关键施工进度和建筑物开挖工期的条件下，结合大坝填筑工期要求，尽量提高建筑物利用料直接上坝率，减少中转上坝和开挖利用料的损失，提高建筑物和石料场开挖利用率，加快施工进度，降低工程成本，实现各种物料优化调配，成为重要的课题。

2 枢纽建筑物开挖料优化调配

大坝各种填筑料要求不一，各料源的开采时段与填筑应尽可能地与开挖同步，以减少开挖料的中转和废弃，并实现高料高用，低料低用，减少运距，合理调配。这是加快工程施工进度、降低成本的重要措施。做好优化调配要确保以下原则：

（1）各种料源满足坝体填筑各料区坝料的技术指标要求；

（2）建筑物开挖工期安排与大坝填筑进度和对料源开挖要求相适应，以最大限度地利用建筑物开挖料直接上坝填筑，降低中转上坝填筑量；

（3）在对建筑物开挖料规划利用的前提下，尽早确定土石料场开采规模，满足大坝填筑施工强度；

（4）土石料场开挖施工中，依据坝体各料区技术指标不同，有选择地进行爆破和挖装，减少利用料的损失。

2.1 大坝填筑料要求

坝体填筑料分为砾石土心墙防渗料、高塑性粘土料、反滤料、过渡料、堆石料、坝坡护坡块石料、压重料等(见下图)，以下为大坝填筑料主要技术要求。

2.1.1 砾石土心墙防渗料

填筑土料中水溶岩含量小于3%，有机质含量小于2%；在黑马料场Ⅰ区土料最大粒径不大于80mm，在0区土料最大粒径不大于60mm；心墙防渗土料的渗透系数小于1×10-5cm/s，抗渗透变形的临界坡降大于2.5，其渗透破坏型式为流土；塑性指数大于8，小于20；压实度达到98%（修正普式击实仪），细料含水率高于最优含水率的1%~2%。

2.1.2 高塑性粘土料

高塑性粘土料中水溶岩含量小于3%，有机质含量小于2%；最大粒径小于于2mm，颗粒级配满足设计级配曲线网络图；渗透系数小于1×10^-6cm/s，抗渗透变形的临界坡降大于8；塑性指数大于20；压实度达到98%（普式击实仪）；含水率高于最优含水率的1%~4%。

2.1.3 反滤料

反滤料采用人工砂石加工系统加工。石料呈粒状颗粒，饱和抗压强度大于50Mpa；B1、B3最大粒径不大于10mm，小于0.075mm的颗粒含量小于2%； B2、B4最大粒径不大于100mm，小于1.8mm的颗粒含量小于2%。B5最大粒径不大于200mm，小于2.5mm的颗粒含量小于2%；B1、B3区渗透系数大于5×10^-3cm/s，B2、B4、B5区渗透系数大于8×10^-3cm/s，压实后的相对密度大于0.8。

2.1.4 过渡料

过渡料采用石料场开采料，饱和抗压强度大于50Mpa；最大粒径不大于300mm，最小粒径大于0.1mm，小于5mm的颗粒含量不大于15%。压实后的孔隙率小于23%。

2.1.5 堆石料

堆石料采用弱风化~微风化或新鲜的花岗岩开采的石料。用于D1、D2区堆石料的饱和抗压强度大于60MPa，软化系数大于0.8，用于D3区堆石料的饱和抗压强度大于50Mpa；堆石料的最大与最小边长比不超过4，最大粒径不大于800mm，小于5mm的颗粒含量不大于15%。压实后的孔隙率小于23%。

2.1.6 上下游护坡块石料

上游死水位（790m高程）及下游806m高程以上坝坡采用干砌块石，其它部位坝坡采用大块石护坡；干砌块石采用微风化或新鲜的硬质块石，饱和抗压强度大于60MPa，粒径为400~600mm，块石重量大于30kg；大块石护坡石料的饱和抗压强度大于60MPa，其粒径为400~800mm。

2.1.7 压重石碴料

最大粒径不大于1200mm，小于5mm的颗粒含量不大于25%，小于0.075mm的颗粒含量不大于5%。

2.2 土石料利用料折算系数

根据瀑布沟水电站工程地质特性，建筑物开挖及料场开挖施工方法，结合以往堆石坝施工经验，确定瀑布沟大坝工程各种填筑料的利用折算系数如下。

表1 　　　　　　　　　　　　　　　　 土料综合折算系数表

2.3 建筑物开挖工期、岩性构成及可利用性分析

由于瀑布沟水电站工程土石方开挖量大，不同岩性的石料可以满足大坝各回填区对岩性的要求，为降低工程造价，大坝石方填筑优先考虑利用建筑物开挖料直接上坝或转存上坝。

开挖石料用于大坝下游D1、D2区填筑，但石方明挖直接上坝料不能用于D2区694.00m高程以下的堆石料填筑，碴场回采料不能用于D2区的填筑。

根据地质资料能用于大坝填筑的有溢洪道、右岸放空洞、地下厂房系统等开挖石方共计398.68万m³（自然方）,根据各建筑物开挖施工时段和大坝填筑施工时段，对各单项工程石方开挖可利用量统计和供料平衡分析。

2.3.1　右岸放空洞工程石方开挖料利用

右岸放空洞石方明挖总量为40.89万m³（自然方），石方洞挖总量为15.63万m³（自然方）。

石方明挖计划施工时段2005年7月1日～2006年1月30日，在大坝填筑之前，即40.89万m³（自然方）明挖料全部运往上游右岸落哈碴场堆存，回采上坝，按折算系数换算成坝上压实方量为31.85万m³（压实方），按上坝料30.00万m³（压实方）调配。

石方洞挖计划施工时段2005年12月1日～2007年4月30日，即在大坝填筑施工期间，根据大坝填筑施工进度和填筑部位，15.63万m³（自然方）洞挖料石料全部直接上坝，按折算系数换算成坝上压实方量为16.31万m³（压实方），按上坝料量13.00万m³（压实方）调配。

2.3.2　溢洪道石方开挖料利用

溢洪道石方明挖总量92.25万m³（自然方）,石方明挖计划施工时段为2006年4月1日～2007年9月30日，在2006年4月1日大坝已填筑至694m高程以上，根据地质资料要求，溢洪道石方明挖料可直接上坝，用于坝体下游D2区694m高程以上部位的填筑，按折算系数换算成坝上压实方量为110万m³（压实方），可按上坝料100.00万m³（压实方）调配。

2.3.3　地下厂房系统石方开挖料利用

地下厂房系统石方明挖总量136.92万m³（自然方），石方洞挖总量112.99万m³（自然方）。

石方明挖计划施工时段为2004年6月1日～2005年7月31日，在大坝填筑施工之前，136.92万m³（自然方）石方明挖料全部转存于上游左岸三谷庄碴场，按折算系数换算成坝上压实方量为106.66m³（压实方），可按上坝料95.00万m³（压实方）调配。

石方洞挖计划施工时段为2004年4月1日～2007年7月31日；2004年4月1日～2005年11月30日大坝填筑施工之前，60.49万m³（自然方）洞挖料转存于上游左岸三谷庄碴场，按折算系数换算成坝上压实方量为47.12万m³（压实方）,可按上坝料30.00万m³（压实方）调配。

2005年12月1日～2007年7月31日，52.50万m³（自然方）洞挖料石料直接上坝填筑，按折算系数换算成坝上压实方量为64.73万m³（压实方），可按上坝料57.00万m³（压实方）调配。

2.3.4　开挖石料利用统计表

表3 建筑物开挖石料利用统计表